Cuprins

Vibrația accelerează uzura, rupe piesele și fură puterea. Există trei tipuri de vibrații ale motorului pe care constructorii profesioniști de motoare se concentrează asupra minimizării. Fiecare are propria sa metodă de control. Sunt:

fluidampr

Vibrații dezechilibrate

Vibrația dezechilibrată este ceea ce îmi vine în minte mai întâi. Este o vibrație de dezechilibru în greutate care apare o dată pe rotație. La fel ca bătăile consistente pe care le simți când pierzi greutatea roții. În ceea ce privește un motor, chiar măsurarea și distribuția greutății ansamblului rotativ împiedică acest lucru. Un serviciu de echilibrare se referă la potrivirea precisă a pistoanelor, a bielelor și a contragreutăților arborelui cotit pentru a minimiza vibrațiile dezechilibrate.

Vibrația axială

Vibrația axială este mișcarea înainte și înapoi a arborelui cotit. Placa de susținere a lagărului principal și lagărele de împingere sunt în poziție pentru a evita această mișcare.

Vibrația torsională

Vibrația torsională este răsucirea și răsucirea cap la cap a arborelui cotit cauzată de combustie. Echilibrorul (amortizor) de armonici controlează răsucirea pentru a obține durabilitate și eficiență. Nu toate sunt construite sau funcționează la fel.

* Fluidampr este specializat
în vibrația torsională.

Vibrația motorului după orice alt nume

Trei mișcări unice ale vibrației motorului. Trei moduri complet diferite de a controla fiecare. Este important să cunoașteți diferențele pentru a înțelege ce părți și servicii sunt cele mai bune pentru construirea motorului dvs.

Este posibil să le auziți pe toate trei grupate în termenul general, armonici ale motorului. Domeniul de inginerie auto Noise, Vibration Harshness (NVH) se concentrează, de asemenea, asupra acestor vibrații și asupra impactului asupra calității consumatorilor. Nuanțele terminologice pot duce la confuzie. Puteți fi liniștiți știind că gestionarea acestor trei vibrații ale motorului aici este un pas fundamental pentru a obține o construcție de înaltă calitate și durabilă, indiferent de ceea ce se numește.

Notă importantă. Un serviciu de echilibrare nu remediază vibrațiile de torsiune. Un echilibru armonic afectează vibrațiile motorului dezechilibrate numai dacă conține o contrapondere. Acesta este denumit un motor extern echilibrat. Astăzi Ford Power Stroke și Chevy Duramax intră în această categorie. Motoarele clasice externe echilibrate includ Ford Windsor și 454-502ci Chevy Big Blocks.

Senzor laser pentru măsurarea răsucirii arborelui cotit.

Aceasta este o înțelegere a bancului de lucru despre ce este vibrația torsională a arborelui cotit și despre cum se raportează la motorul dvs.

Este un subiect interesant de fizică. Implicațiile pe care le asistăm direct cu industria de curse de performanță și cu partenerii OEM. Fluidampr a prezentat la Advanced Engineering Technology Conference și Engine Expo-America de Nord. Articolele și contribuțiile educaționale au fost publicate de multe reviste profesionale. Acestea includ EngineLabs.com, AERA Engine Professional, Tehnologia Race Engine și Motor de precizie. Am desfășurat nenumărate seminarii de instruire la furnizorii de piese de top din industrie. Nu te teme. Armonicele motorului nu sunt magie neagră mistică sau falsificare a fricii. Este știință. Gata? Sa incepem.

Există două lucruri care ucid un motor. Căldură și vibrații. Știm cu toții că trebuie să păstrați pomparea uleiului și a lichidului de răcire. Urmăriți presiunea aerului din colector și fiți atenți la creșterea. Dar vibrațiile motorului? Este o preocupare majoră a constructorilor profesioniști de motoare de curse. Știați că manivela Cosworth CA 2.4L cu avion plat V8, care a participat la Formula 1 la mijlocul anilor 2000, avea 13 dispozitive de amortizare a vibrațiilor pentru a contribui la atingerea a 20.000 rpm. Inclusiv 5 amortizoare vâscoase. Unul pe arborele cotit. Una pe fiecare arbore cu came. [Sursă: Extras din „Regele vitezei”, un articol scris de Ian Bamsey și publicat în Race Engine Technology Numărul 73.] Inginerie serioasă chiar acolo.

Din introducerea noastră am aflat că există trei vibrații principale ale arborelui cotit. Gestionăm vibrațiile neechilibrate cu un serviciu de echilibrare. Axial prin suportul lagărului principal și lagăre de ax. Torsional de echilibrarea armonică sau amortizor.

Vibrația torsională a fost configurată

Ansamblul dvs. rotativ cuprinde arborele cotit, tije, pistoane, placă flexibilă/volant și amortizor. Acest ansamblu este o serie de mase. Masa are proprietăți de rigiditate și inerție. În termeni de bază, dacă îl atingeți, cât de mult se va flexa? Cu ce ​​viteză și forță? O analogie simplă este un diapazon. Are masă. Vibrează la o anumită frecvență atunci când o lovești. Loveste-l mai tare si devine mai tare.

Cu noi? Grozav! Este pe cale să devină real.

Ansamblul rotativ merge în bloc. Pistoanele se potrivesc în cilindri. O închidem cu chiulasa. Aduceți puterea. A suge. Squish. Bang! A sufla.

