Балансировка двигателя что это

Балансировка моторов с пропеллерами на стенде. Делаем сами.

Вознаграждение автору

Ура. Собрал электронику. Спасибо автору. Есть вопрос. С датчика скорости должен идти резистор на вход ардуино? Вроде как он питается от 5вольт. Вопрос второй. По прошивке. Их две. Менять датчики и прошивку?

Сам на свой вопрос ответил. С выхода датчика идет почти 4,5 в.

Спасибо автору за такой проект!
Ребята, подскажите, а будет работать с модулем MPU-6050 ? От подвеса есть пара, хотел обойтись на пробу, чтобы не ждать месяц описываемый здесь.

схему подключения датчика скорости нашел ниже в комментах.

Вот и готов мой вариант стенда.
В качестве регулятора оборотов — одна из двух ардуинок. Подшипники — от блоков головок жестких дисков. Датчик оборотов — с прорезью, нормально заставить работать его удалось, только изготовив кружок с черно-белыми секторами из картона. Результатом балансировки вполне доволен (на нижнем фото судите сами, какой грузик пришлось клеить на рцтайтмер 5010/360)
Огромное спасибо Никите!

Где-то в коммантариях я читал что точка подвеса должна быть жесткой, поэтому решил что транспорматора от микроволновки будет достаточно. Потом в качестве обоймы для подшипников, был использован шаговый двигатель, далее в подшипники воткнута шпилька на 6, на которую посажена алюминиевая квадратная труба 15*15мм, длина труба 170 мм. Также от шаговиков использовался ротор без оси, их видно по бокам алюминиевой трубы. Все это дело законтрено, и болтается в общем то ничего. Хотя роторы от шаговиков заменить бы на что-нибудь полегче, для уменьшения момента инерции. Да и хрен пока с ним. Электроника все как у Никиты. Датчик почему-то лучше работает тот что на фото, хотя первый был такой, с ним у меня почему-то гемора возникло больше.
Первый двигатель что попался под руку, это какой-то дешевый EMP на 1250 kV. Точный размер не знаю, габариты видно на фото.
При первом включении процветал пофигизм. Провода от ESC валялись прям свисая с мотора (что нехило гасило колебания). Пружина изначально была задумана просто быть вставленной между станиной (трансформатором) и алюминиевой трубой. Но резонанса добиться я никак не мог. Потому что чем ближе пружина расположена к точке подвеса, тема меньше колебания, и тем ниже частота вращения двигателя для резонанса. Моэтому пришлось закрепить провода от мотора, и сместить место крепления пружины в самое крайнее положение подвеса (ближе к двигателю), правда к тому моменту заканчивается пространство станины, и пришлось воспользоваться еще одной тяжелой железякой (шунт на 1200 А, давно валялся без дела, и тут нашлось применение), к нему я закрепил нижний конец пружины. Все четко, пружина жестко закреплена с обеих концов. Теперь если двигателю придать механический импульс в виде щелбана, то система очень хорошо дрожит, и видны собственные колебания. И частота колебаний видна на нижнем правом графике софтины, и в моем случае составляет около 23,5 Гц. Если перевести это на обороты в минуту, то получим 23.5*60=1410, я подозреваю что на эти обороты необходимо выводить двигатель, для достижения резонанса.

У меня почему-то резонанс наступает на 1511 оборотах. Может быть я не точно определил свои 23.5 Гц. 1511/60=25Гц. Между 25 и 23,5 в принципе разница на графике видна, особенно если его отмасштабировать.

