การปรับสมดุลเพลาขับ: คู่มือฉบับสมบูรณ์

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังขับรถบรรทุก แล้วจู่ๆ ก็รู้สึกถึงแรงสั่นสะเทือนรุนแรง หรือได้ยินเสียงดังกึกก้องขณะเร่งความเร็วหรือเปลี่ยนเกียร์ นี่ไม่ใช่แค่เรื่องน่ารำคาญ แต่มันอาจเป็นสัญญาณของเพลาขับที่ไม่สมดุล สำหรับวิศวกรและช่างเทคนิค แรงสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนเหล่านี้บ่งชี้ถึงประสิทธิภาพที่ลดลง การสึกหรอของชิ้นส่วนที่เร็วขึ้น และอาจต้องหยุดทำงานซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงหากไม่ได้รับการแก้ไข

คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้นำเสนอวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงสำหรับปัญหาสมดุลของเพลาขับ คุณจะได้เรียนรู้ว่าเพลาขับคืออะไรและเหตุใดจึงต้องปรับสมดุล รู้จักความผิดปกติที่พบบ่อยซึ่งทำให้เกิดการสั่นสะเทือนหรือเสียงรบกวน และปฏิบัติตามขั้นตอนที่ชัดเจนสำหรับการปรับสมดุลเพลาขับแบบไดนามิก การนำแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเหล่านี้ไปใช้จะช่วยให้คุณประหยัดค่าซ่อม ลดเวลาในการแก้ไขปัญหา และมั่นใจได้ว่าเครื่องจักรหรือยานพาหนะของคุณจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือโดยมีการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด

สารบัญ

• 1. ประเภทของเพลาขับ
• 2. ความผิดปกติของข้อต่อสากล
• 3. การปรับสมดุลเพลาขับ
• 4. เครื่องปรับสมดุลแบบทันสมัยสำหรับเพลาขับ
• 5. การเตรียมการสำหรับการปรับสมดุลเพลาขับ
• 6. ขั้นตอนการปรับสมดุลเพลาขับ
• 7. ระดับความแม่นยำในการปรับสมดุลที่แนะนำสำหรับโรเตอร์แบบแข็ง

1. ประเภทของเพลาขับ

ข้อต่อสากล (driveshaft) เป็นกลไกที่ส่งแรงบิดระหว่างเพลาที่ตัดกันที่ศูนย์กลางของข้อต่อสากลและสามารถเคลื่อนที่สัมพันธ์กันได้ในมุมต่างๆ ในยานพาหนะ เพลาขับจะถ่ายทอดแรงบิดจากกระปุกเกียร์ (หรือเคสส่งกำลัง) ไปยังเพลาขับในกรณีของการกำหนดค่าแบบขับเคลื่อนล้อเดียวหรือขับเคลื่อนทุกล้อ สำหรับยานพาหนะขับเคลื่อนทุกล้อ ข้อต่อสากลมักจะเชื่อมต่อเพลาขับของกระปุกเกียร์กับเพลาขับของเคสส่งกำลัง และเพลาขับของเคสส่งกำลังกับเพลาขับของระบบขับเคลื่อนหลักของเพลาขับ

หน่วยที่ติดตั้งบนเฟรม (เช่น กระปุกเกียร์และกล่องถ่ายโอน) สามารถเคลื่อนที่สัมพันธ์กันเนื่องจากการเสียรูปของส่วนรองรับและตัวเฟรมเอง ในขณะเดียวกัน เพลาขับจะยึดติดกับเฟรมผ่านระบบช่วงล่าง และสามารถเคลื่อนที่สัมพันธ์กับเฟรมและหน่วยที่ติดตั้งบนเฟรมได้เนื่องจากการเสียรูปขององค์ประกอบยืดหยุ่นของระบบช่วงล่าง การเคลื่อนไหวนี้ไม่เพียงแต่เปลี่ยนแปลงมุมของเพลาขับที่เชื่อมต่อหน่วยต่างๆ เท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างหน่วยต่างๆ อีกด้วย

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.

ข้อต่อสากลสามารถประกอบด้วยข้อต่อสากลหนึ่งข้อหรือมากกว่านั้นเชื่อมต่อกันด้วยเพลาขับและตัวรองรับกลาง

รูปที่ 1 แผนภาพของระบบขับเคลื่อนข้อต่อสากล: 1, 4, 6 — เพลาขับ; 2, 5 — ข้อต่อสากล; 3 — ข้อต่อชดเชย; u1, u2 — มุมระหว่างเพลา

โดยทั่วไป ข้อต่อแบบยูนิเวอร์แซลประกอบด้วยข้อต่อแบบยูนิเวอร์แซล 2 และ 5 เพลาขับ 1, 4 และ 6 และข้อต่อชดเชย 3 บางครั้งเพลาขับจะติดตั้งบนตัวรองรับกลางที่ติดอยู่กับโครงขวางของรถยนต์ ข้อต่อแบบยูนิเวอร์แซลทำหน้าที่ส่งผ่านแรงบิดระหว่างเพลาที่มีแกนตัดกันเป็นมุม ข้อต่อแบบยูนิเวอร์แซลแบ่งออกเป็นแบบความเร็วไม่สม่ำเสมอและแบบความเร็วคงที่ ข้อต่อแบบความเร็วไม่สม่ำเสมอยังแบ่งย่อยได้อีกเป็นแบบยืดหยุ่นและแบบแข็ง ข้อต่อความเร็วคงที่อาจเป็นแบบลูกบอลที่มีร่องแบ่ง แบบลูกบอลที่มีคันโยกแบ่ง และแบบลูกเบี้ยว โดยทั่วไปจะติดตั้งในระบบขับเคลื่อนของล้อนำที่ควบคุมได้ ซึ่งมุมระหว่างเพลาทั้งสองสามารถสูงถึง 45° และจุดศูนย์กลางของข้อต่อแบบยูนิเวอร์แซลต้องตรงกับจุดตัดของแกนหมุนของล้อและแกนหมุน

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.

รูปที่ 2. แผนภาพของข้อต่อสากลที่มีความเร็วไม่สม่ำเสมอแบบแข็ง

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 แทน α = แทน β * คอส γ, 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.

