Балансирні вали використовуються в поршневих двигунах для зменшення вібрації шляхом нейтралізації незбалансованих динамічних сил. Вали контрбаланса мають ексцентричні ваги та обертаються в протилежному напрямку один до одного, що створює чисту вертикальну силу.
Балансирний вал був винайдений і запатентований британським інженером Фредеріком В. Ланчестером у 1907 році. Він найчастіше використовується в чотирирядних двигунах і двигунах V6, які використовуються в автомобілях і мотоциклах.
Огляд
Принцип роботи системи балансирного вала полягає в тому, що два вали з однаковими ексцентричними вагами обертаються в протилежних напрямках із подвійною швидкістю двигуна. Фазування валів таке, що відцентрові сили, створювані вагами, скасовують вертикальні сили другого порядку (при подвоєних обертах двигуна), створювані двигуном. Горизонтальні сили, створювані балансирними валами, рівні та протилежні, а тому компенсують одна одну.
Балансирні вали не зменшують вібрацію, яку відчуває колінчастий вал .
Застосування
Двоциліндрові двигуни Численні мотоциклетні двигуни, особливо рядні здвоєні двигуни, мають системи балансувального вала, наприклад, двигуни Yamaha TRX850 і Yamaha TDM850 мають колінчастий вал на 270° із балансирним валом. Альтернативний підхід, застосовуваний у BMW GS paralelno-twin, полягає у використанні «фіктивного» шатуна, який переміщує шарнірну противагу.
Чотирициліндрові двигуни
Балансувальні вали часто використовуються в чотирициліндрових двигунах, щоб зменшити вібрацію другого порядку (вертикальна сила, що коливається з подвійною частотою обертання двигуна), яка притаманна конструкції типового чотирициліндрового двигуна. Ця вібрація виникає через те, що рух шатунів не є повністю симетричним протягом обертання колінчастого вала; таким чином, низхідний і висхідний поршні не збігаються у своєму прискоренні, породжуючи сумарну вертикальну силу двічі за кожен оберт (яка квадратично зростає з обертами на хвилину)"Shaking forces of twin engines" , Vittore Cossalter, Dinamoto.it.
У чотирициліндровому оппозитному двигуні сили компенсуються поршнями, що рухаються в протилежних напрямках, тому балансувальні вали не потрібні.
П'ятициліндрові двигуни Балансувальні вали також використовуються в рядних п’ятициліндрових двигунах, таких як GM Vortec 3700.
Шестициліндрові двигуни У рядному шестициліндровому (як у дванадцятициліндровому V-подібному та вісімнадцитіциліндровому W-подібному) двигуні сили гойдання природно збалансовані, тому балансувальні вали не потрібні.
Восьмициліндрові двигуни Прикладом є двигун Mercedes-Benz OM629 і Volvo B8444S .
Дивись також
Баланс двигуна
Примітки