Но ладно, теперь наконец-то к делу, к проблеме.
Дело в том, что я никак не могу добиться равномерного вращения двигателя. Это пожалуй все чего мне не хватает (за исключением ума конечно). Использую регуль plush 40А. Прошитый прошивкой Blheli. Шил в него уже и multi и tail и main, с разными настройками не могу заставить двигатель равномерно вращаться на низких оборотах. Низкими считаю наши обороты, и считаю что они лежат в пределах от 500 до 1500 об/мин. Ниже заставить вращаться двигатель -проблема, а выше — с пропеллером сдует нафиг все. Есть конечно и другие регули, но они тоеж plush другой амперности. Ведут себя тоже также плохо. При регулировке с сервотестера, замечаю что регуль вообще не может делать плавную регулировку, она почему-то ступенчатая, это видно на глаз, и на слух, и чтобы избежать этих ступенек, я уже начал просто использовать лабораторный блок питания, с помщью которого изменяю напряжение, тем самым плавно изменяю частоту вращения. Но один хрен вращение получается дерганым, и по гадографу, нельзя даже примерно определить где дисбаланс, все крутится и плывет.

Варианта два. Либо ошибается датчик (что вряд ли), либо не равномерно крутится мотор.

Если бы я залил не ту прошивку, (касаемо датчика), то полагаю изменились бы только показания гадографоф, но я же не могу поймать стойкой картинки, и вероятность что использую софт не для того датчика исключаю.

В общем, прошу момощи в виде рекомендаций, как добиться равномерности вращения.
И не было ли у кого, такой же проблемы.

Балансировка двигателя

Балансировка двигателя — операция, предназначенная для снижения вибраций и других нагрузок на компоненты двигателя, а так же увеличения производительности, ресурса и надежности всей силовой установки.

Вышеуказанные преимущества возможны благодаря:

• облегченному маховику;
• уменьшенному износу;
• возможности уменьшить размер и вес других компонентов двигателя;
• уменьшенным вибрациям;
• увеличения мощности за счёт:
  • повышенных оборотов вследствие уменьшенных масс.
  • равномерной загрузке движущихся частей.

Даже одноцилиндровый двигатель может быть сбалансирован несколькими методами, а многоцилиндровые конфигурации предоставлют ещё большее число вариантов балансировки.

Первичная и вторичная балансировка

Исторически, проектировщики двигателей использовали термины первичная балансировка и вторичная балансировка. Эти термины связаны с порядком возникновения проблем в процессе разработки, и потому в какой то степени отражают важность этих аспектов в балансировке.

Определения первичной и вторичной балансировок разнятся. В общем случае, первичная балансировка, связана с компенсированием момента движущихся поршней (но не их кинетической энергии) во время оборота коленвала. Вторичная балансировка связана с компенсированием (или отсутствием таковой):

• кинетической энергии поршней;
• несинусоидальное движение поршней (иногда является частью первичной балансировки);
• поперечное движение коленвала и балансируещего вала;
• различные, паразитные качения создаваемые балансируемыми массами, как например нежелательный сдвиг оппозитных цилиндров в «оппозитнике» создаваемые дизайном коленвала.

Несмотря на утверждения дизайнеров и производителей, ни одна конфигурация поршней не является идеально сбалансированной. Подгоняя некоторые определения первичной и вторичной балансировок, можно утвержать, что некоторые конфигурации являются идеально сбалансированными в ограниченных рамках. Так, «рядная шестерка», V12 и crossplane V8, отлично сбалансированны по своей природе, а оппозитный двигатель имеет идеальную первичную балансировку так как движение одной части компенсируется движением противоположной.

Одноцилиндровые двигатели

Одноцилиндровый двигатель порождает три вида вибраций (предполагается, что цилиндр расположен вертикально).

Во-первых, без балансирующих противовесов, в двигателе будут присутствовать значительные вибрации порожденные изменением момента поршня, шатуна и коленвала за каждый оборот. Практически все одноцилиндровые двигатели снабжены балансирами для уменьшения этих вибраций.

Хотя эти балансиры, устраняют вибрации на коленвале, они не могут сбалансировать движение поршня по двум причинам. Первая причина состоит в том, что балансирные валы двигаются как по вертикали так и по горизонтали, поэтому компенсирование вертикального движения поршня массой коленвала порождает горизонтальные вибрации. Вторая причина относится к движению шатуна, который из-за конструкции заставляет поршень двигаться в верхней половине цилиндра быстрее чем в нижней и потому синусоидальное движение коленвала не может полностью скомпенсировать движение поршня.