หากการหมุนที่ไม่สม่ำเสมอของเพลา 2 ถูกส่งต่อไปยังเพลาของหน่วยต่างๆ จะเกิดแรงกระแทกเพิ่มเติมในระบบส่งกำลัง ซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามมุม γ เพื่อป้องกันไม่ให้การหมุนที่ไม่สม่ำเสมอของเพลา 2 ถูกส่งต่อไปยังเพลาของหน่วยต่างๆ จึงใช้ข้อต่อสากลสองตัวในระบบขับเคลื่อนข้อต่อสากล พวกมันถูกติดตั้งให้มุม γ1 และ γ2 เท่ากัน; ง่ามของข้อต่อสากลที่ติดตั้งอยู่บนเพลาหมุนไม่สม่ำเสมอ 4 ควรอยู่ในระนาบเดียวกัน

การออกแบบชิ้นส่วนหลักของชุดขับเคลื่อนข้อต่ออเนกประสงค์แสดงในรูปที่ 3 ข้อต่ออเนกประสงค์ความเร็วไม่สม่ำเสมอประกอบด้วยแอกสองอัน (1) เชื่อมต่อกันด้วยกากบาท (3) แอกอันหนึ่งบางครั้งมีหน้าแปลน ในขณะที่อีกอันเชื่อมติดกับท่อเพลาขับหรือมีปลายแบบสลัก (6) (หรือปลอก) สำหรับเชื่อมต่อกับเพลาขับ แกนยึดของแอกติดตั้งอยู่ในตาของแอกทั้งสองบนตลับลูกปืนเข็ม (7) ตลับลูกปืนแต่ละตัวบรรจุอยู่ในเคส (2) และยึดไว้ในตาของแอกด้วยฝาครอบ ซึ่งยึดติดกับแอกด้วยสลักเกลียวสองตัวที่ล็อกด้วยแถบบนแหวนรอง ในบางกรณี ตลับลูกปืนจะถูกยึดเข้ากับแอกด้วยแหวนสแนป เพื่อรักษาการหล่อลื่นในตลับลูกปืนและป้องกันน้ำและสิ่งสกปรก มีซีลยางที่ขันแน่นเองได้ โพรงด้านในของแอกถูกเติมด้วยจาระบีผ่านอุปกรณ์อัดจาระบี ซึ่งเข้าถึงตลับลูกปืน โดยทั่วไปแล้ว กากบาทจะมีวาล์วนิรภัยเพื่อป้องกันซีลจากความเสียหายอันเนื่องมาจากแรงดันของจารบีที่ถูกสูบเข้าไปในกากบาท ข้อต่อแบบสลัก (6) ได้รับการหล่อลื่นโดยใช้อุปกรณ์จารบี (5)

รูปที่ 3. รายละเอียดของข้อต่อสากลความเร็วไม่สม่ำเสมอแบบแข็ง

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.

ในระบบส่งกำลังของยานยนต์ติดตามความเร็วสูง มักใช้ข้อต่ออเนกประสงค์แบบมีข้อต่อเฟือง ซึ่งช่วยให้สามารถส่งแรงบิดระหว่างเพลาที่มีแกนตัดกันเป็นมุมได้ถึง 1.5...2°

เพลาขับมักทำเป็นรูปทรงกระบอก โดยใช้ท่อเหล็กไร้รอยต่อหรือท่อเหล็กเชื่อมที่มีคุณภาพสูง ข้อต่อแบบยูนิเวอร์แซล, ปลอกเกลียว หรือปลายข้อต่อจะถูกเชื่อมติดกับท่อ เพื่อลดแรงกระทำในแนวขวางที่กระทำต่อเพลาขับ จะมีการปรับสมดุลแบบไดนามิกโดยประกอบข้อต่อยูนิเวอร์แซลเข้าด้วยกัน การแก้ไขความไม่สมดุลจะทำได้โดยการเชื่อมแผ่นถ่วงน้ำหนักเข้ากับเพลาขับ หรือบางครั้งอาจติดตั้งแผ่นถ่วงน้ำหนักไว้ใต้ฝาครอบตลับลูกปืนของข้อต่อยูนิเวอร์แซล ตำแหน่งสัมพัทธ์ของชิ้นส่วนเชื่อมต่อแบบเกลียวหลังจากการประกอบและปรับสมดุลของชุดขับข้อต่อยูนิเวอร์แซลที่โรงงานผลิต มักจะมีการทำเครื่องหมายด้วยฉลากพิเศษ

การเชื่อมต่อแบบชดเชยของชุดขับเคลื่อนข้อต่อสากลมักทำในรูปแบบของการเชื่อมต่อแบบฟันเฟือง ซึ่งช่วยให้ส่วนประกอบของชุดขับเคลื่อนข้อต่อสากลสามารถเคลื่อนที่ในแนวแกนได้ ประกอบด้วยปลายฟันเฟืองที่พอดีกับปลอกฟันเฟืองของชุดขับเคลื่อนข้อต่อสากล การหล่อลื่นจะถูกนำเข้าสู่การเชื่อมต่อแบบฟันเฟืองผ่านข้อต่อจาระบีหรือทาในระหว่างการประกอบและเปลี่ยนหลังจากใช้งานยานพาหนะเป็นเวลานาน โดยทั่วไปจะมีการติดตั้งซีลและฝาครอบเพื่อป้องกันการรั่วไหลของจาระบีและการปนเปื้อน

สำหรับเพลาขับยาว มักจะใช้ตัวรองรับระหว่างในชุดข้อต่อสากล ตัวรองรับระหว่างนี้โดยทั่วไปประกอบด้วยขายึดที่ขันสกรูยึดกับคานขวางของโครงรถ ซึ่งภายในจะมีลูกปืนติดตั้งอยู่ในวงแหวนยางยืด ตัวลูกปืนจะปิดผนึกทั้งสองด้านด้วยฝาครอบและมีอุปกรณ์หล่อลื่น วงแหวนยางยืดช่วยชดเชยความคลาดเคลื่อนในการประกอบและการเยื้องศูนย์ของลูกปืนที่อาจเกิดขึ้นจากความผิดรูปของโครงรถ

ข้อต่อสากลที่มีลูกปืนเข็ม (รูปที่ 4a) ประกอบด้วยแขนข้อต่อ, ตัวไขว้, ลูกปืนเข็ม, และซีล ถ้วยที่มีลูกปืนเข็มถูกติดตั้งบนตุ้มของตัวไขว้และปิดผนึกด้วยซีล ถ้วยถูกยึดในแขนข้อต่อด้วยแหวนล็อคหรือฝาปิดที่ยึดด้วยสกรู ข้อต่อสากลได้รับการหล่อลื่นผ่านจุดเติมจาระบีผ่านการเจาะภายในตัวไขว้ วาล์วนิรภัยใช้เพื่อกำจัดแรงดันน้ำมันส่วนเกินในข้อต่อ ในระหว่างการหมุนสม่ำเสมอของโยกขับ โยกที่ถูกขับจะหมุนไม่สม่ำเสมอ: มันจะเคลื่อนไปข้างหน้าและล่าช้ากว่าโยกขับสองครั้งต่อการหมุนหนึ่งรอบ เพื่อกำจัดความไม่สม่ำเสมอในการหมุนและลดภาระเฉื่อย จึงใช้ข้อต่อสากลสองตัว

