Pengimbangan Aci Pemacu: Panduan Komprehensif

Bayangkan anda sedang memandu trak dan tiba-tiba merasakan getaran yang kuat atau mendengar bunyi denting yang kuat apabila memecut atau menukar gear. Ini lebih daripada sekadar gangguan — ia boleh menjadi tanda aci pemacu yang tidak seimbang. Bagi jurutera dan juruteknik, getaran dan bunyi seperti itu menunjukkan kehilangan kecekapan, kehausan yang dipercepatkan pada komponen, dan masa henti yang mungkin mahal jika tidak ditangani.

Dalam panduan komprehensif ini, kami menyediakan penyelesaian praktikal untuk isu keseimbangan aci pemacu. Anda akan mempelajari apa itu aci pemacu dan sebab ia memerlukan pengimbangan, mengenali kerosakan biasa yang menyebabkan getaran atau hingar, dan mengikuti proses langkah demi langkah yang jelas untuk pengimbangan aci pemacu dinamik. Dengan menggunakan amalan terbaik ini, anda boleh menjimatkan wang untuk pembaikan, mengurangkan masa penyelesaian masalah dan memastikan jentera atau kenderaan anda berfungsi dengan pasti dengan getaran yang minimum.

Isi kandungan

• 1. Jenis-jenis poros pemacu
• 2. Kegagalan Penggerak Sendi Universal
• 3. Penyeimbangan poros pemacu
• 4. Mesin Penyeimbang Moden untuk Poros Penggerak
• 5. Persiapan untuk Penyeimbangan Poros Pendorong
• 6. Prosedur Penyeimbangan Poros Gandar
• 7. Kelas Ketepatan Penyeimbangan yang Disyorkan untuk Rotor Ramping

1. Jenis-jenis poros pemacu

Pemandu sendi sejagat (driveshaft) ialah mekanisme yang memindahkan tork antara poros yang bersilang di tengah sendi sejagat dan boleh bergerak antara satu sama lain pada sudut. Dalam sebuah kenderaan, poros pacuan memindahkan tork daripada kotak gear (atau kotak pemindahan) ke gandar pacuan dalam konfigurasi pacuan roda klasik atau pacuan semua roda. Bagi kenderaan pacuan semua roda, sambungan universal biasanya menghubungkan poros pacuan kotak gear kepada poros pacuan kotak pemindahan, dan poros pacuan kotak pemindahan kepada poros pacuan utama gandar pacuan.

Unit yang dipasang pada bingkai (seperti kotak gear dan kotak pemindahan) boleh bergerak secara relatif antara satu sama lain disebabkan oleh ubah bentuk penyokongnya dan bingkai itu sendiri. Sementara itu, gandar pemacu dilekatkan pada bingkai melalui ampaian dan boleh bergerak secara relatif kepada bingkai dan unit yang dipasang padanya disebabkan oleh ubah bentuk elemen elastik ampaian. Pergerakan ini boleh mengubah bukan sahaja sudut aci pemacu yang menyambungkan unit tetapi juga jarak antara unit.

The universal joint drive has a significant disadvantage: the non-uniform rotation of the shafts. If one shaft rotates uniformly, the other does not, and this non-uniformity increases with the angle between the shafts. This limitation prevents the use of a universal joint drive in many applications, such as in the transmission of front-wheel-drive vehicles, where the main issue is transmitting torque to the turning wheels. This disadvantage can be partially compensated by using two universal joints on one shaft, set to equal joint angles (γ1 = γ2) with the yokes at both ends of the intermediate shaft in the same plane (in phase). Yokes phased 90° apart do not cancel the fluctuation — they add to it. However, in applications requiring uniform rotation, constant velocity joints (CV joints) are typically used instead. CV joints are a more advanced but also more complex design serving the same purpose.

Penggerak sendi universal boleh terdiri daripada satu atau lebih sendi universal yang disambungkan oleh poros pemacu dan penyokong perantaraan.

Rajah 1. Diagram pemacu sendi sejagat: 1, 4, 6 — poros pemacu; 2, 5 — sendi sejagat; 3 — sambungan penampung; u1, u2 — sudut antara poros

Secara umum, pemacu bersama universal terdiri daripada sambungan universal 2 dan 5, aci pemacu 1, 4, dan 6, dan sambungan pampasan 3. Kadang-kadang aci pemacu dipasang pada sokongan perantaraan yang dipasang pada anggota silang rangka kenderaan. Sambungan sejagat memastikan penghantaran tork antara aci yang paksinya bersilang pada satu sudut. Sambungan sejagat dibahagikan kepada jenis halaju tidak seragam dan malar. Sambungan halaju tidak seragam dikelaskan lagi kepada jenis elastik dan tegar. Sambungan halaju malar boleh berbentuk bola dengan alur pembahagi, jenis bola dengan tuil pembahagi, dan jenis sesondol. Ia biasanya dipasang dalam pemacu roda terkawal terkemuka, di mana sudut antara aci boleh mencapai 45°, dan pusat sambungan universal mesti bertepatan dengan titik persilangan paksi putaran roda dan paksi pusingannya.

Elastic universal joints transmit torque between shafts with intersecting axes at an angle of 2...3° due to the elastic deformation of the connecting elements. A rigid non-uniform velocity joint transmits torque from one shaft to another through the movable connection of rigid parts. It consists of two yokes – 3 and 5, into the cylindrical holes of which the ends A, B, C, and D of the connecting element – the cross 4, are installed on bearings. The yokes are rigidly connected to shafts 1 and 2. Yoke 5 can rotate around axis B–D of the cross and at the same time, along with the cross, rotate around axis A–C, thereby enabling the transmission of rotation from one shaft to another with a changing angle between them.

Rajah 2. Diagram sendi sejagat kelajuan tidak sekata yang kaku

If shaft 1 rotates around its axis by an angle α, then shaft 2 will rotate by an angle β over the same period. The relationship between the rotation angles of shafts 1 and 2 is determined by the expression tanα = tanβ * cosγ, where γ is the angle at which the axes of the shafts are positioned. This expression indicates that the angle β is sometimes less than, equal to, or greater than angle α. Equality of these angles occurs every 90° of rotation of shaft 1. Therefore, with uniform rotation of shaft 1, the angular velocity of shaft 2 is non-uniform and varies according to a sinusoidal law. The non-uniformity of shaft 2's rotation becomes more significant as the angle γ between the shaft axes increases.