Во-вторых, существуют вибрации порожденные изменением в скорости и кинетической энергии поршня. Так коленвал будет замедляться, когда поршень ускоряется и поглощает энергию, и будет ускорятся, когда поршень замедляется и отдает энергию в верхней и нижней точке. Эта вибрация имеет двойную частоту по сравнению с первым типом вибраций и её поглощение задача маховика.

Третий тип вибраций происходит из-за того, что двигатель отдает мощность только во время рабочего хода. В четырех-тактовом цикле эта вибрация будет на половине частоты первого типа вибраций, так как горючая смесь взрывается каждый второй оборот коленвала. Поглощение этого типа вибраций тоже задача маховика.

Двухцилиндровые двигатели

Пара цилиндров может располагаться в следующих конфигурациях:

• В ряд
• Под углом
• Противоположно друг к другу

Каждый из этих вариантов имеет как преимущества, так и недостатки с точки зрения баланса.

Два цилиндра расположенных в ряд могут иметь простой, одноколенчатый вал, с синхронным достижением верхней мертвой точки. Для четырехтактового двигателя это дает самую выгодную последовательность зажигания — один цилиндр за оборот, но никудышную механическую балансировку, не лучше чем у одноцилиндового двигателя. Поэтому для «рядных двоек» используется двухколенчатый вал с определенным углом между коленами (до 180°), за счет чего, поршни достигают верхней мертвой точки в разное время, что улучшает баланс но снижает эффективность зажигания.

Что нужно знать о балансировке колес машины

Автопроизводители поставляют автомобили с правильно выполненной балансировкой колес. Это позволяет обеспечить оптимальную управляемость, динамику и безопасность автомобиля в целом. Эксплуатация авто время от времени приводит к тому, что балансировка колес нарушается. В результате возникает биение руля, ухудшается управляемость на дороге, возникает значительный износ деталей подвески. Рассмотрим подробнее, что собой представляет балансировка, когда она нужна и как понять, что колеса установлены и отбалансированы правильно.

Когда требуется балансировка

Балансировка автомобильных колес требуется:

1. При установке новой резины на автомобильный диск.
2. Через 500 км после установки новой резины.
3. Примерно каждые 15 тыс. км пробега при нормальной езде и 7-8 тыс. км при агрессивном стиле вождения.
4. После наезда на высокой скорости на лежачего полицейского, попадания в яму.

При «пробое» подвески также может потребоваться балансировка колес. Если своевременно не отрегулировать колеса, то возникает вероятность ухудшения управляемости автомобиля, что на высокой скорости может привести к аварийным ситуациям. Поэтому настоятельно рекомендуется выполнять балансировку при указанных выше случаях. Тем более что процесс не занимает много времени. Если же возможности посетить шиномонтаж у автовладельца нет, то поможет выездная балансировка колес по городу или области. Мастер сам подъедет к клиенту и с помощью мобильного оборудования проверит колеса, выполнит все необходимые работы на месте.

Дисбаланс колес: основные виды и их особенности

Различают два вида дисбаланса автомобильного колеса:

• Статический. Центр тяжести колеса не совпадает с осью вращения, а общая масса автомобильного колеса по длине окружности распределяется неравномерно.
• Динамический. Колесо стремится вращаться вокруг оси, соединяющей внутреннюю и наружную половину, что в итоге вызывает дополнительную нагрузку на подшипники и приводит к увеличенному износу.

Даже после устранения статического дисбаланса может остаться динамический дисбаланс. Поэтому важно чтобы балансировка колес выполнялась мастерами специализированного автосервиса с использованием современного компьютерного оборудования для диагностики автомобильных колес.

