Wał równoważący

Wałek wyważający (równoważący) – dodatkowy element równoważący, redukujący drgania silnika. W trakcie pracy, mechanizm korbowy jest bezwładność, która jest wynikiem przemieszczania się elementów wewnętrznych silników spalinowych oraz oddziaływania innych sił.

Silniki spalinowe mogą mieć różne układy cylindrów. Najczęściej spotykane są:

  • Wspólny schemat, gdy osie cylindrów znajdują się w jednej płaszczyźnie;
  • Schemat opozycji oznacza, że ​​osie cylindrów znajdują się pod kątem 180 ° w dwóch płaszczyznach;
  • Schemat rozmieszczenia w kształcie litery V z osiami cylindrów w dwóch płaszczyznach;

Istnieją schematy, w których osie cylindrów znajdują się w dwóch płaszczyznach pod różnymi kątami, podobnie jak podobny schemat z dodatkowym przesunięciem na wale korbowym itp. Stopień wyważenia ICE bezpośrednio zależy od tego czy innego schematu. Najlepszą równowagę wykazują przeciwstawne silniki. Niezbyt wyważone silniki rzędowe dla 4 cylindrów o objętości roboczej do dwóch litrów. Silnik w kształcie litery V jest optymalnie zrównoważony tylko pod ściśle określonym kątem między cylindrami.

Podczas działania silnika spalinowego powstają siły zrównoważone i niezrównoważone.Do zrównoważonych sił można przypisać siłę ciśnienia gazu i siłę tarcia. Niezrównoważone siły są bezwładnością, ciężarem jednostki napędowej itp. Siły te nazywane są siłami bezwładności drugiego rzędu.

Jak wiadomo, najczęściej równoważenie osiąga się poprzez zainstalowanie przeciwwag na policzkach wału korbowego. Ta metoda działa, ale nie zawsze pozwala na jakościową równowagę silnika, w zależności od jednego lub drugiego układu cylindrów.

Bezwładność powstaje w wyniku ruchu posuwisto-zwrotnego tłoków i ruchu obrotowego prętów łączących. Dodatkowo występują również siły bezwładności w płaszczyźnie wzdłużnej. Wynikiem tych sił się wewnętrzny drgań spalania, co powoduje zwiększenie poziomu hałasu pewne obciążenie na części składowych silnika, a także do przedwczesnego zużycia części i mechanizmów. Aby rozwiązać ten problem w projektowaniu silników rzędowych i innych, oprócz koła zamachowego można zastosować wałki wyrównoważające.

Siła bezwładności drugiego rzędu jest równoważona przez dwa wałki wyważające, które mogą mieć przeciwwagi. Wały obracają się z tą samą prędkością, która jest równoległa do wału korbowego, i dwa razy szybciej niż prędkość wału korbowego, która zależy od konkretnego silnika.

Wał wyważający to metalowy rdzeń, który ma dość skomplikowany kształt z wyciętymi na nim wyżłobieniami. Wał wykonuje stały obrót. Wał obraca się w dwóch łożyskach ślizgowych. Smarowanie tych łożysk realizowane jest przez układ smarowania silnika.

Jedynym sposobem na dalsze zmniejszenie wibracji silnika spalinowego jest zrównoważenie jednostki. Czterocylindrowy rzędowy silnik otrzymuje niezrównoważone siły, które powstają, gdy masy się poruszają, biorąc pod uwagę pewną częstotliwość obrotu wału korbowego. Wielkość bezwładności zależy od objętości silnika spalinowego, ponieważ zwiększa się objętość elektrowni, zwiększa się bezwładność.

Wał wyrównoważający jest montowany na liniowych silnikach czterocylindrowych o pojemności roboczej powyżej dwóch litrów. Warto zauważyć, że instalacja takich szybów prowadzi do zauważalnego wzrostu kosztów budowy i nie jest szczególnie aktywnie wykorzystywana w samochodach, nawet w segmencie średnich cen.

Wały równoważące są układane parami. Często są umiejscowione symetrycznie po obu stronach wału korbowego. Miejscem montażu wałów wyważających najczęściej staje się skrzynia korbowa silnika, dzięki czemu wały znajdują się poniżej wału korbowego ICE.Okazuje się, że te wały znajdują się pod wałem korbowym, a miejscem ich instalacji jest miska olejowa.

Wały wyważające są napędzane bezpośrednio z wału korbowego. Napęd realizuje ruch obrotowy wałów wyrównoważających w różnych kierunkach.

Kątowa prędkość obrotu stabilizatorów jest podwojona. Napęd może być przeprowadzony osobno za pomocą reduktora koła zębatego lub napędu łańcuchowego lub kombinacji rozwiązań. Drgające drgania pochodzące z obrotu samych wałów gasi sprężynowy tłumik drgań, który znajduje się w zębatym napędzie napędu wałka wyrównoważającego.

Podczas pracy i ze względu na specjalną konstrukcję napędu, wałki wyrównoważające narażone są na duże obciążenia. Najbardziej przeciążone łożyska znajdują się po przeciwnej stronie napędu. Występuje szybkie zużycie, które objawia się dodatkowymi odgłosami i pojawieniem się wzmocnionych wibracji. W najgorszych przypadkach łańcuch napędowy może się zepsuć. Dodatkową wadą jest dobór mocy silnika, który jest zużywany na napęd wałów wyważających.