Jika putaran tidak sekata poros 2 dipindahkan ke poros unit-unit, beban berdenyut tambahan akan timbul dalam transmisi, meningkat dengan sudut γ. Untuk mengelakkan putaran tidak sekata poros 2 daripada dipindahkan ke poros unit, dua sendi universal digunakan dalam pemacu sendi universal. Mereka dipasang supaya sudut γ1 dan γ2 adalah sama; garpu sendi universal yang dipasang pada poros 4 yang berputar secara tidak sekata hendaklah diletakkan dalam satah yang sama.

Reka bentuk bahagian utama pemacu sambungan universal ditunjukkan dalam Rajah 3. Sambungan universal halaju tidak seragam terdiri daripada dua kuk (1) yang disambungkan oleh salib (3). Satu daripada kuk kadang-kadang mempunyai bebibir, manakala yang satu lagi dikimpal pada tiub aci pemacu atau mempunyai hujung yang bersilang (6) (atau lengan) untuk sambungan ke aci pemacu. Batang salib dipasang pada mata kedua-dua kuk pada galas jarum (7). Setiap galas ditempatkan dalam bekas (2) dan dipegang di mata kuk dengan penutup, yang dipasang pada kuk dengan dua bolt dikunci oleh tab pada mesin basuh. Dalam sesetengah kes, galas diikat dalam kuk dengan gelang snap. Untuk mengekalkan pelinciran dalam galas dan melindunginya daripada air dan kotoran, terdapat pengedap mengetatkan diri getah. Rongga dalaman salib diisi dengan gris melalui pemasangan gris, yang mencapai galas. Salib biasanya mempunyai injap keselamatan untuk melindungi meterai daripada kerosakan akibat tekanan gris yang dipam ke dalam salib. Sambungan splined (6) dilincirkan menggunakan pemasangan gris (5).

Rajah 3. Butiran sendi sejagat kelajuan tidak sekata kaku

The maximum angle between the axes of shafts connected by rigid non-uniform velocity universal joints usually does not exceed 20°, as efficiency significantly decreases at larger angles. If the angle between the shaft axes varies within 0...2°, the trunnions of the cross are deformed by the needle bearings, causing the universal joint to fail quickly.

Dalam transmisi kenderaan yang dikesan berkelajuan tinggi, sambungan universal dengan jenis gandingan gear, yang membolehkan penghantaran tork antara aci dengan paksi bersilang pada sudut sehingga 1.5...2°, sering digunakan.

Poros pemacu biasanya dibuat berongga, menggunakan tiub keluli tanpa jahitan atau yang disejat. Yoke sendi sejagat, lengan beralur, atau hujungnya dikimpal pada tiub. Untuk mengurangkan beban melintang yang bertindak ke atas poros pemacu, penimbangan dinamik dijalankan dengan sendi sejagat dipasang. Ketidakseimbangan dibetulkan dengan mengimpal plat imbangan pada poros pemacu atau kadangkala dengan memasang plat imbangan di bawah topi galas sendi sejagat. Kedudukan relatif bahagian sambungan beralur selepas pemasangan dan penimbangan pemacu sendi sejagat di kilang biasanya ditandakan dengan label khas.

Sambungan kompensasi pemacu sendi sejagat biasanya dibuat dalam bentuk sambungan beralur, membolehkan pergerakan paksi bahagian pemacu sendi sejagat. Ia terdiri daripada hujung beralur yang sesuai dengan lengan beralur pemacu sendi sejagat. Pelinciran dimasukkan ke dalam sambungan beralur melalui penyambung gris atau disapu semasa pemasangan dan diganti selepas penggunaan kenderaan yang berpanjangan. Segel dan penutup biasanya dipasang untuk mengelakkan kebocoran gris dan pencemaran.

Untuk poros pemacu yang panjang, penyokong perantaraan biasanya digunakan dalam sambungan universal. Penyokong perantaraan biasanya terdiri daripada pendakap yang diboltkan pada anggota rentang rangka kenderaan, di mana galas bola dipasang dalam cincin getah elastik. Galas itu disegel pada kedua-dua belah dengan penutup dan mempunyai peranti pelinciran. Cincin getah elastik membantu mengkompensasi ketidaktepatan pemasangan dan ketidaksejajaran galas yang mungkin berlaku akibat deformasi rangka.

Satu sendi universal dengan galas jarum (Rajah 4a) terdiri daripada yoke, silang, galas jarum, dan penyegel. Cawan dengan galas jarum dipasang pada trunnion silang dan disegel dengan penyegel. Cawan itu diikat dalam yoke dengan cincin klik atau penutup yang dipasang dengan skru. Sendi universal dilumasi melalui penyambung gris melalui lubang dalaman pada silang. Klep keselamatan digunakan untuk mengeluarkan lebihan tekanan minyak dalam sendi. Semasa putaran sekata poros pemacu, poros dipacu berputar secara tidak sekata: ia mendahului dan ketinggalan di belakang poros pemacu dua kali setiap pusingan. Untuk menghapuskan putaran tidak sekata dan mengurangkan beban inersia, dua sendi universal digunakan.

Dalam pemacu ke roda pendorong hadapan, sendi universal kelajuan malar dipasang. Pemacu sendi kelajuan malar kenderaan GAZ-66 dan ZIL-131 terdiri daripada yoke 2, 5 (Rajah 4b), empat bola 7, dan satu bola tengah 8. Yoke pemacu 2 bersepadu dengan poros gandar dalam, manakala yoke yang dipacu ditempa bersama poros gandar luar, di hujungnya hub roda dipasang. Momen pemacu daripada yoke 2 ke yoke 5 disalurkan melalui bola-bola 7, yang bergerak di sepanjang alur bulat pada yoke-yoke tersebut. Bola tengah 8 berfungsi untuk memusatkan yoke dan dipegang di tempatnya oleh pin 3, 4. Frekuensi putaran yoke 2 dan 5 adalah sama disebabkan simetri mekanisme berbanding yoke. Perubahan panjang poros dijamin oleh sambungan gerigi bebas antara yoke dan poros.