ในการขับเคลื่อนไปยังล้อหน้า จะมีการติดตั้งข้อต่อสากลความเร็วคงที่ ข้อต่อขับเคลื่อนความเร็วคงที่ของรถ GAZ-66 และ ZIL-131 ประกอบด้วยข้อต่อ 2, 5 (รูปที่ 4b) ลูกบอลสี่ลูก 7 และลูกบอลกลาง 8 ข้อเหวี่ยงขับ 2 เป็นชิ้นเดียวกับเพลาขับด้านใน ในขณะที่ข้อเหวี่ยงขับตามเป็นชิ้นเดียวกับเพลาขับด้านนอก ซึ่งที่ปลายของเพลาขับด้านนอกมีการยึดดุมล้อไว้ แรงบิดจากข้อเหวี่ยง 2 ไปยังข้อเหวี่ยง 5 จะถูกส่งผ่านลูกบอล 7 ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามร่องวงกลมในข้อเหวี่ยง ลูกบอลกลาง 8 ทำหน้าที่จัดศูนย์กลางของโยกและถูกยึดไว้ด้วยสตัด 3, 4 ความถี่ในการหมุนของโยก 2, 5 จะเท่ากันเนื่องจากความสมมาตรของกลไกเมื่อเทียบกับโยก การเปลี่ยนแปลงความยาวของเพลาได้รับการรับรองโดยการเชื่อมต่อแบบฟันเฟืองอิสระของโยกกับเพลา

รูปที่ 4 ข้อต่อสากล: ก — ข้อต่อสากล: 1 — ฝาครอบ; 2 — ถ้วย; 3 — ตลับลูกปืนเข็ม; 4 — ซีล; 5, 9 — ขายอก; 6 — วาล์วนิรภัย; 7 — ตัวไขว้; 8 — จุดอัดจาระบี; 10 — สกรู; b — ข้อต่อความเร็วคงที่แบบสากล: 1 — เพลาด้านใน; 2 — โยคขับ; 3, 4 — สลัก; 5 — โยคถูกขับ; 6 — เพลาด้านนอก; 7 — ลูกบอล; 8 — ลูกบอลกลาง

2. ความผิดปกติของข้อต่อสากล

ข้อต่อสากลเสียมักจะแสดงอาการเป็นเสียงเคาะดังในข้อต่อสากลที่เกิดขึ้นเมื่อรถกำลังเคลื่อนที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างการเปลี่ยนเกียร์และการเร่งความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์อย่างกะทันหัน (เช่น เมื่อเปลี่ยนจากการใช้เบรกเครื่องยนต์เป็นการเร่งความเร็ว) สัญญาณของความผิดปกติของข้อต่อสากลคือการเกิดความร้อนสูง (เกิน 100°C) ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการสึกหรออย่างมากของบูชและทรันเนียนของข้อต่อสากล ตลับลูกปืนเข็ม ครอส และการเชื่อมต่อแบบมีร่อง ส่งผลให้ข้อต่อสากลไม่ตรงแนวและเกิดแรงกระแทกตามแนวแกนบนตลับลูกปืนเข็มอย่างมีนัยสำคัญ ความเสียหายของซีลคอร์กของครอสข้อต่อสากลนำไปสู่การสึกหรออย่างรวดเร็วของทรันเนียนและตลับลูกปืนของมัน

ระหว่างการบำรุงรักษา จะตรวจสอบข้อต่อสากลโดยการหมุนเพลาขับอย่างรวดเร็วด้วยมือในทั้งสองทิศทาง ระดับการหมุนอิสระของเพลาจะกำหนดการสึกหรอของข้อต่อสากลและการเชื่อมต่อแบบฟันเฟือง ทุกๆ 8-10 พันกิโลเมตร จะตรวจสอบสภาพของการเชื่อมต่อแบบยึดด้วยสลักเกลียวของหน้าแปลนเพลาขับของเกียร์และเพลาขับของเฟืองส่งกำลังหลักกับหน้าแปลนของข้อต่อสากลปลายและยึดตัวรองรับกลางของเพลาขับ ตรวจสอบสภาพของยางบู๊ตที่ข้อต่อแบบมีร่องและซีลคอร์กของข้อต่อสากลด้วย ต้องขันน็อตยึดทั้งหมดให้แน่น (แรงบิดในการขัน 8-10 กก.-ม.)

ตลับลูกปืนเข็มของข้อต่อสากลหล่อลื่นด้วยน้ำมันเหลวที่ใช้สำหรับชุดส่งกำลัง; การเชื่อมต่อแบบมีร่องในยานพาหนะส่วนใหญ่หล่อลื่นด้วยจาระบี (US-1, US-2, 1-13, ฯลฯ); ห้ามใช้จาระบีในการหล่อลื่นตลับลูกปืนเข็มโดยเด็ดขาด ในรถยนต์บางรุ่น การเชื่อมต่อแบบร่องหยักจะหล่อลื่นด้วยน้ำมันเกียร์ ส่วนตลับลูกปืนรองรับตรงกลางที่ติดตั้งในปลอกยางนั้น แทบไม่ต้องการการหล่อลื่น เนื่องจากได้รับการหล่อลื่นในระหว่างการประกอบที่โรงงานแล้ว ตลับลูกปืนรองรับของรถยนต์ ZIL-130 จะหล่อลื่นด้วยจาระบีผ่านข้อต่อแรงดันในระหว่างการบำรุงรักษาตามปกติ (ทุก 1,100-1,700 กิโลเมตร)

รูปที่ 5. ชุดขับเคลื่อนข้อต่อสากล: 1 — หน้าแปลนสำหรับยึดเพลาขับ; 2 — กากบาทข้อต่อสากล; 3 — โยคข้อต่อสากล; 4 — โยคเลื่อน; 5 — ท่อเพลาขับ; 6 — ตลับลูกปืนลูกกลิ้งเข็มแบบปลายปิด

