Двигатель РМЗ-500

[SinglFather]

Это если использовать призмы.

Всё равно не понятно. Я представляю статическую балансировку так- шатуны закрепляются относительно коленвала, две призмы выставляются в горизонт, коленвал ставится на призмы по посадочным местам подшибников, уравновешивается от проворота дополнительным грузом, исходя из геометрии выходных валов вычисляется масса груза , которую необходимо навесить на один из выходных валов, навешивается этот груз, определяется положение центра тяжести на оси коленвала, исходя из этого определяется где добавлять (убавлять) груз полученый при балансировке на призмах, проверяется балансировка на призмах. При такой методике ошибка может получится слишком большая, я думаю, что лучше сделать динамическую балансировку, а после этого статическую проверить на призмах.

Если получится динамическая, статическая будет не нужна. Статическая мной плохо продумана, но я хотел обеспечить свободное вращение коленвала в двух плоскостях относительно некоего центра, определенного при помощи расчетов, а также вокруг своей оси вращения. Потом решил, что хватит одной плоскости и оси. Шатуны думал оставить свободными, но не обязательно. Сечас мне кажется, что это не правильный подход. Продумаю на досуге.
Начну с динамической балансировки, занимаюсь подготовкрй. Пока не смог снять с коленвала шкив со стартерной шестерней. Съемник не нашел, завтра, если позволит время, изготовлю. Вал из картера сначала вытаскивать не буду.

 

[M.Gennadij]

Для устранения сжатия воздуха в картере уже проверенаустановка цилиндров на 14 мм выше. Подложены гайки М-10. Продувочные каналы хорошо открыты снизу под цилиндром.

С гайками, это Вы хорошо придумали, респект. Как собираетесь измерять вибрацию? Если всё таки будете использовать пружины, то желательно,что бы система была подальше от резонанса.

 

[SinglFather]

Для устранения сжатия воздуха в картере уже проверенаустановка цилиндров на 14 мм выше. Подложены гайки М-10. Продувочные каналы хорошо открыты снизу под цилиндром.

С гайками, это Вы хорошо придумали, респект. Как собираетесь измерять вибрацию? Если всё таки будете использовать пружины, то желательно,что бы система была подальше от резонанса.

Хоть это и грубо, но можно линейку подставить, а стробоскоп запускать от опто-датчика чере 180 градусов. Стробоскоп можно запускать и от не синхронизированного генератора.  Есть прибор с аналоговой шкалой с ценой делений 0,01 мм. , правда не уверен, что он будет отрабатывать четко выше 5 об в сек. Варианты есть и другие, по ходу дела буду решать, что делать.  Крутить буду шуруповертом, или электроотверткой - если потянет. Обороты регулируются, поэтому от резонанса уйти не составит труда. Подвеска будет мягкая,  резонанс ожидается слабый и на низких оборотах, поэтому помешать не должен.  В конце-концов вместо пружин можно использовать надувную подушку. 

 

[SinglFather]

Устранил дисбаланс ротора с магнитами, сверлением снял около 7 грамм.
Похоже, что на вибрацию это сильно не влияет.

 

[SinglFather]

M.Gennadij, реализовал первый этап по вашей идее динамической балансировки с цилиндрами и поршнями.
Под цилиндры подставил гайки М-10  h=11мм.  14 мм. - это слишком высоко.
У шуруповерта и дрели маленькие обороты. Крутил балгаркой 1100вт. 220 в.(обезьянкой, отрезной машинкой). Соединил оси куском резинового шланга. Напряжение регулируемое, от 1квт ЛАТРа, в пределах 50- 100 в. Легко раскручивается приблизительно до 1500 об/мин. Машинка довольно прилично греется, чего совсем не ожидал при таком низком напряжении.

Амплитуда вибрации на оборотах около 500 в крайних точках картера получилась следующая.
Паралельно оси движения поршней около 1 мм.
Перпендикулярно оси движения поршней 0,25-0,3мм.
При увеличении оборотов, на ощупь разница вроде бы уменьшается, но замерить не удалось. И стробоскоп оказался нерабочим.

По ходу дела возникли вопросы.
У цилиндров довольно приличная инерционная масса, - об этом я совсем не подумал. Получается, что на неуравновешенные моменты сил инерции от движущихся поршней встречный момент инерционных сил цилиндров влияет больше, чем на неуравновешенные моменты от противовесов, потому, что плечи разные.
Как это учитывать, и нужно ли?
И вообще, что-то уж слишком большой дисбаланс. И не представляю, как расчитать дополнительный балансировочный вес.