Rajah 4. Sambungan Universal: a — sambungan universal: 1 — penutup; 2 — cawan; 3 — galas jarum; 4 — penyegel; 5, 9 — yoke; 6 — injap keselamatan; 7 — palang silang; 8 — penyambung gris; 10 — skru; b — sambungan universal kelajuan malar: 1 — poros aksel dalaman; 2 — tuil pemandu; 3, 4 — pin; 5 — tuil yang dipacu; 6 — poros aksel luaran; 7 — bola; 8 — bola tengah

2. Kegagalan Penggerak Sendi Universal

Kegagalan pemacu sendi universal biasanya menampakkan diri sebagai bunyi ketukan tajam pada sendi universal yang berlaku semasa kenderaan bergerak, terutamanya semasa pertukaran gigi dan peningkatan mendadak dalam kelajuan poros engkol enjin (contohnya, semasa beralih daripada brek enjin ke pecutan). Tanda kerosakan sambungan universal ialah pemanasannya ke suhu tinggi (melebihi 100°C). Ini berlaku disebabkan keausan ketara pada bushing dan trunnion sambungan universal, galas jarum, silang, dan sambungan beralur, yang mengakibatkan penyelarasan yang tidak betul pada sambungan universal dan beban paksi impak yang ketara pada galas jarum. Kerosakan pada segel gabus silang sambungan universal menyebabkan keausan pantas pada trunnion dan galasnya.

Semasa penyelenggaraan, pemacu sendi universal diperiksa dengan memusingkan poros pemacu secara tiba-tiba dengan tangan ke kedua-dua arah. Darjah putaran bebas poros menentukan tahap keausan sendi universal dan sambungan beralur. Setiap 8–10 ribu kilometer, keadaan sambungan bolt pada flanji poros digerakkan kotak gear dan poros pemacu gear transmisi utama dengan flanji sendi universal hujung serta pengikat penyokong pertengahan poros pemacu diperiksa. Keadaan sarung getah pada sambungan beralur dan palam gabus pada silang sendi universal juga diperiksa. Semua bolt pemegang hendaklah diketatkan sepenuhnya (tork pengetatan 8-10 kgf·m).

Gandar jarum pada sendi sejagat dilincirkan dengan minyak cecair yang digunakan untuk unit transmisi; sambungan beralur pada kebanyakan kenderaan dilincirkan dengan gris (US-1, US-2, 1-13, dan lain-lain); penggunaan gris untuk melincirkan gandar jarum adalah dilarang sama sekali. Pada sesetengah kenderaan, sambungan beralur dilincirkan dengan minyak transmisi. Gandar sokongan pertengahan, yang dipasang dalam sarung getah, praktikalnya tidak memerlukan pelinciran kerana ia telah dilincirkan semasa pemasangan di kilang. Gandar sokongan kenderaan ZIL-130 dilincirkan dengan gris melalui penyambung tekanan semasa penyelenggaraan berkala (setiap 1100–1700 km).

Rajah 5. Penggerak sendi sejagat: 1 — flanji untuk mengamankan poros pendorong; 2 — silang sendi sejagat; 3 — yok sendi sejagat; 4 — yok gelangsar; 5 — tiub poros pendorong; 6 — galas gelendong jarum dengan hujung tertutup

Pemandu sendi sejagat terdiri daripada dua sendi sejagat dengan galas jarum, yang disambungkan oleh poros berongga, dan sebuah yoke gelangsar dengan alur involut. Untuk memastikan perlindungan yang boleh dipercayai daripada kotoran dan menyediakan pelinciran yang baik bagi sambungan beralur, yoke gelangsar (6), yang disambungkan kepada poros sekunder (2) kotak gear, diletakkan dalam lanjutan (1) yang dipasang pada rumah kotak gear. Selain itu, lokasi sambungan beralur ini (di luar zon antara sendi) meningkatkan ketegaran pemacu sendi universal dengan ketara dan mengurangkan kemungkinan getaran poros apabila sambungan beralur gelangsar haus.

Aci pemacu diperbuat daripada tiub dikimpal elektrik berdinding nipis (8), di mana dua kuk yang sama (9) dipasang dengan tekan pada setiap hujung dan kemudian dikimpal dengan kimpalan arka. Selongsong galas jarum (18) salib (25) dipasang tekan pada mata kuk (9) dan diikat dengan gelang penahan spring (20). Setiap galas sambungan universal mengandungi 22 jarum (21). Penutup bercop (24) dipasang ditekan pada batang salib yang menonjol, di mana gelang gabus (23) dipasang. Galas dilincirkan menggunakan pemasangan gris bersudut (17) yang diskrukan ke dalam lubang berulir di tengah salib, disambungkan melalui saluran dalam trunnion salib. Pada bahagian bertentangan salib bersama universal, injap keselamatan (16) terletak di tengahnya, direka untuk melepaskan lebihan gris semasa mengisi salib dan galas, dan untuk mengelakkan pembentukan tekanan di dalam salib semasa operasi (injap diaktifkan pada tekanan kira-kira 3.5 kg/cm²). Keperluan memasukkan injap keselamatan adalah disebabkan oleh fakta bahawa peningkatan tekanan yang berlebihan di dalam salib boleh menyebabkan kerosakan (penyemperitan) pengedap gabus.