ชุดขับเคลื่อนข้อต่อสากลประกอบด้วยข้อต่อสากลสองตัวที่มีตลับลูกปืนเข็ม เชื่อมต่อกันด้วยเพลากลวง และโยคเลื่อนที่มีฟันสปลายน์แบบอินโวลูต เพื่อให้ป้องกันสิ่งสกปรกได้อย่างเชื่อถือและหล่อลื่นจุดต่อสปลายน์ได้ดี โยคเลื่อน (6) ซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาทุติยภูมิ (2) ของกระปุกเกียร์ จะถูกวางไว้ในส่วนต่อขยาย (1) ที่ยึดกับตัวเรือนกระปุกเกียร์ นอกจากนี้ ตำแหน่งของจุดต่อสปลายน์นี้ (อยู่นอกช่วงระหว่างข้อต่อ) ยังเพิ่มความแข็งของชุดขับเคลื่อนข้อต่อสากลอย่างมาก และลดโอกาสเกิดการสั่นของเพลาเมื่อจุดต่อสปลายน์แบบเลื่อนสึกหรอ

เพลาขับทำจากท่อเชื่อมไฟฟ้าผนังบาง (8) ซึ่งมีแอก (9) ที่เหมือนกันสองอันถูกกดให้แน่นที่ปลายแต่ละด้าน แล้วจึงเชื่อมด้วยการเชื่อมอาร์ก ตัวเรือนลูกปืนเข็ม (18) ของกากบาท (25) ถูกกดให้แน่นเข้ากับตาของแอก (9) และยึดด้วยแหวนยึดสปริง (20) ตลับลูกปืนข้อต่ออเนกประสงค์แต่ละตัวมีเข็ม 22 อัน (21) ฝาครอบแบบปั๊ม (24) ถูกกดให้แน่นเข้ากับแกนยึดที่ยื่นออกมาของกากบาท ซึ่งติดตั้งแหวนไม้ก๊อก (23) ไว้ ตลับลูกปืนได้รับการหล่อลื่นโดยใช้อุปกรณ์อัดจาระบีแบบเหลี่ยม (17) ที่ขันเข้ากับรูเกลียวตรงกลางของกากบาท ซึ่งเชื่อมต่อกับช่องทะลุในแกนยึดของกากบาท อีกด้านหนึ่งของข้อต่อแบบยูนิเวอร์แซลครอส มีวาล์วนิรภัย (16) อยู่ตรงกลาง ออกแบบมาเพื่อระบายจาระบีส่วนเกินขณะเติมข้อต่อและลูกปืน และป้องกันแรงดันสะสมภายในข้อต่อขณะทำงาน (วาล์วจะทำงานที่แรงดันประมาณ 3.5 กก./ตร.ซม.) ความจำเป็นในการมีวาล์วนิรภัยนี้เนื่องจากแรงดันที่เพิ่มขึ้นมากเกินไปภายในข้อต่ออาจทำให้ซีลคอร์กเสียหาย (เกิดการอัดรีด) ได้

รูปที่ 6. ชุดประกอบเพลาขับ: 1 — ส่วนต่อขยายกระปุกเกียร์; 2 — เพลาทุติยภูมิของกระปุกเกียร์; 3 และ 5 — แผ่นกันฝุ่น; 4 — ซีลยาง; 6 — โยคเลื่อน; 7 — แผ่นถ่วงสมดุล; 8 — ท่อเพลาขับ; 9 — โยค; 10 — โยคหน้าแปลน; 11 — สลักเกลียว; 12 — หน้าแปลนเฟืองขับเพลาหลัง; 13 — แหวนรองสปริง; 14 — น็อต; 15 — เพลาหลัง; 16 — วาล์วนิรภัย; 17 — หัวอัดจาระบีแบบมุม; 18 — ตลับลูกปืนเข็ม; 19 — ตาโยค; 20 — แหวนล็อกสปริง; 21 — เข็ม; 22 — แหวนรองปลายทรงโทรอยด์; 23 — แหวนไม้ก๊อก; 24 — ฝาครอบปั๊มขึ้นรูป; 25 — กากบาท

เพลาขับที่ประกอบเข้ากับข้อต่ออเนกประสงค์ทั้งสองข้าง ได้รับการปรับสมดุลแบบไดนามิกอย่างระมัดระวังที่ปลายทั้งสองด้านโดยการเชื่อมแผ่นปรับสมดุล (7) เข้ากับท่อ ดังนั้น เมื่อถอดประกอบเพลา จะต้องทำเครื่องหมายชิ้นส่วนทั้งหมดอย่างระมัดระวังเพื่อให้สามารถประกอบกลับเข้าที่เดิมได้ การไม่ปฏิบัติตามคำแนะนำนี้จะรบกวนสมดุลของเพลา ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนซึ่งอาจทำให้ระบบส่งกำลังและตัวถังรถเสียหายได้ หากชิ้นส่วนแต่ละชิ้นสึกหรอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากท่อโค้งงอเนื่องจากแรงกระแทก และไม่สามารถปรับสมดุลเพลาแบบไดนามิกได้หลังจากประกอบแล้ว จำเป็นต้องเปลี่ยนเพลาทั้งหมด

การทำงานผิดปกติของเพลาขับที่อาจเกิดขึ้น สาเหตุ และวิธีแก้ไข

สาเหตุของความผิดปกติ	โซลูชัน
การสั่นสะเทือนของเพลาขับ
1. การโค้งงอของเพลาเนื่องจากสิ่งกีดขวาง	1. ทำการปรับให้ตรงและสมดุลเชิงพลศาสตร์ของเพลาที่ประกอบแล้ว หรือเปลี่ยนเพลาที่ประกอบแล้ว
2. การสึกหรอของแบริ่งและครอส	2. เปลี่ยนลูกปืนและก้านไขว้ และปรับสมดุลแบบไดนามิกให้กับเพลาที่ประกอบแล้ว
3. การสึกหรอของบูชขยายและข้อต่อเลื่อน	3. ติดตั้งส่วนต่อขยายและข้อต่อเลื่อนกลับเข้าที่ และปรับสมดุลไดนามิกของเพลาที่ประกอบแล้ว
เสียงเคาะเมื่อสตาร์ทและเมื่อรถไหล
1. การสึกหรอของฟันสปลายน์ของโยคเลื่อนหรือเพลาทุติยภูมิของกระปุกเกียร์	1. เปลี่ยนชิ้นส่วนที่สึกหรอ เมื่อเปลี่ยนข้อต่อแบบเลื่อน ให้ปรับสมดุลแบบไดนามิกของเพลาที่ประกอบแล้ว
2. สลักเกลียวที่ยึดโยคหน้าแปลนกับหน้าแปลนเฟืองขับเพลาหลังหลวม	2. ขันสลักเกลียวให้แน่น
น้ำมันรั่วจากซีลข้อต่อสากล
การสึกหรอของแหวนไม้ก๊อกในซีลข้อต่อสากล	เปลี่ยนแหวนก๊อก โดยรักษาตำแหน่งสัมพัทธ์ของชิ้นส่วนเพลาขับทั้งหมดไว้ระหว่างการประกอบใหม่ หากมีการสึกหรอที่ครอสและตลับลูกปืน ให้เปลี่ยนครอสและตลับลูกปืน และทำการถ่วงสมดุลไดนามิกของเพลาที่ประกอบแล้ว