Этапы балансировки колес авто

При балансировке колесо снимается с автомобиля и устанавливается на балансировочном станке. После этого мастер вводит в компьютер параметры конкретного колеса. В соответствии с введенными параметрами и характеристиками установленного колеса после проведения тестов компьютер выдает сведения, где именно на диске и какие грузы требуется установить для устранения дисбаланса. Использование в автосервисе 3D стенда для диагностики позволяет максимально точно определить дисбаланс, нарушения геометрии, биения колеса.

Для балансировки используют различные грузы и способы их крепления. Выбор груза зависит от характера дисбаланса, типа колесного диска. Существуют набивные и клеящиеся грузы.

Ошибки при балансировке

Главными ошибками некачественной балансировки колеса являются:

1. Установка грузов на загрязненную поверхность диска.
2. Установка новых грузов на колесо, уже подвергавшееся балансировке, без демонтажа имеющихся грузов.
3. Недостаточная смазка шины при установке на диск.

Менее распространенной ошибкой считается неправильная установка грузов на диске – слишком далеко расположены друг от друга, при движении колеса задеваются детали подвески. Чтобы не сталкиваться с такими ошибками рекомендуется обращаться в специализированный автосервис, а не экономить, выполняя балансировку у частных мастеров в гаражных условиях.

БАЛАНСИРОВКА ДВИГАТЕЛЕЙ

Равномерность работы двигателя зависит также от его сбалансированности. Любой поршне­ вой двигатель подвергается действию реактивных сил. Когда поршень в одноцилиндровом двигателе движется вверх, корпус двигателя стремится сдвинуться вниз, и наоборот. При этом та часть автомобиля, на которую установлен двигатель, будет постоянно подвергаться вертикальным колебаниям. Это явление можно устранить, установив на коленчатый вал противовесы. Вертикальные колебания прекратятся, но возникнут поперечные, вызванные самими противовесами. Если в двухцилиндровом рядном двигателе поршни будут двигаться в противоположных направлениях, они будут взаимно компенсировать вертикальные пере­ мещения, но возникнут колебания двигателя вперед-назад. Все автомобильные двигатели устанавливаются на упругих опорах, но в случае большого дисбаланса вибрации могут пере­ даваться на кузов автомобиля. Кроме неравномерности работы двигателя, вызванной пере­ мещением поршней, существует неравномерность, вызванная движением шатунов, которые совершают сложное движение: вверх-вниз и из стороны в сторону.

Общий дисбаланс двигателя в значительной степени зависит от его компоновки. Так, на­ пример, четырехцилиндровый рядный двигатель, в отличие от V-образных четырехцилиндро­ вых (двигатель автомобилей Lancia, МеМЗ-968), достаточно хорошо сбалансирован. Неслучай­ но они устанавливаются на многих небольших легковых автомобилях. Хотя при увеличении объема такого двигателя вибрации могут стать ощутимыми. Еще лучше сбалансирован четы­ рехцилиндровый двигатель с оппозитными (противолежащими) цилиндрами. Такие двигатели ус­ пешно применялись на автомобилях VW Beetle, а в настоящее время устанавливаются на боль­ шинство автомобилей Subaru. Шестицилиндровые двигатели с оппозитными цилиндрами (Porsche 911 и некоторые Subaru) обладают отличной равномерностью при работе. Кроме то­ го, такие двигатели дают возможность понизить центр масс автомобиля, а при переднем рас­ положении — применить пологий капот, улучшающий аэродинамику автомобиля. К недостаткам таких двигателей следует отнести сложность их производства и обслуживания. В рядном шестицилиндровом двигателе можно добиться практически абсолютной сбалансированности сил инерции. V-образные шестицилиндровые двигатели более компактны по длине, что особен­ но важно при их поперечной установке на автомобиле. Сбалансированность V-образных дви­ гателей зависит от угла между осями цилиндров. Так, для V-образного шестицилиндрового

двигателя наилучшим углом будет угол 60° или 120° (или 180° у двигателя с оппозитными цилиндрами). Такие же углы «идеально» подхо­ дят для почти полностью сбалансированного двигателя V12, хотя большие углы увеличивают ширину двигателя. Достаточно хорошо сбалан­ сирован двигатель V8, если угол между осями цилиндров составляет 90° и применяется соот­ ветствующая конструкция коленчатого вала.

