Om

Lite om balansering

Balansering utförs idag på i stort sett alla förekommande roterande delar oavsett om det gäller maskindelar eller motordelar. Så fort någonting ska rotera med inte allt för lågt varvtal så vill man ha ”balans” i rotationen. Om det är motorn i din eltandborste eller turbinaxeln i ditt turboaggregat i bruksbilen spelar ingen större roll. Dessa är alla balanserade på något vis för att uppnå en så fin och vibrationsfri gång som möjligt samt för att uppnå en tillfredsställande livslängd hos produkten.

När vi kommer till just motorbalansering i konventionella kolvmotorer så är dessa från 1930-talet som regel ”ganska” rätt balanserade från fabrik – om vi håller oss till vanliga standardmotorer i standardbilar. Och oftast så funkar det helt okej i flera tiotusentals mil i den vanliga standardbilen.

Vänder vi oss istället till den lite mer seriöse entusiasten eller en motor vilken man önskar prestera lite mer än standard. Vi kanske har kostat på motorn ett par normala månadslöner och så vidare – ja det är då här vi börjar prata vikten av att ha en fin balans i de roterande delarna.

Oavsett om det är en ren originalrenovering eller uppgradering/trimning det handlar om så vill vi stå fast vid att en korrekt utförd balansering av din motors vevparti är av yttersta vikt när vi pratar om gång, effektuttag och hållbarhet för din motor.

Nu är dock dagens och även gårdagens motorer dimensionerade för att klara en viss obalans och skevhet i krafterna men varför inte göra livet lättare för din motor när vi ändå har möjligheten?

Vi får ofta frågan om det är nödvändigt att balansera t.ex. en V8-motor efter en renovering.

Behövs det balanseras?

Vi tar ett exempel,

Vi har en V8 motor som börjar bli lite trött och hängig och det visar sig vara dags för en helrenovering. Blocket är slut och vi måste borra cylindrarna och nya kolvar mm. Vevaxeln kanske är sliten så vi ger den en slipning när vi ändå är där. Allt annat runt omkring får sig en översyn såsom toppar i form av ventiler, styrningar mm. När allt sedan är klart och ska sättas ihop och ligger i delar ja då kan det vara hög tid att se över det där med balansen.

Betänk att vi har borrat motorn och kolvarna nu är något större, dessa väger alltså mer än tidigare. Dessa väger förmodligen också olika om det inte är ”race-kolvar” i matchade set.

Om vi går ur exemplet för en stund och återgår till fakta…

När vi pratar motorbalansering så jobbar vi alltid mot toleranser i praktiken, i teorin vill vi ju hamna så när ”nollan” som möjligt men tack vare att vi bor på en planet som står under rotation så kommer vi aldrig att hamna på just noll. Vi har en gyro-effekt på allt som roterar vilken vi måste ta hänsyn till om vi pratar om att ska balansera till ”noll”.

Därför finns det framtagna industristandarder för just vevaxelbalanseringar vilka vi alltid jobbar emot. Dessa finns sedan i olika toleranser eller mer korrekt benämnt klassningar.

Dessa standarder heter ISO G-6.3 för racingmotorer och ISO G-16 för normala standardmotorer.

Tittar vi sedan närmare på vad detta innebär i praktiken så har vi följande klassningar att röra oss inom.

Standardmotorer 0,5 ounce/inches eller 14,17 gram/25,4mm radie

Racemotorer 0,2 ounce/inches eller 5,67 gram/25,4mm radie

Standardmotorer 0,1 ounce/inches eller 2,83 gram/25,4mm radie

Obalansen mäter vi i gram på en viss radie från centrumlinjen på den roterande axeln – I dessa fall på 1 tum (25,4mm) radie.

Om vi då återgår till vårt exempel – V8an som vi haft på renovering…

Vi säger att kolvarna väger några gram olika, det är inte ovanligt att vi ser skillnader upp mot 10 gram på en kolv från en annan. Vevstakarna kanske aldrig har sett mer viktjustering än från fabriken vilken ofta är ganska sparsam, tyvärr.

Vi kan leka med tanken att vi har ett antal gram ”fel” säg 10 till antalet och detta mäter vi på ovan nämnda 1 tums radie. Dessa 10 gram förblir dock inte konstanta utan ökar med kvadraten på ökad hastighet. I våra motorer är hastigheten detsamma som varvtalet. På fullt spjäll är dessa 10 gram väldigt många fler och ännu värre blir det om vi tittar på vad det ger i centrifugalkraft – alltså den kraft som vill sträva ut åt fel håll. Här pratar vi helt plötsligt flera ton i belastning. Om vi säger att vi har 30 gram obalans på en radie av 4 tum istället, alltså ändå längre ut från mitten och låter motorn spinna till 7000varv/minut. Då är vi uppe på nästan 1200kg centrifugalkraft – ganska tänkvärt!

Nu har vi som tur är bra motorlager, en fet och go oljefilm och kanske även en svängningsdämpare som fixar till det mesta av dessa snedsteg så vår motor mår ganska bra ändå. Vi har ju även tusentals kilos tryck att ta hand om vid själva förbränningen. Har vi dock en rejält mycket större obalans så vår motor inte klara att hålla tillbaka krafterna – ja då kommer delarna ut ur blocket förr eller senare.

Nu säger det ju inte pang bara sådär utan vi kommer märka om det är ordentligt knasigt i ett tidigare skede.

Nog om teorin kring balansering men vi ställer oss åter frågan,

Behövs det balanseras?

