Балансировка коленчатого вала, прихоть или необходимость?

При выборе операций по механической обработке, обязательных при проведении капитального ремонта двигателя, такая необходимость как балансировка коленчатого вала Состоящий из одного или нескольких колен и нескольких соосных коренных шеек, опирающихся на подшипники. Каждое колено К. в. имеет две щеки и одну шейку для присоединения шатуна. Оси шатунных шеек смещены относительно оси вращения К. в.. двигателя для многих клиентов остается под вопросом. Стоит ли тратит деньги на эту дорогую операцию? Попробуем ответить на этот вопрос.

По данным д-ра тех. наук проф. В. А. Щепетильникова «...надлежащая балансировка деталей автомобиля удлиняет срок службы на 25...100%, повышает полезную мощность на 10%». Можно подсчитать, что при частоте вращения n=6000об/мин коленчатый вал весом 20кг., получив эксцентриситет массы всего е=0,1мм (за счет прогиба вала, биения посадочного места под маховик, не правильной шлифовки, замены элементов, влияющих на дисбаланс (противовесы, поршни, шатуны, маховик, корзина сцепления) и т. д.), создаёт центробежную силу 788кг.

Эта разрушительная сила распределяется на опоры и приводит:

• к повышенному расходу топлива;
• падению мощности;
• снижению ресурса работы двигателя и других агрегатов автомобиля;
• повышенной вибрации и шуму в салоне, что вызывает дискомфорт и усталость, как водителя, так и пассажиров.

«Это всё теория, скажете Вы...» – поэтому позволим себе привести более веские аргументы исходя из нашей практики.

Безусловно, коленчатые валы двигателей хороших зарубежных производителей тщательно балансируются на заводе методом модульных сборок. Т.е. все детали (коленвал, маховик, сцепление, передний шкив...) соосны относительно друг друга, отдельно сбалансированы, что даёт возможность заменить любой из узлов без последующей балансировки.
Например, коленвалы массой до 10кг. имеют после балансировки остаточный дисбаланс не более 15-30гр. (здесь необходимо сказать, что на балансировочном стенде 'HINES' специалисты нашего предприятия могут улучить этот результат до 2-5гр.). Однако такие валы требуют обязательной балансировки после механических повреждений, при шлифовке после деформации, также при каком либо вмешательстве в конструктивные особенности узлов (облегчение противовесов, маховика и т.д.).

При всём уважении к отечественной автомобильной промышленности и автопрому ближнего зарубежья, валы наших производителей необходимо балансировать в 99% случаев. Исключение, пожалуй, пожалуй, составляет оригинальные запчасти ВАЗа. Да и тот непредсказуем...
Вообще же, что касается новых моторных запчастей, то тут замечена характерная особенность: самый худший сюрприз для балансировщика – это именно новый коленвал. На некоторых "уникальных" валах завода ЗМЗ дисбаланс, как минимум, на порядок превышает всяческие существующие нормы. Извините, что не можем Вам привести максимальные значения. Дело в том, что наш станок не воспринимает дисбаланс более 700 гр.*см. При этом на экране компьютера высвечивается "ERROR" – ошибка. И пусть нас простит американская техника – оператор в настройках не ошибся… Ошибкой является сама деталь установленная на станок. О модульных сборках речи вообще не идет. Проводя перебалансировку таких валов, приходилось сверлить отверстия в маховике напротив заводских! Из этого следует, что либо заводская коррекция сделана "для галочки", либо вся задняя часть узла вала, включая задние противовесы, сам маховик и кожух сцепления сбалансировались за счёт маховика! Очевидно, что в обоих случаях балансировка одного лишь маховика на калибровочном (идеально сбалансированном) валу или на балансировочной оправке ничего не даст. Если маховик не менялся, то после коррекции масс он, будучи установлен на старый вал, даст, скорее всего, ещё большую вибрацию, чем до балансировки. Если же производилась замена маховика на новый, то последствия и вовсе непредсказуемы: вибрацию будет создавать дисбалансированный коленчатый вал. Таким образом, балансировать отдельные детали узла коленчатого вала - дело очень рискованное, если не сказать - безнадёжное. Но, возможно, у нас также выпускаются хорошо сбалансированные отдельно взятые коленчатые валы, маховики, корзины сцепления? Справедливости ради нужно отметить - Да. Бывают. Попадаются. Примерно один на пятьдесят. Стоит ли рассчитывать на такое везение? Не лучше ли не пожалеть сил и отбалансировать весь узел коленчатого вала методом модульных сборок?

Особое внимание стоит уделить балансировке V-образных и других несимметричных коленчатых валов, к ним относятся валы рядных двигателей с непарным количеством цилиндров. Если поставить такой вал на балансировочный станок, мощная моментная составляющая сорвёт его с опор при первых же оборотах. Дело в том, что масса противовесов у V-образных валов неразрывно связана с массой шатунно-поршневых групп двигателя. Необходимы компенсирующие втулки строго (с точностью до 1гр.) рассчитанной массы. Масса эта может быть приведена в технической документации на двигатель, или должна быть рассчитана по специальной методике: 100% вращательной массы (нижняя головка шатуна + вкладыши) и процент возвратно-поступательной составляющей (верхняя головка шатуна + поршень + кольца + палец + замки) от 0 до 100%. К сожалению, данные о компенсирующих втулках для импортных коленвалов могут быть определены только расчетным путём. Очевидно, что сам расчет и изготовление втулок займёт как минимум неделю времени, да и специалистов, которые могут это сделать можно сосчитать по пальцам. Наша методика и оснастка станка позволяет сбалансировать несимметричный вал в течении суток.
И всё же старайтесь избегать каких-либо вмешательств в конструктивные особенности узлов (облегчение, тюнинг...), а при замене элементов шатунно-поршневой группы, маховика, переднего шкива, настоятельно рекомендуем проконсультироваться у наших специалистов.
Проводя постоянный мониторинг среди наших клиентов, воспользовавшихся услугами по балансировке, констатируем факты:
• после балансировки коленчатого вала двигателя ЗМЗ-402 такое частое явление, как подтекание набивки заднего сальника исчезает навсегда.
• мощность двигателя повышается на 10-15%.
• двигатель устойчиво работает на всех режимах и холостом ходу.
• снижается расход топлива на 5-10%.
• пропадает вибрация.

В наше время высоких скоростей каждый автомобилист отлично знает и понимает насколько важна балансировка колес автомобиля, и что эта операция необходима практически после каждого посещения шиномонтажа. Но, к сожалению, далеко не каждый знает, что не менее важна балансировка коленчатый вал при капитальном ремонте двигателя внутреннего сгорания.

Делайте выводы, господа автомобилисты!