Дисбаланс двигателей может быть почти полностью компенсирован применением ба- лансирных валов (рис. 2.12), которые имеют противовесы и приводятся во вращение от коленчатого вала двигателя. Для получе­ ния хороших результатов балансирные валы должны устанавливаться в определенном месте двигателя, что существенно усложняет его конструкцию.

В последнее время для уменьшения виб­ раций рядных четырехцилиндровых двига­ телей большого объема стали широко при­ менять балансирные валы, устанавливаемые рядом в поддоне картера двигателя (двига­ тели Ford Coswort D0HC, двигатели BMW) (рис. 2.13).

Довольно часто производители автомо­ билей увеличивают мощность двигателя за счет добавления еще одного цилиндра. Такой способ дает возможность сборки двигателей на одной технологической линии, что удешев­ ляет производство. Таким образом, были созданы пятицилиндровые двигатели Volvo, Volkswagen и FIAT. Для таких двигателей час­ то применяются балансирные валы. Двигатели с тремя цилиндрами также сбалансированы плохо, и, поскольку они устанавливаются на недорогие автомобили, конструкторы часто отказываются от применения балансирных валов, позволяя двигателю работать нерав­ номерно, но для монтажа двигателя приме­ няют специальные вибропоглощающие опоры, которые дают возможность свести к миниму­ му передачу на кузов вибраций. На дорогих автомобилях применяются еще более совер­ шенные опоры двигателя. Так, на Range Rover с дизелем TD6 применяются гидравли­ ческие опоры с электронным управлением. Компьютер, управляющий работой этих опор, сводит практически к нулю все вибрации, пе­ редающиеся на кузов автомобиля.

Рис. 2.12. Балансирные валы двигателя GM Vortec 2004 г. располагаются рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров и имеют возможность вращаться в раз­ ные стороны благодаря шестеренчато- цепному приводу. Для снижения шума ис­ пользуются гидравлический натяжитель и успокоители цепи

Рис. 2.13. Компактные балансирные валы четырехцилиндрового двигателя BMW Valvetronic располагаются в поддоне картера

Рис. 2.14. Двигатель V10 произведенный компанией BMW для автомобилей Фор­ мулы-1

Двигатели V10 (рис. 2.14), которые успешно применяются на гоночных автомобилях Фор­ мулы-1, между рядами цилиндров имеют угол 72°. Такой двигатель недостаточно сбаланси­ рован, но работает довольно равномерно из-за большого числа цилиндров.

БЛОК ЦИЛИНДРОВ

Блок цилиндров (рис. 2.15) и его головка — это самые крупные и тяжелые части двигателя, изгота­ вливаемые с помощью литья с последующей механической обработкой. В двигателе с жидкостным охлаждением вокруг цилиндров располагаются каналы для прохода охлаждающей жидкости, кото­ рые образуют водяную рубашку. Цилиндры двигателей воздушного охлаждения обычно изготавли­ ваются отдельно и имеют ребра для увеличения площади охлаждаемой поверхности (рис. 2.16).

Нижняя часть блока цилиндров обычно обрабатывается для установки в блок коренных подшипников коленчатого вала и для присоединения поддона картера. Большое значение имеет расстояние между соседними цилиндрами. Увеличение расстояния дает возможность повы­ сить жесткость блока и обеспечить возможность увеличения в дальнейшем рабочего объема двигателя путем увеличения диаметра цилиндров (наиболее простой способ получения моди­ фикаций двигателей различной мощности). С другой стороны, это приводит к увеличению га­ баритных размеров двигателя и его массы. В последнее время некоторые производители автомобильных двигателей изготавливают блоки цилиндров, в которых соседние цилиндры соприкасаются стенками (так называемые сиамские блоки). Такой способ дает возможность получить довольно жесткую конструкцию при сравнительно небольшом размере. Жесткость блока цилиндров в значительной степени определяет шумовые характеристики двигателя.