 

[M.Gennadij]

M.Gennadij, реализовал первый этап по вашей идее динамической балансировки с цилиндрами и поршнями. 

Не совсем так, как я предлагал.               

Амплитуда вибрации на оборотах около 500 в крайних точках картера получилась следующая.
Паралельно оси движения поршней около 1 мм.
Перпендикулярно оси движения поршней 0,25-0,3мм.

При отсутствии жёсткости подвеса, когда компенсируется только вес двигателя, смещение в плоскости оси цилиндра перпендикулярной оси коленвала, можно посчитать (приближённо)- разделить 1/2 массы возвратно-поступательного движения на 1/2 массы двигателя (на стенде), полученную величину умножить на ход поршня. В крайних точках картера, смещение будет приблизительно в два раза бОльшим. Точных значений масс я не знаю, но если принять, что масса двигателя (на стенде) 20 кг , масса возвратно- поступательного движения 0,4 кг, ход поршня 60 мм , то смещение крайних точек  получится (оценочно) 2,4 мм. Величина смещения не зависит от оборотов (если есть жёсткость, то будет увеличиватся). Если измерения прводятся одновременно в двух плоскостях, то необходимо, что бы жёсткости подвеса в этих плоскостях были одинаковы. Для балансировки можно не концах коленвала закрепить регулируемые грузы (вечером попробую изобразить).         

У цилиндров довольно приличная инерционная масса, - об этом я совсем не подумал. Получается, что на неуравновешенные моменты сил инерции от движущихся поршней встречный момент инерционных сил цилиндров влияет больше, чем на неуравновешенные моменты от противовесов, потому, что плечи разные.
Как это учитывать, и нужно ли?

Цилиндры будут влиять только в том  случае, если нарушена статическая балансировка (если при вращении появляется не уравновешенная сила, а не момент сил).      

И вообще, что-то уж слишком большой дисбаланс.

Вполне возможно, что этот дисбаланс является следствием ошибки измерений и не связан с двигателем.

 

[SinglFather]

SinglFather писал(а) Сегодня :: 10:37:32:
M.Gennadij, реализовал первый этап по вашей идее динамической балансировки с цилиндрами и поршнями.
Не совсем так, как я предлагал. 

Да, немного не так. Не получилось использовать дрель, поэтому крутящий момент передается через гибкий вал. Пока не нашел старые поршни.  Но в основном всё в рамках вашей идеи.

При отсутствии жёсткости подвеса, когда...

Нашел весы с точностью до 0,1гр. В понедельник все тщательно взвешу, чтобы можно было посчитать с наименьшими ошибками.

Для балансировки можно на концах коленвала закрепить регулируемые грузы (вечером попробую изобразить). 

Хорошая идея. Мне самому почему-то в голову не пришла. Обязательно попробую.

Цилиндры будут влиять только в том случае, если нарушена статическая балансировка (если при вращении появляется не уравновешенная сила, а не момент сил). 

Я о том, что добавление массы уменьшает амплитуду колебаний (вибрации), т.е. влияет на результаты измерения. А момет сил конечно же не меняется.

Вполне возможно, что этот дисбаланс является следствием ошибки измерений и не связан с двигателем. 

Измерения производились и при подвеске цилиндрами вниз и когда цилиндры в горизонтальном положениии. Можно считать, что почти ничего не изменялось. Однако попробую изменить подвеску - подвесить двигатель на одной пружине, и сделать мягче гибкий вал.

 

[M.Gennadij]

Не получилось использовать дрель, поэтому крутящий момент передается через гибкий вал. Пока не нашел старые поршни. 

Больше всего мне не нравится  "гибкий" вал, который может вносить значительные погрешности в результат измерений и что более важно, не предсказуемые. Старые поршни, я думаю, искать нет смысла, Вы нашли более изящное решение (гайки под цилиндр).       

Измерения производились и при подвеске цилиндрами вниз и когда цилиндры в горизонтальном положениии. Можно считать, что почти ничего не изменялось. 

Если я правильно понял, то перемещения по оси цилиндров и поперёк в обеих случаях остались прежними? Если гибкий вал создаёт поперечную силу, то на результат будет влиять положение центра тяжести относительно оси вращения. 