Lovitura pe care o iubim ridică presiunea efectivă a cilindrului. Un motor LS de 427ci care produce cuplu de 450 de lire sterline poate genera 1.088 psi pe manivelă. Într-o aplicație diesel de performanță ușoară, am văzut că depășește 17.000 psi. Acea vârf de presiune mișcă pistonul într-un mod brusc, nu atât de blând. Arborele cotit suferă stres. Fiecare aprindere. Peste fiecare cilindru. În mod repetat, în intervalul rpm.

Măsurarea presiunii cilindrului

Ce face arborele cotit în afară de rotire? Este o masă. În micro-momentele de aprindere în timpul unei rotații, se va răsuci înainte de rotația sa naturală și va reveni înapoi. Aceasta declanșează vibrații de torsiune.

Harta vibrațiilor torsionale. Ordinul 4 traversează frecvența de rezonanță la 5.000 rpm. Rezultatul este o vibrație potențial periculoasă de ordinul 3 aproape de linia roșie.

Frecvență și comandă

Vibrația de torsiune are o frecvență măsurată în hertz sau cicluri pe secundă. Frecvența este RPM ori ordinea, împărțită la 60 (cicluri pe secundă). O ordine este frecvența cu care apare un eveniment de vibrație în timpul unei rotații a arborelui cotit.

Într-un motor în patru timpi, ordinea primară este jumătate din numărul cilindrilor. Acest lucru se datorează faptului că doar jumătate din cilindri trag în timpul unei rotații a arborelui cotit.

Alte ordine care se instalează sunt abaterile de la vibrațiile care oscilează prin arborele cotit. Pe măsură ce vă deplasați în intervalul RPM, frecvența fiecărei comenzi crește.

De exemplu, 427ci LS V8 are o ordine primară de 4. La 6.500 RPM se produce vibrație de torsiune la o frecvență de 433 hertz (4 x 6.500)/60). Asta înseamnă că manivela circulă prin răsucire și revenire de 433 de ori pe secundă! Aceasta este o singură comandă. Există mai multe comenzi deviante care se întâmplă și la tarife diferite!

Amplitudine

Vibrația torsională are amplitudine. Amplitudinea este cantitatea de deviere a arborelui cotit în grade.

Puteți măsura două moduri. Unul de la centru la vârf. Cealaltă este cantitatea totală de deviere de la răsucirea vârfului, prin centru, până la revenirea la vârf.

Lungimea arborelui cotit în raport cu ordinea de tragere, elasticitatea masei sau rigiditatea și cantitatea de presiune efectivă medie a cilindrului aplicată determină amplitudinea. Amplitudinea crește cu o presiune mai mare și/sau un arbore cotit mai lung și/sau biele mai înalte.

Din exemplul motorului nostru 427ci LS, deoarece frecvența are loc de 433 de ori la 6.500 rpm, arborele cotit poate răsuci și revine de la vârf la vârf printr-o amplitudine de 0,7 grade. Pe o rețea de 2.559 inci cu diametru care echivalează cu 0,015 inci de mișcare. ((.7xw/180) x (2.559/2)).

Rezonanţă

Meh. Deci, avem unele vibrații de torsiune. Există întotdeauna un anumit nivel de stres pe componentele interne ale motorului. Care este marea afacere? Unde sunt eșecurile?

Înapoi la analogia simplă a diapozitivului. Ansamblul rotativ este o serie de mase de sistem. Împreună au o frecvență rezonantă naturală. Pasul potrivit va pune în mișcare un diapazon. În mod similar, frecvența de vibrație torsională dreaptă atunci când este aliniată cu frecvența de rezonanță naturală va crește răsucirea și revenirea ansamblului rotativ.

Sistemul de masă are rigiditate de primăvară și inerție. Trebuie să urmărim viteza și cuplul din spatele amplitudinii. Desfaceți o agrafă. Puteți să o îndoiți cu mișcări scurte frumoase și lente pentru o vreme. Loviturile lungi sunt foarte rapide și se rup.

În acest moment critic de amplificare a frecvenței, amplitudinea poate dubla sau triplă ca mărime. Se întâmplă la o frecvență ridicată. Este cel mai probabil când se va produce masacrul.

Continuând cu exemplul nostru și, pentru simplitate, să presupunem că frecvența naturală a ansamblului rotativ este, de asemenea, de 433 hertz. Când RPM-urile ating 6.500, frecvența vibrațiilor de torsiune se aliniază cu frecvența de rezonanță naturală. Amplitudinea vârf-la-vârf se dublează până la 1,4 grade. Acum, fluctuația arborelui cotit este de 0,03 inci!

Vibrația torsională nu-i pasă. În timp, sau uneori foarte rapid, va găsi punctul slab din manivelă și îl va prinde. La Fluidampr, am văzut eșecuri la botul manivelei, la volan și la fiecare punct între ele. Pentru o măsură bună, vibrațiile trec prin contactul metal-metal. Pompa de ulei, angrenajul și lanțul de distribuție, trenul supapelor, rulmenții principali văd uzura sau defectarea adăugată. Paranteze accesorii fracturate. Șuruburile înapoi. Curele de transmisie plesnesc sau se desprind. Momente dificile dacă nu controlați vibrația torsională la sursă.