Rajah 6. Perhimpunan poros pemacu: 1 — sambungan kotak gear; 2 — poros sekunder kotak gear; 3 dan 5 — pelindung kotoran; 4 — meterai getah; 6 — yoke gelangsar; 7 — plat imbangan; 8 — tiub poros pemacu; 9 — mata kuda; 10 — mata kuda flan; 11 — bolt; 12 — flan gear pemacu gandar belakang; 13 — pencuci pegas; 14 — nat; 15 — gandar belakang; 16 — injap keselamatan; 17 — penyambung gris sudut; 18 — galas jarum; 19 — mata yoke; 20 — cincin penahan pegas; 21 — jarum; 22 — pengikat dengan hujung toroidal; 23 — cincin gabus; 24 — penutup cetakan; 25 — silang

Aci pemacu, dipasang dengan kedua-dua penyambung universal, diseimbangkan secara dinamik secara berhati-hati pada kedua-dua hujung dengan mengimpal plat pengimbang (7) ke tiub. Oleh itu, apabila membuka aci, semua bahagiannya mesti ditanda dengan teliti supaya ia boleh dipasang semula pada kedudukan asalnya. Kegagalan mematuhi arahan ini mengganggu keseimbangan aci, menyebabkan getaran yang boleh merosakkan transmisi dan badan kenderaan. Jika bahagian individu haus, terutamanya jika tiub bengkok akibat hentaman dan menjadi mustahil untuk mengimbangi aci secara dinamik selepas pemasangan, keseluruhan aci mesti diganti.

Kemungkinan Kegagalan Poros Pendorong, Punca dan Penyelesaiannya

Punca Kegagalan	Penyelesaian
Getaran poros pemacu
1. Lenturan poros akibat halangan	1. Luruskan dan imbang secara dinamik poros yang telah dipasang atau gantikan poros yang telah dipasang
2. Keausan galas dan silang	2. Gantikan galas dan palang silang dan imbang secara dinamik poros yang telah dipasang.
3. Keausan bushing lanjutan dan yoke gelangsar	3. Gantikan sambungan dan yoke gelangsar dan imbang secara dinamik poros yang telah dipasang.
Bunyi ketukan semasa menghidupkan enjin dan meluncur
1. Keausan alur taji yok gelangsar atau poros kotak gear sekunder	1. Gantikan bahagian yang haus. Apabila menggantikan yoke gelangsar, imbang dinamik poros yang telah dipasang.
2. Bolt longgar yang mengikat yoke flange pada flange gear pemacu gandar belakang	2. Ketatkan bolt
Pancaran minyak daripada meterai sendi sejagat
Kesan keausan cincin gabus dalam meterai sendi sejagat	Gantikan cincin gabus, sambil mengekalkan kedudukan relatif semua bahagian poros pacuan semasa pemasangan semula. Jika terdapat keausan pada silang dan galas, gantikan galas dan silang tersebut dan imbang secara dinamik poros yang telah dipasang.

3. Penyeimbangan poros pemacu

Selepas membaiki dan memasang semula poros pemacu, ia diimbangi secara dinamik pada sebuah mesin. Satu reka bentuk mesin penyeimbang ditunjukkan dalam Rajah 7. Mesin ini terdiri daripada plat (18), rangka pendulum (8) yang dipasang pada empat rod elastik menegak (3), memastikan ayunannya dalam satah mendatar. Sebuah pendakap dan kepala utama hadapan (9), yang dipasang pada pendakap (4), diletakkan pada tiub membujur bingkai pendulum (8). Kepala utama belakang (6) terletak pada lintasan boleh alih (5), membolehkan penyeimbangan dinamik poros pemacu dengan panjang yang berbeza. Spindel kepala utama dipasang pada galas bola tepat. Spindel kepala utama hadapan (9) digerakkan oleh motor elektrik yang dipasang di dasar mesin, melalui pemacu tali V dan poros perantaraan, yang dipasang padanya sebuah lengan (10) (cakera berpetak). Selain itu, dua penyangga (15) dengan pin pengunci boleh ditarik balik (17) dipasang pada plat mesin (18), memastikan penetapan hujung hadapan dan belakang rangka pendulum bergantung pada imbangan hujung hadapan atau belakang poros pemacu.

Rajah 7. Mesin Penyeimbangan Dinamik untuk Poros Penggerak

1—klamp; 2—penyerap hentakan; 3—batang elastik; 4—pembawa; 5—travese boleh alih; 6—kepala depan; 7—palang rentang; 8—kerangka pendulum; 9—poros pendorong hadapan; 10—cakera lengan; 11—milivoltmeter; 12—lengan poros komutator-penyearah; 13—penderia magnetoelektrik; 14—rakaman tetap; 15—rakaman penentu; 16—penyangga; 17—penentu; 18—plat penyangga

Pendukung tetap (14) dipasang di bahagian belakang plat mesin, dan sensor magnetoelektrik (13) dipasang padanya, dengan rod yang disambungkan ke hujung bingkai pendulum. Untuk mengelakkan getaran resonans bingkai, peredam (2) yang diisi dengan minyak dipasang di bawah pendakap (4).

During dynamic balancing, the driveshaft assembly with the sliding yoke is installed and secured on the machine. One end of the driveshaft is connected by a flange-yoke to the flange of the front driving headstock, and the other end by the support neck of the sliding yoke to the splined sleeve of the rear headstock. Then the ease of rotation of the driveshaft is checked, and one end of the machine's pendulum frame is fixed using the fixator. After starting the machine, the limb of the rectifier is rotated counterclockwise, bringing the millivoltmeter needle to its maximum reading. The millivoltmeter reading corresponds to the magnitude of the imbalance. The millivoltmeter scale is graduated in gram-centimeters or grams of counterweight. Continuing to rotate the rectifier limb counterclockwise, the millivoltmeter reading is brought to zero, and the machine is stopped. Based on the rectifier limb reading, the angular displacement (angle of imbalance displacement) is determined, and by manually rotating the driveshaft, this value is set on the intermediate shaft limb. The welding place of the balancing plate will be on the top of the driveshaft, and the weighted part at the bottom in the correction plane. Then the balancing plate is attached and tied with thin wire at a distance of 10 mm from the weld, the machine is started, and the balance of the driveshaft end with the plate is checked. The imbalance should be no more than 70 g·cm (700 g·mm). Then, releasing one end and securing the other end of the pendulum frame with the fixator stand, dynamic balancing of the other end of the driveshaft is performed according to the technological sequence described above.