 

[M.Gennadij]

По поводу балансирных грузов, наверное есть много вариантов реализации, один из них (не факт, что самый оптимальный) , просверлить в полосе металла отверстие диаметром немного большим, чем носок конусного вала и прижать при помощи обрезка трубы соответствующего диаметра через шайбу используя резьбу на конце коленвала.  Полоса должна быть отбалансированна.      

Я о том, что добавление массы уменьшает амплитуду колебаний (вибрации), т.е. влияет на результаты измерения.

Если использовать балансирные грузы, то абсолютная амплитуда колебаний не так важна, более важным является соотношение амплитуд по двум взаимно перпендикулярным направлениям. В варианте с пружинами, колебания двигателя по оси параллельной оси коленвала и проходящей через центр масс ничем не блокируется, что может вносить дополнительные погрешности в измерения. Я бы посоветовал сделать измерения при двигателе подвешенном на четырёх точках при помощи проволоки.

 

[SinglFather]

SinglFather писал(а) Сегодня :: 20:06:19:
Не получилось использовать дрель, поэтому крутящий момент передается через гибкий вал. Пока не нашел старые поршни.
Больше всего мне не нравится"гибкий" вал, который может вносить значительные погрешности в результат измерений и что более важно, не предсказуемые. Старые поршни, я думаю, искать нет смысла, Вы нашли более изящное решение (гайки под цилиндр). 

Гибкий вал, - это резиновый водопроводный шланг длиной 160 мм, весом 40 грамм, один конец которого закреплен на оси обезъянки хомутом, а второй просто одевается на конусную часть вала со стороны генератора с хорошим усилием.  Во время работы ось машинки поворачивается под углом 45-50  градусов к оси вала, т.е. шланг изогнут, благодаря чему устраняются биения и консольная вибрация гибкого вала. Конец шланга многократно снимался с конуса и устанавливался в случайном положении, а результаты по замеру амплитуды вибрации постоянно повторяются с незначительными отличиями.
Все же склоняюсь к мысли, что результаты замеров более-менее правильные.

А старые поршни, по вашему же предложению, нужны для того, чтобы определить дисбаланс. Или я что-то не так понял?

 

[SinglFather]

По поводу балансирных грузов, наверное есть много вариантов реализации, один из них (не факт, что самый оптимальный) , просверлить в полосе металла отверстие диаметром немного большим, чем носок конусного вала и прижать при помощи обрезка трубы соответствующего диаметра через шайбу используя резьбу на конце коленвала.  Полоса должна быть отбалансированна.      

Я о том, что добавление массы уменьшает амплитуду колебаний (вибрации), т.е. влияет на результаты измерения.

Если использовать балансирные грузы, то абсолютная амплитуда колебаний не так важна, более важным является соотношение амплитуд по двум взаимно перпендикулярным направлениям. В варианте с пружинами, колебания двигателя по оси параллельной оси коленвала и проходящей через центр масс ничем не блокируется, что может вносить дополнительные погрешности в измерения. Я бы посоветовал сделать измерения при двигателе подвешенном на четырёх точках при помощи проволоки.

Завтра попробую.

 

[SinglFather]

Установил балансирные грузы на концах коленвала на расстоянии 100 мм от оси. Между точками установки пластин с грузами расстояние 300 мм., симметрично относительно середины вала.
Напомню: - привод подсоединен со стороны генератора, вращение по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.
Подобрал более-менее приемлемый вес грузов. Получилось по 14 грамм.
Амплитуда вибрации в направлении движения поршней уменьшилась, в поперечном направлении увеличилась. Значения приблизительно уравнялись. Однако вибрация со стороны привода оказалась больше.
При этом диаграмма (эпюра) вобрации со стороны привода приобрела вид эллипса, повернутого вытянутой стороной на 45 градусов по часовой стрелке относительно направления движения поршней. В положении 45 градусов против часовой стрелки вибрация в направлении, перпендикулярном оси вала едва ощущается. Несколько раз производилась переустановка приводного вала, изменялись обороты, но общая картина не менялась. 
Ищу причину.

PS. С подвеской на проволоках не получилось. Начала трястись доска, к которой подвешен двигатель, появились явно выраженные резонансы. Двигатель стал раскачиваться поперек оси вращения. Вернулся к пружинам.

