Eixo de equilíbrio - Balance shaft

Eixo de equilíbrio no motor Ford Taunus V4 .

Eixos de equilíbrio são usados ​​em motores a pistão para reduzir a vibração , cancelando forças dinâmicas desequilibradas. Os eixos de contrapeso têm pesos excêntricos e giram em direções opostas entre si, o que gera uma força vertical líquida.

O eixo de equilíbrio foi inventado e patenteado pelo engenheiro britânico Frederick W. Lanchester em 1907. É mais comumente usado em motores de quatro em linha e V6 usados ​​em automóveis e motocicletas.

Visão geral

Balanceador de força vertical de Lanchester. As massas excêntricas são rotuladas "C" e "D".

O princípio de operação de um sistema de eixo de equilíbrio é que dois eixos carregando pesos excêntricos idênticos giram em direções opostas com o dobro da velocidade do motor. O faseamento dos eixos é tal que as forças centrífugas produzidas pelos pesos cancelam as forças verticais de segunda ordem (com o dobro da rotação do motor) produzidas pelo motor. As forças horizontais produzidas pelos eixos de equilíbrio são iguais e opostas e, portanto, se cancelam.

Os eixos de equilíbrio não reduzem as vibrações experimentadas pelo virabrequim .

Formulários

Motores de dois cilindros

Numerosos motores de motocicleta - particularmente motores duplos simples - empregaram sistemas de eixo de equilíbrio, por exemplo, os motores Yamaha TRX850 e Yamaha TDM850 têm um virabrequim de 270 ° com um eixo de equilíbrio. Uma abordagem alternativa, conforme usado pelo BMW GS gêmeo paralelo , é usar uma biela "falsa" que move um contrapeso articulado.

Motores de quatro cilindros

Engrenagens de sincronização da válvula em um motor Ford Taunus V4 . O eixo de equilíbrio sai da engrenagem pequena à esquerda (a engrenagem grande é para o eixo de comando , fazendo com que ele gire à metade da velocidade do virabrequim).

Veios de equilíbrio são usados frequentemente em inline-quatro motores , para reduzir a vibração de segunda ordem (uma força de oscilação vertical em duas vezes o motor RPM ) que é inerente ao desenho de um típico motor em linha e quatro. Essa vibração é gerada porque o movimento das bielas em um motor de quatro em linha de ignição uniforme não é simétrico em toda a rotação do virabrequim; assim, durante um determinado período de rotação do virabrequim, os pistões descendente e ascendente nem sempre são completamente opostos em sua aceleração, dando origem a uma força vertical líquida duas vezes em cada revolução (que aumenta quadraticamente com RPM).

A quantidade de vibração também aumenta com a cilindrada do motor, resultando em eixos de equilíbrio frequentemente usados ​​em motores de quatro em linha com deslocamentos de 2,2 L (134 cúbicos) ou mais. Tanto um curso ou furo aumentados causam uma vibração secundária aumentada; um curso maior aumenta a diferença na aceleração e um diâmetro maior aumenta a massa dos pistões.

O projeto Lanchester dos sistemas de eixo de equilíbrio foi refinado com o Mitsubishi Astron 80 , um motor de quatro carros em linha introduzido em 1975. Este motor foi o primeiro a posicionar um eixo de equilíbrio mais alto que o outro, para neutralizar o par de rolamento de segunda ordem (ou seja, cerca de eixo do virabrequim) devido ao torque exercido pela inércia causada por aumentos e diminuições na rotação do motor.

Em um motor de quatro cilindros , as forças são anuladas pelos pistões que se movem em direções opostas. Portanto, os eixos de equilíbrio não são necessários em motores flat-four.


Motores de cinco cilindros

Eixos de equilíbrio também são usados ​​em motores de cinco cilindros , como GM Vortec 3700 .

Motores de seis cilindros

Em um straight-seis máquina e flat-seis máquina , as forças de balanço são naturalmente equilibrado, portanto, equilíbrio eixos não são necessários.

Os motores V6 são inerentemente desequilibrados, independentemente do ângulo V. Qualquer motor em linha com um número ímpar de cilindros tem um desequilíbrio primário , que causa um movimento de balanço de ponta a ponta. Como cada banco de cilindros em um V6 tem três cilindros, cada banco de cilindros experimenta esse movimento. Eixo (s) de equilíbrio são usados ​​em vários motores V6 para reduzir esse movimento oscilante. Ao contrário dos motores V6 de 90 °, os motores V6 de 60 ° não requerem um eixo de equilíbrio.

Veja também

Referências