Долгое время единственным материалом для изготовления блоков цилиндров служил чу­ гун. Этот материал недорог, он обладает высокими прочностью и жесткостью при хороших лить­ евых качествах. Кроме того, обработанные хонингованием внутренние поверхности чугунных цилиндров обладают отличными антифрикционными свойствами и высокой износостойкостью. Су­ щественными недостатками чугуна являются его большая масса и низкая теплопроводность. Стремление конструкторов к созданию более легких двигателей привело к разработке конструк­ ции блоков цилиндров из алюминиевых сплавов. Алюминий значительно уступает чугуну в жест­ кости и износостойкости, поэтому блок из алюминия должен иметь большое количество ребер жесткости, а в качестве цилиндров обычно служат те же чугунные гильзы, которые вставляют-

Рис. 2.15. Алюминиевый блок цилиндров двигателя V8 с запрессованными «сухи­ ми» гильзами. В нижней части блока вид­ на рама лестничного типа, с помощью ко­ торой крепится коленчатый вал

Рис. 2.16. Цилиндр и поршень двухтактно­ го двигателя воздушного охлаждения

ся в алюминиевый блок в процессе сборки, заливаются или запрессовываются в него при изготовлении (рис. 2.17). Если гильза ци­ линдра непосредственно омывается охлаж­ дающей жидкостью, она называется «мок­ рой», а если нет — «сухой». Мокрые гильзы должны иметь надежное уплотнение с полостью охлаждения блока цилиндров.

Применение большого количества ребер жесткости и чугунных гильз в значительной мере сводит на нет преимущества от приме­ нения блоков цилиндров из алюминиевых сплавов. Использование в производстве со­ временных технологий дает возможность изго­ товления легких «алюминиевых» двигателей, у которых блок цилиндров не имеет чугунных гильз (рис. 2.18). В рабочих поверхностях ци­ линдров в алюминиевых блоках электролити-

Рис. 2.17. Блок цилиндров двигателя Nordstar GM с «сухой» гильзой. На разре­ зе хорошо видно, как вставлены в блок цилиндров «сухие» гильзы. Обратите вни­ мание на выполненные в днищах порш­ ней канавки, предохраняющие от касания поршня клапанами

Рис. 2.18. Двигатель Jaguar с алюминиевым блоком. Блок цилиндров этого компактно­ го шестицилиндрового V-образного 24-клапанного двигателя, предназначенного для поперечной установки на автомобиль Jaguar X-type, полностью изготовлен из алюми­ ниевого сплава

Рис. 2.19. Рама лестничного типа в блоке. Ра­ мы лестничного типа заменяют привычные крышки коренных подшипников коленчато­ го вала в конструкции современных ДВС, придают высокую жесткость блоку цилинд­ ров и продлевают жизнь коленчатому валу

ческим путем создается повышенное содер­ жание кремния, а затем цилиндры подверга­ ются химическому травлению для создания на рабочей поверхности цилиндров износо­ стойкой пористой пленки чистого кремния, хорошо удерживающей смазку. Кроме того, особенно часто в двухтактных двигателях на алюминиевый цилиндр наносится слой хрома или кремний-никелевого сплава (никасил).

Жесткость алюминиевого блока цилиндров может быть повышена не только примене­ нием большого количества ребер жесткости, но и использованием специальных проставок лестничного типа в блоке (рис. 2.19). Такие проставки, соединенные с блоком, помимо значительного повышения жесткости самого блока, служат прочной основой для установки

коренных подшипников коленчатого вала, что повышает его долговечность. Такая конструкция блока цилиндров становится нормой при производстве бензиновых двигателей современных легковых автомобилей. При производстве дизелей, в которых из-за высоких нагрузок и большой шумности требуется большая жесткость блока, часто применяют чугунные блоки цилиндров.

Дата добавления: 2016-09-06 ; просмотров: 2752 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