 

[SinglFather]

Пока предварительно просчитал дисбаланс вала. Получилось по 110 грамм. Что-то фантастически много. Если учесть, что это 50% от веса поршней, а их вес по 275 гр., то сбалансированными получаются только 55 грамм от веса поршня.
Явно где-то ошибка, но пока не нашел.
Брал следующие исходные данные:
- расстояние между поршнями -125 мм. (по осям), соответственно плечо относительно середины вала - 62,5 мм.;
- ход поршня - 61 мм., соответственно радиус вращения по оси пальца шатуна - 30,5 мм.;
- вынос балансирного груза относительно середины вала - 150 мм.;
- радиус вращения балансирного груза - 100 мм.;
- вес балансирного груза - 14 грамм.

 

[M.Gennadij]

Подобрал более-менее приемлемый вес грузов. Получилось по 14 грамм. 

Не понятно, каким образом производилась балансировка. Я бы предложил отбалансировать одну сторону, затем не снимая груза, другую (переставив привод на отбалансированную сторону), затем не снимая грузов проверить балансировку в первом случае, если нужно подкорректировать, делать коррекции до тех пор, пока балансировка будет достигнута  с обеих сторон.

 

[M.Gennadij]

В результате в общем случае, на двух концах вала будут стоять два груза (не обязательно одной массы), под некоторым углом один относительно другого. Для вычисления, какую массу добавить (убавить), нужно вычислить дисбаланс не уравновешенной силы, и момента (сил). Для не уравновешенной силы не важно, на каком расстоянии находились грузы, для момента считается пропорционально плечу силы.

 

[M.Gennadij]

А старые поршни, по вашему же предложению, нужны для того, чтобы определить дисбаланс.

При использовании балансирных грузов, изменять массу поршней нет смысла, здесь я был не прав.

 

[SinglFather]

Подобрал более-менее приемлемый вес грузов. Получилось по 14 грамм. 

Не понятно, каким образом производилась балансировка. Я бы предложил отбалансировать одну сторону, затем не снимая груза, другую (переставив привод на отбалансированную сторону), затем не снимая грузов проверить балансировку в первом случае, если нужно подкорректировать, делать коррекции до тех пор, пока балансировка будет достигнута  с обеих сторон. 

Именно так я сначала и хотел сделать, но балансировочный груз установленный с одной стороны одинаково влиял на обе стороны двигателя, потому, что дополнительный момент создавался относительно центра масс, и из-за малой массы груза не смещался. Быть может, если зафиксировать одну сторону неподвижно, другую можно было бы как-то
отбалансировать, но такой возможности нет.
В итоге пришлось манипулировать сразу двумя грузами. На оборотах около 1500, при подсветке светодиодной лампой запитанной от переменного тока 220 в, хорошо видно визуально какую кривую описывают маркированные точки на торцах картера.
В результате удалось добиться, что точки описывают окружности, но вибрация со стороны генератора сильнее. Изменение весового соотношения грузов ничего не дает. Возможно причина в том, что с противоположной стороны на валу осталась не снятой стартерная звездочка со шкивом.

По поводу эллипса с поворотом на 45 градусов, - он возник из-за одной, более жесткой пружины, и сейчас устранен.

 

[SinglFather]

А старые поршни, по вашему же предложению, нужны для того, чтобы определить дисбаланс.

При использовании балансирных грузов, изменять массу поршней нет смысла, здесь я был не прав.

Это правильно. Я с Вами согласен.

 

[M.Gennadij]

вибрация со стороны генератора сильнее

То, что амплитуды колебаний разные, может происходить от того, что центр масс двигателя не находится в середине коленвала,расположение пружин не симметрично относительно центра масс.                

В результате удалось добиться, что точки описывают окружности

      
При подключении привода с обеих сторон? Какой получился угол между грузами? Массы грузов одинаковы?

 

[SinglFather]

В результате в общем случае, на двух концах вала будут стоять два груза (не обязательно одной массы), под некоторым углом один относительно другого. Для вычисления, какую массу добавить (убавить), нужно вычислить дисбаланс не уравновешенной силы, и момента (сил). Для не уравновешенной силы не важно, на каком расстоянии находились грузы, для момента считается пропорционально плечу силы.

Грузы установлены по центру противовесов, 180 град. к шейкам шатунов. Изменение угла установки только ухудшает ситуацию. Похоже, что вал симметрично уравновешен относительно шатунной шейки, только сильно не хватает массы противовесов.   
С моментами всё понятно.  По ним я и считал дисбаланс, но получилась ерунда.
А вообще-то поршень в сборе весит 360 грамм, и еще отдельно головка шатуна. Сбалансированными оказываются не 55 грамм, как было написано ранее, а 140.  Но мне это тоже не нравится - где-то ошибка.