3. การปรับสมดุลเพลาขับ

หลังจากซ่อมแซมและประกอบเพลาขับแล้ว จะทำการปรับสมดุลแบบไดนามิกบนเครื่องจักร หนึ่งในแบบของเครื่องปรับสมดุลแสดงไว้ในรูปที่ 7 เครื่องจักรประกอบด้วยแผ่น (18) และโครงลูกตุ้ม (8) ที่ติดตั้งอยู่บนแท่งยืดหยุ่นแนวตั้งสี่แท่ง (3) ซึ่งช่วยให้เกิดการแกว่งในระนาบแนวนอน ขายึดและหัวสต็อกด้านหน้า (9) ซึ่งยึดติดกับขายึด (4) จะติดตั้งอยู่บนท่อตามยาวของโครงลูกตุ้ม (8) หัวท้ายด้านหลัง (6) ติดตั้งอยู่บนแท่นเคลื่อนที่ (5) ซึ่งช่วยให้สามารถปรับสมดุลไดนามิกของเพลาขับที่มีความยาวต่างกันได้ แกนหมุนของหัวท้ายติดตั้งอยู่บนตลับลูกปืนลูกบอลที่มีความแม่นยำสูง แกนหมุนของหัวท้ายด้านหน้า (9) ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่บนฐานเครื่อง ผ่านสายพานวีและเพลาตัวกลาง ซึ่งมีแขน (10) (จานแบ่งระดับ) ติดตั้งอยู่ นอกจากนี้ ยังมีการติดตั้งขาตั้งสองชุด (15) พร้อมพินล็อคแบบยืดหดได้ (17) บนแผ่นเครื่องจักร (18) เพื่อให้มั่นใจในการยึดตำแหน่งของปลายด้านหน้าและด้านหลังของโครงลูกตุ้ม ขึ้นอยู่กับการปรับสมดุลของปลายด้านหน้าหรือด้านหลังของเพลาขับ

รูปที่ 7 เครื่องปรับสมดุลแบบไดนามิกสำหรับเพลาขับ

1—แคลมป์; 2—แดมเปอร์; 3—แกนยืดหยุ่น; 4—ขายึด; 5—แท่นเคลื่อนที่; 6—หัวท้ายด้านหลัง; 7—คานขวาง; 8—โครงลูกตุ้ม; 9—หัวขับด้านหน้า; 10—จานแขน; 11—มิลลิโวลต์มิเตอร์; 12—แขนของเพลาตัวแปลงกระแสไฟ; 13—เซ็นเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้า; 14—ขาตั้งคงที่; 15—ขาตั้งฟิกซาเตอร์; 16—ที่รองรับ; 17—ฟิกซาเตอร์; 18—แผ่นรอง

แท่นยึดคงที่ (14) ติดตั้งอยู่ที่ด้านหลังของแผ่นเครื่องจักร และมีเซ็นเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้า (13) ติดตั้งอยู่บนแท่นยึดเหล่านี้ โดยมีแท่งเชื่อมต่อกับปลายของโครงลูกตุ้ม เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนจากการก้องของโครง มีการติดตั้งตัวหน่วง (2) ที่บรรจุน้ำมันไว้ใต้ขายึด (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.

เพลาขับมีลักษณะเฉพาะบางประการในการถ่วงสมดุล สำหรับชิ้นส่วนส่วนใหญ่ ฐานสำหรับการถ่วงสมดุลแบบไดนามิกคือคอรองรับ (เช่น โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า กังหัน สปินเดิล เพลาข้อเหวี่ยง ฯลฯ) แต่สำหรับเพลาขับ ฐานดังกล่าวคือหน้าแปลน ระหว่างการประกอบจะมีช่องว่างในจุดต่อชนิดต่างๆ ซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้และนำไปสู่ความไม่สมดุล หากไม่สามารถให้ได้ค่าความไม่สมดุลต่ำสุดระหว่างการถ่วงสมดุล เพลานั้นจะถูกคัดทิ้ง ความแม่นยำของการถ่วงสมดุลได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่อไปนี้:

• ช่องว่างในการเชื่อมต่อระหว่างเข็มขัดลงของหน้าแปลนเพลาขับและรูด้านในของหน้าแปลนยึดของหัวแท่นรองรับด้านซ้ายและขวา;
• การวิ่งรัศมีและการวิ่งปลายของพื้นผิวฐานของหน้าแปลน;
• ช่องว่างในบานพับและจุดเชื่อมต่อแบบสลัก การมีจาระบีอยู่ในช่องว่างของจุดเชื่อมต่อแบบสลักอาจทำให้เกิดความไม่สมดุลแบบ “ลอย” หากจาระบีไม่สามารถรักษาสมดุลได้อย่างแม่นยำตามที่ต้องการ เพลาขับจะสมดุลโดยไม่ต้องใช้จาระบี

ความไม่สมดุลบางอย่างอาจไม่สามารถแก้ไขได้อย่างสมบูรณ์ หากพบแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้นในข้อต่อสากลของเพลาขับ อิทธิพลซึ่งกันและกันของระนาบการแก้ไขจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพและความแม่นยำของการถ่วงสมดุลลดลง

ไทย ตาม OST 37.001.053-74 ได้มีการกำหนดมาตรฐานความไม่สมดุลดังต่อไปนี้: เพลาขับที่มีข้อต่อสองข้อ (สองจุดรองรับ) จะได้รับการปรับสมดุลแบบไดนามิก และมีสามข้อ (สามจุดรองรับ) ซึ่งประกอบเข้ากับจุดรองรับกลาง; หน้าแปลน (แอก) ของเพลาขับและข้อต่อที่มีน้ำหนักมากกว่า 5 กก. จะได้รับการปรับสมดุลแบบคงที่ก่อนที่จะประกอบเพลาหรือข้อต่อ; มาตรฐานความไม่สมดุลที่เหลือสำหรับเพลาขับที่ปลายแต่ละด้านหรือที่จุดรองรับกลางของเพลาขับสามจุดจะได้รับการประเมินโดยความไม่สมดุลที่เฉพาะเจาะจง

