Способ статической балансировки кривошипно-шатунной группы

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности двигателям внутреннего сгорания, и может быть применено при разработке способов статической балансировки вращающихся групп двигателя, в частности кривошипно-шатунной группы.

Дисбаланс - одно из самых опасных явлений, которое действует на все вращающиеся детали в автомобиле, в том числе и на коленчатый вал. Его внешними признаками являются повышенные вибрации, которые при разной частоте вращения могут усиливаться или уменьшаться.

Наибольший вклад вносят несбалансированные детали большого диаметра, вращающиеся с большой угловой скоростью. На практике ими становятся колеса, карданный вал, сцепление или гидротрансформатор автоматической трансмиссии, маховик и коленчатый вал. У любой вращающейся детали по той или иной причине центр массы находится не на оси вращения, а смещен от нее на расстояние R, так называемый эксцентриситет. В этом случае имеется дисбаланс, равный произведению массы детали Μ на величину эксцентриситета R. При вращении детали будет возникать центробежная сила F, вызывающая вибрацию. Эта сила пропорциональна дисбалансу и квадрату угловой скорости детали, а также зависит от жесткости соответствующего узла. Поэтому с теоретической точки зрения балансировка состоит в том, чтобы создать у детали дисбаланс, равный по величине (модулю) и противоположный по знаку исходному дисбалансу. Сумма этих дисбалансов (результирующий дисбаланс) будет равен нулю.

Существуют два способа балансировки: статическая и динамическая.

Статическая балансировка основана на использовании статического неуравновешенного момента, под действием которого деталь поворачивается до тех пор, пока наиболее тяжелая часть окажется вертикально под осью вращения детали и появится возможность осуществить балансировку путем установки дополнительных грузов на диаметрально противоположной стороне детали или путем облегчения наиболее тяжелой части детали. Статическую балансировку выполняют путем установки детали на призмах, вращающихся опорах, весах или непосредственно на месте установки детали. Иногда деталь предварительно закрепляют на оправке. Балансировочные призмы, изготовленные с большой точностью из закаленной стали, устанавливают на балансировочном устройстве параллельно и горизонтально с точностью до 0,02 мм/м.

Методы статической балансировки широко известны, см., например, Колесник Н.В. Статическая и динамическая балансировка. Машгиз, 1954, с. 34-36, Ливит Н.Е., Рыженков В.М. Балансировка деталей и узлов. - М.: Машиностроение, 1986, http://msd.com.ua/mashiny-i-apparaty-pichhevyx-roizvodstv/balansirovka-vrashhayushhixsya-detalej/ и т.д.

Основными недостатками данных способов является то, что для балансировки требуется точное выставление призм по уровню, что приводит к повышенной трудоемкости и стоимости процесса балансировки, невозможности ее проведения без специального оборудования.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа статической балансировки кривошипно-шатунной группы, применение которого позволит значительно упростить сам процесс балансировки и снизить требования по точности к применяемому оборудованию при сохранении качества балансировки.

Решение указанной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе статической балансировки кривошипно-шатунной группы, заключающемся в удалении дисбаланса путем снятия части металла на противовесах коленчатого вала, согласно изобретению, при статической балансировке собирают кривошипно-шатунную группу, содержащую коленчатый вал с противовесами, шатун, поршень, поршневой палец, поршневые кольца, маховик, и составные части, устанавливаемые на коленчатый вал, после чего собранную группу помещают на призмы с телами качения, установленными в верхней части призмы таким образом, что упомянутые тела качения располагаются между поверхностью каждой коренной шейки коленвала и поверхностью призмы, при этом поршень с шатуном устанавливают таким образом, что они располагаются вертикально под действием силы тяжести, затем обеспечивают расположение центра противовесов и оси каждой шатунной шейки коленчатого вала в горизонтальной плоскости, после чего путем снятия части металла с противовесов обеспечивают статическое равновесие указанной кривошипно-шатунной группы.

Предложенный способ может быть реализован следующим образом при помощи следующего устройства.

При проведении статической балансировки согласно предложенному способу собирают кривошипно-шатунную группу, содержащую коленчатый вал 1 с противовесами 2 и коренными шейками 3, шатун 4, поршень5, поршневой палец 6, поршневые кольца 7, составные части, устанавливаемые на коленчатый вал, диск сцепления, шкив (не обозначены), после чего собранную группу помещают на призмы 8 с шарикоподшипниками 9. Шарикоподшипники 9 установлены в верхней части призмы 8 таким образом, что их наружное подвижное кольцо располагается между поверхностью каждой коренной шейки 3 коленвала 1 и поверхностью призмы 8. Поршень 5 с шатуном 4 устанавливают таким образом, что они располагаются вертикально под действием силы тяжести. Обеспечивают расположение центра противовесов оси каждой шатунной шейки (не обозначена) коленчатого вала 1 в горизонтальной плоскости, после чего путем снятия части металла с противовесов 2 обеспечивают статическое равновесие указанной кривошипно-шатунной группы.

Указанные действия повторяют до получения требуемой точности балансировки.

Проведенные заявителем и авторами неоднократные статические балансировки кривошипно-шатунных групп подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений.

Применение предложенного статического способа балансировки позволит увеличить ресурс двигателя, снизить расход топлива за счет улучшения его работы и уменьшить шум при работе двигателя.