Om du byter däck på din bil – ber du då däckmontören att hoppa över balanseringen då det inte är så noga? Alla vi som någon gång har suttit i en bil med obalans i däcken vet hur det känns, betänk då att din motor kan ha det tusen gånger värre.

Visst du kan säkert åka jorden runt i en bil med ordentlig obalans men frågan är hur resten av delarna i din framvagn ser ut när du kommer åter, eller så smäller det under resans gång.

Vi säger därför inte att det är ”ett måste” att balansera sin motor, det är helt upp till kunden. Vad ska motorn användas till, vad förväntar du dig av din nyrenoverade motor, ska den ligga stilla och fint i sin bädd eller räcker det med att det inte ”ruskar så farligt”.

Hur går då en komplett motorbalansering till?

För att kunna utföra detta på bästa sätt så vill vi ha alla de roterande och oscillerande vilka kommer att förekomma i just din motor. Vi vill ha alla ingående delar för att kunna balasera just som din motor ska se ut i slutändan – vi börjar framifrån:

# Remskiva med dess bultar, styrningar eller vad som kan tänkas finnas i nosen på vevaxeln.

# Svängningsdämpare i de fall det används sådan – många av de flesta amerikanska V8orna.

# Drev för kamdrivningen och eventuella brickor.

# Vevaxel – så klart.

# Svänghjul eller flexplatta beroende på växellådstyp.

# Tryckplatta ifall det är en manuell koppling.

# Kolvar – samtliga inklusive kolvringar, knaster och kolvbultar.

# Vevstakar i det utförande de ska användas – tex är vevstaksbulten bytt så gör man detta innan.

# Vevlager om det gäller en bobviktsbalansering.

Vi börjar med att viktjustera kolvarna tills dessa ligger inom en viss godtagbar skillnad, ofta är det inga problem att hamna inom något tiondels gram eller två. Antingen väljer vi att väga in kolven med kolvbult eller bult för sig. Vi kan även matcha kolvbult mot respektive kolv för att få kolvvikten att bli samma för alla ”burkar”

Vi skiljer här på roterande och oscillerande vikter dvs. det som snurrar i motorn och det som går fram och tillbaka. Vevaxel snurrar och är därför roterande medan kolven med dess kolvringar, kolvbult mm. går fram och tillbaka och benämns därför som oscillerande.

Vevstaken däremot är lite av varje, medans storändan vilken i sin tur är fäst i vevaxelns vevtapp är roterande och motsvarande lilländan vilken är fäst i kolvbulten då helt enkelt är oscillerande.

Därför är det av yttersta vikt att vevstakarna vägs in och korrigeras korrekt, man gör en så kallad tyngdpunktsbalansering. Detta görs i en jigg vilken man väger storändan samt totalvikten av vevstaken och sedan justerar dessa tills de väger lika, även här under grammet i differens.

När vi nu vet vad vevstaken väger i alla ledder så tar vi storändans vikt och lägger i ”högen” för roterande delar medan vi tar lilländan till ”högen” för oscillerande delar.

Vi väger även in vevlagervikten, kolvringarna, låsningar för kolvbult i förekommande fall och vi uppskattar även vad oljan kan väga som kommer att finnas i lager och oljekanal i vevaxel tex.

Med utgångspunkt från ovanstående vikter kan vi nu plocka fram en bobvikt vilken motsvarar den vikt som kommer att finnas på respektive vevtapp när sedan motorn är ihopsatt. Visst låter det enkelt – och det är inga konstigheter när vi väl sätter oss in i ämnet och förstår begreppen.

Balansering med bobvikt är ett måste när det gäller vinkelmotorer – V-Twin´s, V4, V6, V8 eller vad det nu kan vara uppåt. Även en-cylindriga ”enstånkor” och parallell-twinnar behöver en bob-vikt för att kunna balanseras på rätt sätt.

När det gäller raka motorer är processen densamma men här behöver vi inte ha någon bob-vikt när vi spinner (snurrar) vevaxeln i balanseringsmaskinen. Väger allting lika i alla led så kommer vikterna ta ut sig själva utmed den raka vevaxeln förutsatt att vevtapparna är på rätt ställe utmed varvet.

Boxer-motorer fungerar på samma vis och är ännu bättre på att balansera ut sig själva.

När det gäller bobvikt-balanseringar pratar vi även alltid om den så kallade bobviktsfaktorn.

Denna anges alltid i procent av den oscillerande vikten vi tidigare räknade ut. När det gäller V8 kör vi alltid 50% på de allra flesta förekommande V8or. Man använder alltså 50% av oscillerande vikt och 100% roterande när vi ställer upp bob-vikten. V6or kan ha lite andra och olika faktorer att jobba med. När det gäller V och parallell-twinnar såsom Harley, V-Max, Triumph, BSA eller vad det nu kan vara – ja då har vi alltid en öppen diskussion med kunden då denna får vara med att ”sätta” faktorn utifrån vad motorn ska jobba på för varvtal helt enkelt.

Vi använder oss av en modern digitalt styrd balanseringsmaskin från Turner Technology Inc. i Usa och denna ger oss en så kallad 3-plans balansering med en upplösning på 0,01gram. Vi spinner som regel på 600varv/minut men kan även köra upp till 1000varv/minut. Axlarnas lagerlägen kan vara från 13mm till 200mm som det ser ut i denna konfiguration.

För mer info om maskinen samt mycket fakta kring motorbalansering se Turners ”dealer” i Europa

http://www.turnitedcnc.se/

Välkommen att kontakta oss när det är dags för balansering av din motor!