Poros penggerak mempunyai beberapa ciri imbangan. Untuk kebanyakan bahagian, asas bagi penyeimbangan dinamik ialah leher penyokong (contohnya rotor motor elektrik, turbin, spindel, poros engkol dan lain-lain), tetapi bagi poros penggerak, ia adalah flanaj. Semasa pemasangan, terdapat jurang yang tidak dapat dielakkan pada pelbagai sambungan yang menyebabkan ketidakseimbangan. Jika ketidakseimbangan minimum tidak dapat dicapai semasa penyeimbangan, poros itu ditolak. Ketepatan penyeimbangan dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

• Jurang dalam sambungan antara tali pendaratan flanji poros pemacu dan lubang dalaman flanji pemampat kepala penyokong kiri dan kanan;
• Radial dan end runout permukaan asas flens;
• Celah di engsel dan sambungan splined. Kehadiran gris dalam rongga sambungan splined boleh menyebabkan ketidakseimbangan "terapung". Jika ia menghalang mencapai ketepatan pengimbangan yang diperlukan, aci pemacu diseimbangkan tanpa gris.

Sesetengah ketidakseimbangan mungkin tidak dapat diperbetulkan sepenuhnya. Jika geseran yang meningkat dikesan pada sendi universal poros pendorong, pengaruh timbal balik antara satah pembetulan meningkat. Ini menyebabkan penurunan prestasi dan ketepatan penyeimbangan.

Menurut OST 37.001.053-74, piawaian ketidakseimbangan berikut ditetapkan: aci pemacu dengan dua sambungan (dua sokongan) seimbang secara dinamik, dan dengan tiga (tiga sokongan) - dipasang dengan sokongan perantaraan; bebibir (kuk) aci pemacu dan gandingan dengan berat lebih daripada 5 kg diimbangi secara statik sebelum memasang aci atau gandingan; norma ketidakseimbangan baki untuk aci pemacu pada setiap hujung atau pada sokongan perantaraan aci pemacu tiga sendi dinilai oleh ketidakseimbangan khusus;

Norma ketidakseimbangan sisa spesifik maksimum yang dibenarkan pada setiap hujung aci atau pada sokongan perantaraan, serta untuk aci pemacu tiga sambungan dalam mana-mana kedudukan pada dirian pengimbangan, tidak boleh melebihi: untuk penghantaran kereta penumpang dan trak muatan kecil (sehingga 1 t) dan bas yang sangat kecil – 6 g-cm/kg, untuk selebihnya – 10 g-cm. Norma ketidakseimbangan baki maksimum yang dibenarkan bagi aci pemacu atau aci pemacu tiga sambungan hendaklah dipastikan pada dirian pengimbang pada frekuensi putaran sepadan dengan frekuensinya dalam penghantaran pada kelajuan maksimum kenderaan.

Note: OST 37.001.053-74 is a Soviet automotive-industry standard from 1974 and is quoted here as a historical reference. In modern terms, 6 g·cm/kg at 3,000 rpm corresponds to about G 19 and 10 g·cm/kg to about G 31 — the OST requirement sits between G 16 and G 40, consistent with the ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1) grades for drive shafts. Specify new work in ISO 21940-11 grades.

Untuk aci pemacu dan aci pemacu tiga sambungan trak dengan kapasiti muatan 4 t dan ke atas, bas kecil dan besar, pengurangan kekerapan putaran pada dirian pengimbang kepada 70% daripada kekerapan putaran aci transmisi pada kelajuan maksimum kenderaan dibenarkan. Menurut OST 37.001.053-74, kekerapan putaran mengimbangi aci pemacu hendaklah sama dengan:

n_b = (0.7 ... 1.0) n_r,

Di mana N_b – kekerapan putaran mengimbangi (sepatutnya dengan data teknikal utama pendirian, n=3000 min^-1); n_r – kekerapan putaran kerja maksimum, min^-1.

Dalam amalan, disebabkan jurang pada sambungan sendi dan sambungan alur, poros pacuan tidak dapat diimbangi pada frekuensi putaran yang disyorkan. Dalam kes ini, frekuensi putaran lain dipilih, pada frekuensi tersebut ia seimbang.

4. Mesin Penyeimbang Moden untuk Poros Penggerak

Rajah 8. Mesin Penyeimbangan untuk Poros Penggerak sehingga 2 Meter Panjang, Berat sehingga 500 kg

Model ini mempunyai dua penyangga dan membolehkan penyeimbangan dalam dua satah pembetulan.

Rajah 9. Mesin Penyeimbangan untuk Poros Penggerak sehingga 4200 mm Panjang, Berat sehingga 400 kg

Model ini mempunyai 4 penyangga dan membolehkan penyeimbangan dalam 4 satah pembetulan secara serentak.

Rajah 10. Mesin Penyeimbangan Gendongan Keras Mendatar untuk Penyeimbangan Dinamik Poros Penggerak

1 – Balancing item (driveshaft); 2 – Machine base; 3 – Machine supports; 4 – Machine drive; The structural elements of the machine supports are shown in Figure 11.

Rajah 11. Elemen Sokongan Mesin untuk Penyeimbangan Dinamik Poros Penggerak

1 – Sokongan kiri tidak boleh laras; 2 – Sokongan pertengahan boleh laras (2 biji.); 3 – Sokongan tetap kanan tidak boleh laras; 4 – Gagang kunci rangka sokongan; 5 – Platform sokongan boleh alih; 6 – Kunci nat pelarasan menegak sokongan; 7 – Gagang kunci kedudukan menegak; 8 – Braket pemegang klamp sokongan; 9 – Klamp boleh alih galas pertengahan; 10 – Gagang kunci klamp; 11 – Kunci klamp braket; 12 – Poros pemacu (utama) untuk pemasangan item; 13 – Poros digerakkan

5. Persiapan untuk Penyeimbangan Poros Pendorong

Di bawah, kita akan mempertimbangkan penyediaan penyokong mesin dan pemasangan item penyeimbangan (poros pemacu empat penyokong) pada penyokong mesin.