ค่ามาตรฐานความไม่สมดุลตกค้างสูงสุดที่อนุญาตได้ที่ปลายเพลาแต่ละด้านหรือที่จุดรองรับกลาง รวมถึงเพลาขับสามข้อต่อในตำแหน่งใดๆ บนแท่นถ่วงน้ำหนัก ไม่ควรเกิน: สำหรับระบบส่งกำลังของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลและรถบรรทุกขนาดเล็ก (ไม่เกิน 1 ตัน) และรถโดยสารขนาดเล็กมาก – 6 กรัม-ซม./กก. สำหรับส่วนที่เหลือ – 10 กรัม-ซม./กก. ควรตรวจสอบค่ามาตรฐานความไม่สมดุลตกค้างสูงสุดของเพลาขับหรือเพลาขับสามข้อต่อบนแท่นถ่วงน้ำหนักที่ความถี่การหมุนที่สอดคล้องกับความถี่ในระบบส่งกำลังที่ความเร็วสูงสุดของรถ

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.

สำหรับเพลาขับและเพลาขับสามข้อต่อของรถบรรทุกที่มีน้ำหนักบรรทุกตั้งแต่ 4 ตันขึ้นไป รถโดยสารขนาดเล็กและขนาดใหญ่ อนุญาตให้ลดความถี่การหมุนบนแท่นถ่วงล้อลงเหลือ 70% ของความถี่การหมุนของเพลาส่งกำลังที่ความเร็วสูงสุดของรถ ตาม OST 37.001.053-74 ความถี่การหมุนของเพลาขับเพื่อถ่วงล้อควรเท่ากับ:

n_b = (0.7 ... 1.0) น_r,

โดยที่ n_b – ความถี่การหมุนสมดุล (ควรสอดคล้องกับข้อมูลทางเทคนิคหลักของบูธ n=3000 นาที^-1); n_r – ความถี่รอบการทำงานสูงสุด, นาที^-1.

ในทางปฏิบัติ เนื่องจากช่องว่างในข้อต่อและการเชื่อมต่อแบบฟันเฟือง ทำให้เพลาขับไม่สามารถปรับสมดุลได้ที่ความถี่การหมุนที่แนะนำ ในกรณีนี้ จะเลือกความถี่การหมุนอื่นที่ทำให้เพลาขับสมดุล

4. เครื่องปรับสมดุลแบบทันสมัยสำหรับเพลาขับ

รูปที่ 8 เครื่องสมดุลสำหรับเพลาขับยาวสูงสุด 2 เมตร น้ำหนักสูงสุด 500 กิโลกรัม

โมเดลนี้มีขาตั้ง 2 ขา และช่วยให้สามารถปรับสมดุลได้ใน 2 ระนาบการแก้ไข

รูปที่ 9 เครื่องสมดุลสำหรับเพลาขับยาวถึง 4200 มม. น้ำหนักสูงสุด 400 กก.

โมเดลนี้มีขาตั้ง 4 ขา และช่วยให้สามารถปรับสมดุลในระนาบการแก้ไขได้พร้อมกัน 4 ระนาบ

รูปที่ 10 เครื่องปรับสมดุลแนวนอนแบบใช้ลูกปืนแข็ง สำหรับการปรับสมดุลแบบไดนามิกของเพลาขับ

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.

รูปที่ 11. องค์ประกอบสนับสนุนของเครื่องจักรสำหรับการปรับสมดุลแบบไดนามิกของเพลาขับ

1 – ตัวรองรับด้านซ้ายแบบปรับไม่ได้; 2 – ตัวรองรับกลางแบบปรับได้ (2 ชิ้น); 3 – ตัวรองรับด้านขวาแบบปรับไม่ได้; 4 – ที่จับล็อกโครงรองรับ; 5 – แพลตฟอร์มรองรับแบบเคลื่อนย้ายได้; 6 – น็อตปรับความสูงแนวตั้ง; 7 – มือจับล็อกตำแหน่งแนวตั้ง; 8 – ขายึดจับรองรับ; 9 – คลamp แบบเคลื่อนย้ายได้สำหรับตลับลูกปืนตัวกลาง; 10 – มือจับล็อกคลamp; 11 – ล็อกขายึด; 12 – สปินเดิลขับเคลื่อน (นำหน้า) สำหรับติดตั้งรายการ; 13 – สปินเดิลรับการขับเคลื่อน

5. การเตรียมการสำหรับการปรับสมดุลเพลาขับ

ด้านล่างนี้ เราจะพิจารณาการติดตั้งฐานรองรับเครื่องจักรและการติดตั้งชิ้นส่วนสมดุล (เพลาขับแบบรองรับสี่จุด) บนฐานรองรับเครื่องจักร

รูปที่ 12 การติดตั้งหน้าแปลนเชื่อมต่อบนแกนหมุนของเครื่องปรับสมดุล

รูปที่ 13 การติดตั้งเพลาขับบนตัวยึดของเครื่องปรับสมดุล

รูปที่ 14 การปรับระดับเพลาขับให้อยู่ในแนวนอนบนฐานรองรับของเครื่องถ่วงสมดุลโดยใช้ระดับน้ำฟอง

รูปที่ 15 การติดตั้งตัวรองรับระหว่างของเครื่องปรับสมดุลเพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของเพลาขับ

หมุนชิ้นงานด้วยมือให้ครบหนึ่งรอบ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นงานหมุนได้อย่างอิสระและไม่ติดขัดกับตัวรองรับ หลังจากนี้ ส่วนกลไกของเครื่องจักรได้รับการตั้งค่าเรียบร้อยแล้ว และการติดตั้งชิ้นงานเสร็จสมบูรณ์

6. ขั้นตอนการปรับสมดุลเพลาขับ

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.

