Надежность и долговечность автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин и их ресурс после ремонта в значительной степени зависят от вибраций быстро- вращающихся деталей и сборочных единиц (коленчатых валов, маховиков, дисков сцеплений, карданных валов, колес и др.).

Вибрации возникают из-за неуравновешенности вращающихся сборочных единиц и вызывают дополнительные нагрузки на эти детали, подшипники и на машину в целом, создавая динамические нагрузки.

Неуравновешенность обусловлена различными технологическими отклонениями при сборке, перекосами, смещением, неравномерной плотностью материала и эксплуатационными факторами, такими, как неравномерный износ поверхностей трения и т. д.

Несоосность отверстий в крышке и гнездах блока приводит к перекосу и биению вала и сцепления в целом. Соосность и центрирование отверстий крышки сцепления с осью коленчатого вала проверяют при сборке двигателей. Для этой цели применяют специальные приспособления. На вибрацию двигателя немаловажное значение оказывают также неисправности вентилятора, дизельной топливной аппаратуры, электрооборудования, системы питания карбюраторных двигателей и др.

Амплитуда вибраций зависит от многих факторов: режима работы двигателя, его состояния и др.

Зависимость амплитуды вибрации двигателя от частоты вращения коленчатого вала.

В процессе ремонта и эксплуатации машин происходит неизбежное нарушение уравновешенности деталей, сборочных единиц, агрегатов, узлов и машины в целом.

По данным профессора В. В. Ефремова, изменение уравновешенности коленчатого вала в сборе с маховиком и сцеплением автомобильного двигателя составляет 300...1600 г-см при допустимом дисбалансе 150 г-см.

К причинам такого существенного возрастания дисбаланса двигателя в процессе эксплуатации автомобиля относятся: изменение положения механизма сцепления относительно маховика или его замена при ремонте и техническом обслуживании; снятие балансировочных пластин и неустановка их на прежние места при ремонте сцепления; появление в соединяемых поверхностях и деталях существенного износа; наличие неизбежного неравномерного износа шатунных (более значимых) и коренных шеек коленчатого вала, в результате чего происходит перераспределение масс металла; увеличение прогиба коленчатого вала и асимметричность деформаций колен под влиянием центробежных и касательных сил.

Возрастание дисбаланса коленчатых валов в сборе с маховиком и сцепления отмечается и после капитального ремонта. Он повышается в 8... 10 раз по сравнению с допустимыми значениями и в процессе эксплуатации достигает в среднем 400 г-см, а после шлифования шатунных и коренных шеек доходит до 700 г-см.

Шлифование шатунных шеек коленчатого вала приводит к увеличению радиуса кривошипа и дисбаланса коленчатого вала. Неточности, допускаемые при установке маховика на коленчатый вал автомобильного двигателя, вызывают рост дисбаланса с 700 г-см до 1200... 1300 г-см. Это происходит за счет смещения оси маховика относительно оси коленчатого вала вследствие увеличения зазора между фланцем вала и посадочным местом маховика.

Большая часть дисбаланса при сборке двигателя обусловливается неуравновешенностью и смещением сцепления.

У автомобильных двигателей коленчатый вал, маховик и сцепление в сборе на заводах-изготовителях и авторемонтных заводах подвергаются динамической балансировке, а у многих тракторных это сделать невозможно ввиду их конструктивных особенностей. При балансировке тракторного двигателя во время испытаний на стендах ставят балансировочные грузы в виде специальных болтов с большими головками. Грузы компенсируют обнаруженный дисбаланс. Для этого на отдельных двигателях специально предусмотрены на упорном диске сцепления отверстия с резьбой.

Конструкции других двигателей имеют уравновешивающие механизмы, и при ремонте их надо устанавливать строго на те места, где они были расположены ранее.

На двигателях Д-160 для частичного уравновешивания инерционных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме, и уменьшения вибраций размещают специальный уравновешивающий механизм. Его установка обусловлена увеличением инерционных сил в связи с изменением частоты вращения коленчатого вала с 1070 до 1250 мин-1. Применение уравновешивающего механизма повышает надежность и долговечность двигателя Д-160 и улучшает условия труда механизатора.

При ремонте необходимо обращать особое внимание на монтажные метки «С», предназначенные для правильной установки противовесов при сборке уравновешивающего механизма. У новых противовесов их указывают на задних поверхностях зубчатых венцов. Метки у старых двигателей без уравновешивающего механизма наносят спереди.

Хорошо проводимая при ремонте балансировка снижает число отказов, усталостных трещин, обрывов крепежных деталей и т. п. Ресурс двигателей при этом возрастает до 25%. Снижение непроизводительных затрат энергии на вибрацию и ускоренное изнашивание деталей повышает полезную мощность двигателя (на 10... 12%).

Неуравновешенность деталей может быть устранена механической обработкой и балансировкой. На практике используют статическую и динамическую балансировки.

Для деталей, длина L которых меньше диаметра Д (L<Д), применяют статическую балансировку (вентиляторы, диски сцеплений, маховики), а для деталей, где L>Д — динамическую (карданные валы, коленчатые валы и др.) или проводят и статическую и динамическую балансировки, Допускаемый дисбаланс некоторых деталей и сборочных единиц автомобилей по данным профессора В. А. Шадричева приведен в таблице ниже.

Допускаемый дисбаланс некоторых деталей и сборочных единиц автомобилей

Деталь, сборочная единица                Балансировка   Допустимый дисбаланс, г-см, для автомобилей 

                                                                                                           ГАЗ-53            ЗИЛ-130

Коленчатый вал                                Динамическая                     15           30

Коленчатый вал в сборе с маховиком 

        и сцеплением                                         »                                   70               150

Крыльчатка вентилятора                 Статическая                          15           20

Маховик                                                    »                             35                 100

Оцепление (нажимной диск).                  »                             35          —

Сцепление (ведомый диск в сборе)                                     18          —

Карданный вал в сборе                 Динамическая                        50             70