Rajah 12. Pemasangan flens peralihan pada poros mesin penyeimbangan

Rajah 13. Pemasangan poros pemacu pada penyangga mesin penyeimbang

Rajah 14. Melaraskan poros pemacu secara mendatar pada penyokong mesin imbangan menggunakan tahap gelembung

Rajah 15. Memasang penyokong perantaraan mesin imbangan untuk mengelakkan pergeseran menegak poros pendorong

Putar objek itu secara manual untuk satu pusingan penuh. Pastikan ia berpusing dengan lancar dan tidak tersangkut pada penyokong. Selepas ini, bahagian mekanikal mesin telah disiapkan, dan pemasangan objek telah selesai.

6. Prosedur Penyeimbangan Poros Gandar

Which kit do I need? A two-support machine correcting in two planes (Figure 8) needs the two-channel Balanset-1A. A four-support machine correcting in four planes simultaneously (Figure 9, and the procedure below) needs the four-channel Balanset-4A. The measurement and calculation workflow is identical; only the channel count differs. The procedure below is described for a four-plane setup, while the software screenshots show the same workflow on the two-plane Balanset-1A — on the Balanset-4A the same screens simply add planes 3 and 4.

The process of driveshaft balancing on the balancing machine will be considered using the Balanset-4A measuring system as an example. The Balanset-4A is a portable balancing kit designed for balancing in one, two, three, and four correction planes of rotors, either rotating in their own bearings or mounted on a balancing machine. The device includes up to four vibration sensors, a phase angle sensor, a four-channel measuring unit, and a portable computer.

The entire balancing process, including measurement, processing, and display of information on the magnitude and location of corrective weights, is performed automatically and does not require the user to have additional skills and knowledge beyond the provided instructions. The results of all balancing operations are saved in the Balancing Archive and can be printed as reports if necessary. In addition to balancing, the Balanset-4A can also be used as a regular vibro-tachometer, allowing measurement on four channels of the root mean square (RMS) value of total vibration, RMS of the rotational component of vibration, and control of rotor rotation frequency.

Selain itu, peranti ini membolehkan memaparkan graf fungsi masa dan spektrum getaran mengikut kelajuan getaran, yang boleh berguna dalam menilai keadaan teknikal mesin seimbang.

Figure 16. External View of the Balanset-4A Device for Use as a Measuring and Computing System of the Driveshaft Balancing Machine

Figure 17. Example of Using the Balanset-4A Device as a Measuring and Computing System of the Driveshaft Balancing Machine

Figure 18. Main window of the Balanset software: F1 - About, F5 - Vibration Meter, F7 - Balancing, F8 - Charts, F6 - Reports

The Balanset-4A device is supplied with vibration sensors. The sensors are accelerometer-based; the software integrates their signal and displays vibration velocity in mm/s RMS.

Figure 19. Installation of Balanset-4A Vibration Sensors on the Supports of the Balancing Machine

The direction of the sensors' sensitivity axis should match the direction of the support's vibration displacement, in this case – horizontal. For additional information on sensor installation, see BALANCING ROTORS IN OPERATING CONDITIONS.

1. Pasang penderia getaran 1, 2, 3, 4 pada penyokong mesin penyeimbangan.
2. Sambungkan sensor getaran ke penyambung X1, X2, X3, X4.
3. Pasang sensor sudut fasa (tachometer laser) 5 supaya jurang nominal antara permukaan radial (atau hujung) rotor seimbang dan rumah sensor berada dalam julat 10 hingga 300 mm.
4. Lekatkan penanda pita reflektif dengan lebar sekurang-kurangnya 10–15 mm pada permukaan rotor.
5. Sambungkan sensor sudut fasa ke penyambung X5.
6. Sambungkan unit pengukur ke port USB komputer.
7. Apabila menggunakan kuasa utama, sambungkan komputer ke unit bekalan kuasa.
8. Sambungkan unit bekalan kuasa ke rangkaian 220 V, 50 Hz.
9. Turn on the computer and start the Balanset software.
10. Open the balancing workspace with the “F7 - Balancing” button and set the required number of correction planes in the “Plane count” field, so that vibration is measured simultaneously by the vibration sensors connected to the inputs of the measuring unit.
11. A mnemonic diagram illustrating the connection of the sensors and the measuring unit appears on the computer display, as shown in Figure 18.

Sebelum melakukan penyeimbangan, disyorkan untuk mengambil ukuran dalam mod vibrometer (butang F5).

Figure 20. Vibration Meter mode (F5): total vibration V1s, V2s and rotational components V1o, V2o with phases F1, F2, displayed as vibration velocity in mm/s RMS

Jika jumlah magnitud getaran V1s (V2s) lebih kurang sepadan dengan magnitud komponen putaran V1o (V2o), boleh diandaikan bahawa sumbangan utama kepada getaran mekanisme adalah disebabkan oleh ketidakseimbangan rotor. Jika jumlah magnitud getaran V1s (V2s) dengan ketara melebihi komponen putaran V1o (V2o), adalah disyorkan untuk memeriksa mekanisme – periksa keadaan galas, pastikan pemasangan selamat pada asas, sahkan bahawa pemutar tidak menyentuh bahagian pegun semasa putaran, dan pertimbangkan pengaruh getaran daripada mekanisme lain, dsb.

Studying the time function graphs and vibration spectra in the charts mode (“F8 - Charts”, the “F5-Spectrum (Hz)” tab) can be useful here.

Rajah 21. Graf Fungsi Masa Getaran dan Spektrum

Graf menunjukkan pada frekuensi mana tahap getaran paling tinggi. Jika frekuensi ini berbeza daripada frekuensi putaran pemutar mekanisme seimbang, adalah perlu untuk mengenal pasti punca komponen getaran ini dan mengambil langkah untuk menghapuskannya sebelum mengimbangi.