นอกจากนี้ อุปกรณ์นี้ยังช่วยให้สามารถแสดงกราฟของฟังก์ชันเวลาและสเปกตรัมการสั่นสะเทือนโดยใช้ความเร็วการสั่นสะเทือน ซึ่งสามารถเป็นประโยชน์ในการประเมินสภาพทางเทคนิคของเครื่องจักรที่สมดุล

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. ติดตั้งเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือน 1, 2, 3, 4 บนตัวรองรับของเครื่องปรับสมดุล
2. เชื่อมต่อเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนเข้ากับขั้วต่อ X1, X2, X3, X4
3. ติดตั้งเซ็นเซอร์มุมเฟส (เครื่องวัดความเร็วแบบเลเซอร์) 5 ให้ช่องว่างระหว่างผิวระนาบ (หรือปลาย) ของโรเตอร์ที่สมดุลกับตัวเรือนเซ็นเซอร์อยู่ในช่วง 10 ถึง 300 มม.
4. ติดเทปสะท้อนแสงที่มีความกว้างอย่างน้อย 10-15 มม. บนพื้นผิวโรเตอร์
5. เชื่อมต่อเซ็นเซอร์เฟสแองเคิลเข้ากับคอนเน็กเตอร์ X5
6. เชื่อมต่อหน่วยวัดกับพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์
7. เมื่อใช้ไฟฟ้าหลัก ให้เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้ากับชุดจ่ายไฟ
8. เชื่อมต่อชุดจ่ายไฟเข้ากับเครือข่ายไฟฟ้า 220 โวลต์ 50 เฮิรตซ์
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.

ก่อนทำการปรับสมดุล แนะนำให้ทำการวัดในโหมดเครื่องวัดการสั่นสะเทือน (ปุ่ม 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

หากค่าความสั่นสะเทือนรวม V1 (V2) ใกล้เคียงกับค่าความสั่นสะเทือนของส่วนประกอบการหมุน V1o (V2o) ก็สามารถสันนิษฐานได้ว่าสาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนของกลไกเกิดจากความไม่สมดุลของโรเตอร์ หากค่าความสั่นสะเทือนรวม V1 (V2) สูงกว่าค่าความสั่นสะเทือนของส่วนประกอบการหมุน V1o (V2o) อย่างมีนัยสำคัญ ขอแนะนำให้ตรวจสอบกลไก เช่น ตรวจสอบสภาพของตลับลูกปืน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าติดตั้งบนฐานรากอย่างแน่นหนา ตรวจสอบว่าโรเตอร์ไม่สัมผัสกับชิ้นส่วนที่หยุดนิ่งระหว่างการหมุน และพิจารณาอิทธิพลของการสั่นสะเทือนจากกลไกอื่นๆ เป็นต้น

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

รูปที่ 21. กราฟฟังก์ชันเวลาการสั่นสะเทือนและสเปกตรัม

กราฟแสดงความถี่ที่ระดับการสั่นสะเทือนสูงสุด หากความถี่เหล่านี้แตกต่างจากความถี่การหมุนของโรเตอร์ของกลไกสมดุล จำเป็นต้องระบุแหล่งที่มาขององค์ประกอบการสั่นสะเทือนเหล่านี้และดำเนินมาตรการเพื่อกำจัดออกก่อนทำการสมดุล

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 การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง: 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.

นอกจากนี้ยังควรให้ความสำคัญกับความเสถียรของค่าที่อ่านได้ในโหมด vibrometer โดยแอมพลิจูดและเฟสของการสั่นสะเทือนไม่ควรเปลี่ยนแปลงเกิน 10-15% ระหว่างการวัด มิฉะนั้น กลไกอาจทำงานใกล้บริเวณเรโซแนนซ์ ในกรณีนี้ควรปรับความเร็วโรเตอร์

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).

ก่อนการดำเนินการครั้งต่อไปทุกครั้ง ควรดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้:

• หยุดการหมุนของโรเตอร์ของเครื่องจักรที่สมดุล
• นำน้ำหนักทดลองที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้ออก
• ติดตั้งน้ำหนักทดลองในระนาบถัดไป

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

หลังจากเสร็จสิ้นการวัดแต่ละครั้ง ผลลัพธ์ของความถี่การหมุนของโรเตอร์ (N_ob) และค่า RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) และเฟส (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) และมุมติดตั้ง (f₁, f₂, f₃, f₄) ของน้ำหนักแก้ไขที่จำเป็นต้องติดตั้งบนโรเตอร์ในสี่ระนาบเพื่อชดเชยความไม่สมดุลของมัน

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

โปรดทราบ! หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการวัดในระหว่างรอบที่ 5 ของเครื่องบาลานซ์ จำเป็นต้องหยุดการหมุนของโรเตอร์และนำตุ้มน้ำหนักทดลองที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้ออก หลังจากนั้นจึงจะสามารถดำเนินการติดตั้ง (หรือถอด) ตุ้มน้ำหนักแก้ไขบนโรเตอร์ได้

ตำแหน่งเชิงมุมสำหรับการเพิ่ม (หรือลบ) น้ำหนักแก้ไขบนโรเตอร์ในระบบพิกัดเชิงขั้ววัดจากตำแหน่งของการติดตั้งน้ำหนักทดลอง ทิศทางการวัดมุมจะตรงกับทิศทางการหมุนของโรเตอร์ ในกรณีที่มีการปรับสมดุลด้วยใบพัด ใบพัดของโรเตอร์ที่ปรับสมดุลจะถือว่าตรงกับตำแหน่งการติดตั้งน้ำหนักทดลองตามเงื่อนไข ทิศทางการนับหมายเลขของใบพัดที่แสดงบนจอแสดงผลคอมพิวเตอร์จะสอดคล้องกับทิศทางการหมุนของโรเตอร์

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) และค่า RMS (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) และเฟส (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. ระดับความแม่นยำในการปรับสมดุลที่แนะนำสำหรับโรเตอร์แบบแข็ง

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_ต่อ·Ω, where e_ต่อ 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_ต่อ = 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.