Reading the spectrum of a driveshaft: 1x is unbalance, 2x may be the joint itself. A dominant peak at the rotational frequency (1x) points to unbalance — this is what balancing removes. A dominant peak at twice the rotational frequency (2x), especially together with strong axial vibration, points to the joint angles, worn crosses or splines, or salah jajaran: a universal (cardan) joint working at an angle γ makes the driven yoke lead and lag twice per revolution, so it produces a 2x component even when the shaft is perfectly balanced. Balancing will not remove it — equalise the joint angles (γ1 = γ2) and check the joints first. In the charts mode (“F8 - Charts”) the “F5-Spectrum (Hz)” tab shows the spectrum and the “F3-1x vibration” tab the rotational component; at 3000 min^-1 1x = 50 Hz and 2x = 100 Hz.

Adalah juga penting untuk memberi perhatian kepada kestabilan bacaan dalam mod vibrometer – amplitud dan fasa getaran tidak seharusnya berubah lebih daripada 10–15% semasa pengukuran. Jika tidak, mekanisme mungkin beroperasi berhampiran kawasan resonans. Dalam kes ini, kelajuan rotor perlu diselaraskan.

When performing four-plane balancing of a new rotor, five calibration runs and at least one trim run (Run T) of the balanced machine are required. Vibration measurement during the first machine run without a trial weight is performed as Run 0 in the balancing workspace. Subsequent runs are performed with a trial weight, sequentially installed on the driveshaft in each correction plane (in the area of each balancing machine support).

Sebelum setiap larian seterusnya, langkah-langkah berikut harus diambil:

• Hentikan putaran pemutar mesin seimbang.
• Keluarkan berat uji yang telah dipasang sebelum ini.
• Pasang berat ujian pada satah seterusnya.

Figure 22. Balancing workspace (“F7 - Balancing”) during a measurement run: Run 0 - Initial, trial-mass runs Run 1 and Run 2, and the trim run Run T

Selepas melengkapkan setiap pengukuran, keputusan kekerapan putaran rotor (N_ob), serta nilai RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) dan fasa (F₁, F₂, F₃, F₄) of the vibration at the rotational frequency of the balanced rotor are saved in the corresponding fields in the program window. After the fifth run (Weight in Plane 4), the balancing results with the polar plot (see Figure 23) appear, displaying the calculated values of the masses (M₁, M₂, M₃, M₄) dan sudut pemasangan (f₁, f₂, f₃, f₄) berat pembetulan yang perlu dipasang pada rotor dalam empat satah untuk mengimbangi ketidakseimbangannya.

Figure 23. Polar plot of the balancing result: calculated correction masses and angles for each plane, measured from the trial weight position in the direction of rotation

Perhatian! Selepas melengkapkan proses pengukuran semasa larian kelima mesin seimbang, adalah perlu untuk menghentikan putaran rotor dan mengeluarkan berat percubaan yang dipasang sebelum ini. Hanya selepas ini anda boleh meneruskan dengan memasang (atau mengalih keluar) pemberat pembetulan pada rotor.

Kedudukan sudut untuk menambah (atau mengeluarkan) berat pembetulan pada rotor dalam sistem koordinat kutub diukur dari lokasi pemasangan berat percubaan. Arah pengukuran sudut bertepatan dengan arah putaran rotor. Dalam kes pengimbangan dengan bilah, bilah pemutar seimbang secara bersyarat dianggap sebagai bilah pertama bertepatan dengan lokasi pemasangan berat percubaan. Arah penomboran bilah yang ditunjukkan pada paparan komputer mengikut arah putaran rotor.

In this version of the program, it is assumed by default that the corrective weight will be added to the rotor. This is indicated by the mark set in the “Add mass” field. If correcting the imbalance by removing the weight (e.g., by drilling) is necessary, set the mark in the “Remove mass” field using the mouse, after which the angular position of the corrective weight will automatically change by 180 degrees.

After installing the corrective weights on the balanced rotor, carry out the trim run (Run T) to check the effectiveness of the balancing operation. After completing the trim run, the results of the rotor's rotation frequency (N_ob) dan nilai RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) dan fasa (F₁, F₂, F₃, F₄) of the vibration at the rotational frequency of the balanced rotor are saved. Simultaneously, the balancing results (see Figure 23) are updated, displaying the calculated parameters of additional corrective weights that need to be installed (or removed) on the rotor to compensate for its residual imbalance. Additionally, this workspace shows the values of the residual imbalance achieved after balancing. If the values of residual vibration and/or residual imbalance of the balanced rotor meet the tolerance requirements specified in the technical documentation, the balancing process can be completed. Otherwise, the balancing process can be continued. This method allows for correcting possible errors through successive approximations that may occur when installing (removing) the corrective weight on the balanced rotor.

If the balancing process continues, additional corrective weights must be installed (or removed) on the balanced rotor according to the calculated parameters shown in the balancing results.

The rotor balancing coefficients (dynamic influence coefficients) calculated from the results of the five calibration runs are saved in the computer's memory and can be reused with the “Load Coefficients” function when balancing rotors of the same type.

7. Kelas Ketepatan Penyeimbangan yang Disyorkan untuk Rotor Ramping

The grades below are the balance quality grades G of ISO 1940-1, superseded without change of values by ISO 21940-11:2016. The grade is defined as G = e_per·Ω, where e_per is the permissible specific residual unbalance (g·mm/kg = µm) and Ω = 2πn/60 is the service angular velocity (rad/s). The permissible residual unbalance follows as U_per = 9549·G·M/n [g·mm], split between the correction planes. See our ISO 1940-1 glossary entry.

The default grade for a road-vehicle driveshaft is G 40; G 16 applies when the drawing or the OEM specification calls for special requirements. Note that residual unbalance and vibration are separate acceptance criteria: the vibration of the assembled machine is assessed to ISO 20816 (formerly ISO 10816) — see our ISO 10816-1 glossary entry.

The G-grade table applies to rigid rotors only — rotors whose service speed stays below roughly 0.5…0.7 of the first bending critical speed. Long driveshafts (2 m and above, and any shaft with an intermediate support) can approach that limit: check the shaft's first critical speed against both the service speed and the balancing speed. If the shaft is flexible at speed, use a modal / multi-speed procedure (ISO 21940-12) — a two-plane rigid-rotor correction will not hold.

Jadual 2. Kelas Ketepatan Penyeimbangan yang Disyorkan untuk Rotor Kaku.