ตารางที่ 2. ระดับความแม่นยำในการปรับสมดุลที่แนะนำสำหรับโรเตอร์แบบแข็ง

ประเภทของเครื่องจักร (โรเตอร์)	ชั้นความแม่นยำในการถ่วงสมดุล	Balance quality grade G = eต่อ·Ω, mm/s
เพลาข้อเหวี่ยงขับเคลื่อน (ไม่สมดุลเชิงโครงสร้าง) สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลขนาดใหญ่ความเร็วต่ำ (ความเร็วลูกสูบต่ำกว่า 9 เมตรต่อวินาที)	จี 4000	4000
เพลาข้อเหวี่ยงขับเคลื่อน (สมดุลเชิงโครงสร้าง) สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลขนาดใหญ่ความเร็วต่ำ (ความเร็วลูกสูบต่ำกว่า 9 เมตรต่อวินาที)	จี 1600	1600
ขับเพลาข้อเหวี่ยง (ไม่สมดุลเชิงโครงสร้าง) บนตัวแยกการสั่นสะเทือน	จี 630	630
ขับเพลาข้อเหวี่ยง (ไม่สมดุลเชิงโครงสร้าง) บนฐานรองรับที่แข็งแรง	จี 250	250
เครื่องยนต์ลูกสูบประกอบสำหรับรถยนต์โดยสาร รถบรรทุก และหัวรถจักร	จี 100	100
ขับเพลาข้อเหวี่ยง (สมดุลโครงสร้าง) บนตัวแยกการสั่นสะเทือน	จี 40	40
Car wheels, wheel rims, wheel sets, drive shafts (cardan shafts)	จี 40	40
เครื่องจักรกลการเกษตร	จี 16	16
ขับเพลาข้อเหวี่ยง (แบบถ่วงสมดุล) บนฐานรองรับที่แข็งแรง	จี 16	16
เครื่องบด	จี 16	16
Drive shafts (propeller / cardan shafts) with special requirements	จี 16	16
กังหันแก๊สสำหรับเครื่องบิน	G 6.3	6.3
เครื่องปั่นเหวี่ยง (เครื่องแยก, เครื่องตกตะกอน)	G 6.3	6.3
มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ที่มีความสูงเพลาอย่างน้อย 80 มม.) ที่มีความเร็วรอบพิกัดสูงสุดไม่เกิน 950 รอบ/นาที-1	G 6.3	6.3
มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีความสูงของเพลาต่ำกว่า 80 มม.	G 6.3	6.3
พัดลม	G 6.3	6.3
ชุดเกียร์ขับเคลื่อน	G 6.3	6.3
เครื่องจักรเอนกประสงค์	G 6.3	6.3
เครื่องตัดโลหะ	G 6.3	6.3
เครื่องทำกระดาษ	G 6.3	6.3
ปั๊ม	G 6.3	6.3
เทอร์โบชาร์จเจอร์	G 6.3	6.3
กังหันน้ำ	G 6.3	6.3
คอมเพรสเซอร์	G 6.3	6.3
ระบบขับเคลื่อนที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์	G 2.5	2.5
มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ที่มีความสูงเพลาอย่างน้อย 80 มม.) ที่มีความเร็วรอบพิกัดสูงสุดมากกว่า 950 รอบ/นาที-1	G 2.5	2.5
กังหันก๊าซและกังหันไอน้ำ	G 2.5	2.5
ระบบขับเคลื่อนเครื่องตัดโลหะ	G 2.5	2.5
เครื่องจักรสิ่งทอ	G 2.5	2.5
ชุดขับของอุปกรณ์เสียงและวิดีโอ	G 1	1
ระบบขับเคลื่อนเครื่องบด	G 1	1
แกนหมุนและระบบขับเคลื่อนของอุปกรณ์ความแม่นยำสูง	G 0.4	0.4

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการปรับสมดุลเพลาขับ

การถ่วงล้อเพลาขับคืออะไร?

การปรับสมดุลเพลาขับคือกระบวนการแก้ไขความไม่สมดุลของมวลในเพลาขับเพื่อให้หมุนได้อย่างราบรื่นโดยไม่ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือน วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการวัดตำแหน่งที่เพลามีน้ำหนักมากกว่าด้านใดด้านหนึ่ง จากนั้นจึงเพิ่มหรือลดน้ำหนักเล็กน้อย (เช่น การเชื่อมตุ้มถ่วงน้ำหนัก) เพื่อแก้ไขความไม่สมดุลนั้น เพลาขับที่สมดุลจะทำงานได้สม่ำเสมอ ซึ่งช่วยป้องกันการสั่นสะเทือนและการสึกหรอที่มากเกินไปของชิ้นส่วนรถยนต์

เหตุใดการปรับสมดุลเพลาขับจึงมีความสำคัญ?

เพลาขับที่ไม่สมดุลอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง โดยเฉพาะที่ความเร็วบางระดับ และอาจทำให้เกิดเสียงดังกึกก้องขณะเร่งความเร็วหรือเปลี่ยนเกียร์ เมื่อเวลาผ่านไป การสั่นสะเทือนเหล่านี้อาจสร้างความเสียหายให้กับตลับลูกปืน ข้อต่อยูนิเวอร์แซล และส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบขับเคลื่อน การปรับสมดุลเพลาขับจะช่วยลดการสั่นสะเทือนเหล่านี้ ช่วยให้การขับขี่ราบรื่นขึ้น ลดแรงกดบนชิ้นส่วน และป้องกันความเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูงหรือการหยุดทำงาน

อาการทั่วไปของเพลาขับที่ไม่สมดุลมีอะไรบ้าง

อาการทั่วไปของเพลาขับที่ไม่สมดุลหรือชำรุด ได้แก่ รู้สึกถึงแรงสั่นสะเทือนหรือแรงสั่นสะเทือนที่พื้นรถหรือเบาะ โดยเฉพาะเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น คุณอาจได้ยินเสียงเคาะหรือเสียงกระทบกันขณะเปลี่ยนเกียร์ หรือขณะเร่งความเร็วและลดความเร็ว ในบางกรณี ข้อต่อเพลาขับอาจร้อนเกินไปเนื่องจากความไม่สมดุล หากคุณสังเกตเห็นสัญญาณเหล่านี้ แสดงว่าเพลาขับจำเป็นต้องได้รับการถ่วงล้อหรือซ่อมแซม

จะปรับสมดุลเพลาขับอย่างไร?

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.

สรุป

สรุปแล้ว การปรับสมดุลเพลาขับให้เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และการประหยัดต้นทุน 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.

หากคุณประสบปัญหาเพลาขับสั่นอย่างต่อเนื่องหรือต้องการวิธีแก้ไขที่น่าเชื่อถือ อย่าลังเลที่จะดำเนินการ ปฏิบัติตามขั้นตอนที่ระบุไว้ในคู่มือนี้ หรือปรึกษาผู้เชี่ยวชาญของเราเพื่อขอความช่วยเหลือ ด้วยวิธีการและอุปกรณ์ที่เหมาะสม คุณจะมั่นใจได้ว่าเพลาขับของคุณจะทำงานได้อย่างราบรื่นและเชื่อถือได้ไปอีกหลายปี ติดต่อเรา เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมหรือสำรวจอุปกรณ์ปรับสมดุลเพลาขับที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