Jenis-jenis Mesin (Rotor)	Kelas Ketepatan Penyeimbangan	Balance quality grade G = eper·Ω, mm/s
Poros pemacu crankshaft (tidak seimbang secara struktur) untuk enjin diesel marin besar berkelajuan rendah (kelajuan piston kurang daripada 9 m/s)	G 4000	4000
Poros crankshaft pemacu (seimbang secara struktur) untuk enjin diesel marin besar berkelajuan rendah (kelajuan piston kurang daripada 9 m/s)	G 1600	1600
Poros crankshaft (tidak seimbang secara struktur) pada penebat getaran	G 630	630
Poros engkol pemacu (tidak seimbang secara struktur) pada penyokong kaku	G 250	250
Enjin reciprocating yang dipasang untuk kereta penumpang, lori, dan lokomotif	G 100	100
Poros crankshaft (seimbang secara struktur) pada penebat getaran	G 40	40
Car wheels, wheel rims, wheel sets, drive shafts (cardan shafts)	G 40	40
Mesin pertanian	G 16	16
Poros crankshaft (seimbang) pada penyokong kaku	G 16	16
Penghancur	G 16	16
Drive shafts (propeller / cardan shafts) with special requirements	G 16	16
Turbin Gas Pesawat	G 6.3	6.3
Pusaran pemisah (pemisah, pemendak)	G 6.3	6.3
Motor elektrik dan penjana (dengan ketinggian poros sekurang-kurangnya 80 mm) dengan kelajuan putaran nominal maksimum sehingga 950 minit-1	G 6.3	6.3
Motor elektrik dengan ketinggian poros kurang daripada 80 mm	G 6.3	6.3
Peminat	G 6.3	6.3
Pemacu Gear	G 6.3	6.3
Mesin guna umum	G 6.3	6.3
Mesin pemotong logam	G 6.3	6.3
Mesin pembuatan kertas	G 6.3	6.3
Pam	G 6.3	6.3
Turbo pengecas	G 6.3	6.3
Turbin air	G 6.3	6.3
Pemampat	G 6.3	6.3
Penggerak terkawal komputer	G 2.5	2.5
Motor elektrik dan penjana (dengan ketinggian poros sekurang-kurangnya 80 mm) dengan kelajuan putaran nominal maksimum melebihi 950 min-1	G 2.5	2.5
Turbin gas dan wap	G 2.5	2.5
Penggerak mesin pemotong logam	G 2.5	2.5
Mesin tekstil	G 2.5	2.5
Pemandu peralatan audio dan video	G 1	1
Penggerak mesin penggiling	G 1	1
Spindel dan pemacu peralatan berketepatan tinggi	G 0.4	0.4

Soalan Lazim tentang Drive Shaft Balancing

Apakah pengimbangan aci pemacu?

Pengimbangan aci pemacu ialah proses membetulkan sebarang ketidakseimbangan jisim dalam aci pemacu supaya ia berputar dengan lancar tanpa menyebabkan getaran. Ini melibatkan mengukur di mana aci lebih berat pada satu sisi dan kemudian menambah atau mengeluarkan sejumlah kecil berat (contohnya, mengimpal pada pemberat imbangan) untuk mengatasi ketidakseimbangan itu. Aci pemacu yang seimbang berjalan sama rata, yang menghalang getaran berlebihan dan haus pada komponen kenderaan.

Mengapa pengimbangan aci pemacu penting?

Aci pemacu yang tidak seimbang boleh membawa kepada getaran yang kuat, terutamanya pada kelajuan tertentu, dan boleh menyebabkan bunyi berketul semasa pecutan atau peralihan gear. Dari masa ke masa, getaran ini boleh merosakkan galas, sambungan universal dan komponen pemanduan lain. Mengimbangi aci pemacu menghapuskan getaran ini, memastikan perjalanan yang lebih lancar, mengurangkan ketegangan pada bahagian dan mengelakkan kerosakan yang mahal atau masa henti.

Apakah gejala biasa aci pemacu tidak seimbang?

Gejala biasa aci pemacu yang tidak seimbang atau rosak termasuk getaran yang ketara atau rasa menggeletar di lantai atau tempat duduk kenderaan, terutamanya apabila kelajuan meningkat. Anda juga mungkin mendengar bunyi ketukan atau gemeretak semasa menukar gear atau semasa pecutan dan nyahpecutan. Dalam sesetengah kes, sendi universal mungkin terlalu panas kerana ketidakseimbangan. Jika anda melihat tanda-tanda ini, kemungkinan besar aci pemacu memerlukan pengimbangan atau pembaikan.

Bagaimanakah anda mengimbangi aci pemacu?

Drive shaft balancing is usually done using a specialized balancing machine. The drive shaft is mounted and spun at high speed while sensors detect any imbalance. A technician then attaches small weights to the drive shaft (or removes material) at specific positions based on the machine's readings. This process is repeated until the drive shaft rotates without significant vibration. Modern systems like the Balanset-4A can guide this process and calculate exactly where and how much weight to add for precise balancing.

Kesimpulan

Kesimpulannya, pengimbangan aci pemacu yang betul adalah penting untuk keselamatan, prestasi dan penjimatan kos. By detecting and correcting imbalance, you prevent unnecessary wear on parts, avoid damaging breakdowns, and maintain optimal machine performance. Modern balancing systems like our Balanset-1A and Balanset-4A devices make the process efficient, helping even small workshops achieve professional results.

Jika anda menghadapi getaran aci pemacu yang berterusan atau memerlukan penyelesaian pengimbangan yang boleh dipercayai, jangan teragak-agak untuk bertindak. Gunakan langkah-langkah yang digariskan dalam panduan ini atau berunding dengan pakar kami untuk mendapatkan bantuan. Dengan pendekatan dan peralatan yang betul, anda boleh memastikan aci pemacu anda berjalan lancar dan boleh dipercayai untuk tahun-tahun akan datang. Hubungi kami untuk mengetahui lebih lanjut atau untuk meneroka peralatan pengimbangan aci pemacu terbaik untuk keperluan anda.