Toți suntem vinovați de instalarea unei piese strălucitoare pe hot rod sau motor care nu adaugă putere, dar am convins că sistemul „funcționează mai bine” cu acesta instalat. Acum imaginați-vă instalarea unei piese care nu creează direct puterea, dar interacțiunea sa cu ansamblul rotativ al motorului poate elibera energie care altfel ar fi putut irosi energie sub formă de vibrații sau poate că partea reduce doar uzura prematură a rulmenților și a componentelor asociate . Această parte - clapeta armonică - există deja pe fiecare motor acționat pe stradă și este adesea trecută cu vederea ca doar un punct de montare pentru scripetele accesorii sau o locație pentru atașarea greutăților pentru motoarele echilibrate extern. Clapeta armonică prezintă o oportunitate crucială pentru a vă optimiza ansamblul rotativ pentru a asigura o durată de viață mai lungă sau pentru a elibera energia irosită care ar putea fi aplicată mai bine pe anvelope.

pentru

Deci este un echilibru sau este un amortizor? Cei doi termeni sunt folosiți interschimbabil, dar din punct de vedere tehnic au funcții diferite. Un echilibru adaugă greutate pentru a ajuta (extern) să echilibreze ansamblul rotativ inferior al unui motor, în timp ce un amortizor, calmează vibrațiile în timpul vibrației arborelui cotit care apar ca o funcție a procesului de ardere. Rețineți, în timp ce toate echilibratoarele armonice sunt amortizoare, toate amortizoarele nu sunt echilibratoare. Cu toate acestea, în scopul cursei pe bancă, ambii termeni sunt adesea folosiți pentru a însemna aceeași parte.

Amortizor elastomeric Romac cu semne de sincronizare gravate cu laser.

Păstrându-l de bază

În timpul procesului de ardere, fiecare piston este forțat să se deplaseze în jos pe cilindru ca urmare a unei explozii conținute în camera de ardere. Această cursă conferă arborelui cotit o forță de rotație bruscă. Chiar dacă este o componentă foarte robustă, arborele cotit nu este perfect rigid. Deci, în timpul acestor evenimente de ardere, manivela se va răsuci ușor ca răspuns la fiecare explozie/impact.

Această răsucire a manivelei este similară cu o bară de torsiune simplă, cu un braț de pârghie la un capăt. Acum presupuneți că ați lovit brațul cu pârghia cu un ciocan. Vă puteți imagina că va apărea o ușoară răsucire la prima lovire a brațului pârghiei, dar aceasta ar fi urmată de brațul care revine la locul său, poate chiar vibrează pentru o scurtă perioadă de timp înainte de a vă odihni.

Animația unui arbore cotit cu 108.476 Hz de distorsiune armonică.

În acest exemplu, avem o răsucire torsională urmată de vibrații torsionale (în timpul evenimentului de primăvară). Răsucirea torsională este o funcție a lungimii piesei (motoarele în linie vor avea un arborele cotit mai lung decât configurațiile în V) și grosimea, modulul de forfecare al materialului (gândiți-vă: rigiditatea materialului) și cuplul (forța din combustie x aruncarea manivelei). În mod similar, vibrația torsională este o funcție de lungimea părții, rigiditatea torsională și momentul polar de inerție (gândiți-vă: capacitatea obiectului de a rezista la torsiune). Pentru o explicație detaliată a acestor fenomene, consultați Memoriul tehnic # 8150 al lui Himmelstein.

Care este problema?

Vibrația torsională are efecte secundare rareori de dorit. Deoarece forța este transmisă într-un arbore cotit în puncte discrete în rotația sa (exemplu: la fiecare 90 de grade de rotație într-o aplicație V8), cuplul de ieșire nu este continuu, creând astfel impulsuri și vibrații de torsiune. În cazul în care aceste impulsuri apar în jurul frecvenței de rezonanță a unui arbore cotit, efectele pot fi multiplicate. Atunci când se întâmplă acest lucru, crește riscul de defectare a componentelor (manivela spartă), precum și șansa de uzură prematură a rulmenților. În unele cazuri, aceste vibrații pot fi transmise către alte puncte ale grupului de propulsie, cum ar fi trenul de valvă (prin lanțul de distribuție) sau în jos pe linia de transmisie către anvelope. Oricare dintre direcții nu este de dorit, deoarece poate jefui puterea în plus față de potențialele piese.

Opțiuni tehnologice

În timp ce s-au inventat câteva metode de amortizare, marea majoritate a companiilor OEM și a pieței de schimb auto indică două soluții pentru controlul vibrațiilor torsionale dăunătoare; amortizare elastomerică și vâscoasă.

Metoda pentru construcția clapetei armoniere elastomerice tinde să le facă cele mai eficiente din punct de vedere al costurilor ca înlocuire sau modernizare OEM. Romac Performance Products este specializată în amortizoare armonice elastomerice și construiește produse pentru aplicații de cursă ușoară sau completă. Construcția este destul de simplă și constă din patru părți: un butuc, bandă elastomerică, inel exterior de inerție și inel de fixare. Butucul este construit pentru a se potrivi peste partea din față a botului arborelui cotit cu o cheie. Butucul va avea de obicei un model de șurub încorporat în fața frontală care permite atașarea fuliilor accesorii. Partea din spate a butucului poate avea o cavitate construită pentru atașarea greutăților pentru a echilibra exterior ansamblul rotativ. În jurul butucului se aplică banda elastomerică care este construită dintr-un polimer de cauciuc. Durometrul polimeric (duritatea) oferă Romac capacitatea de a adăuga sau scădea capacitatea de amortizare, reglarea frecvenței motorului și durabilitatea pe termen lung.

Inelul de inerție exterior se potrivește cu diametrul exterior al benzii din elastomer. Acest inel exterior de inerție funcționează ca o mică volantă care dorește să rămână la viteză constantă în ciuda impulsurilor de accelerație și decelerare pe care le are arborele cotit. Banda elastomerică dintre butuc și inelul exterior permite inelului exterior să se miște ușor independent (sau la o viteză mai constantă), în timp ce butucul interior funcționează ușor mai repede și mai lent ca răspuns la impulsurile de cuplu. Un inel de fixare este introdus în interiorul inelului de inerție exterior pentru a menține banda și inelul de inerție în locurile lor respective.

În timpul funcționării, banda transmite doar o parte a forțelor vibraționale de la butuc la inelul exterior, în timp ce convertește o parte din energia vibrațională în căldură care este aruncată în atmosferă. Romac se mândrește cu faptul că toate amortizoarele lor armonice sunt asamblate manual, oferind tehnicienilor această capacitate de a inspecta fiecare ansamblu pentru cele mai bune rezultate.

Amortizor elastomeric Ford Mustang GT500 de 5,8 litri cu scripete de supraalimentare cu supraalimentare de 15% încorporat. Materialul elastomer se deplasează între butucul central argintiu și inelul exterior negru.

Un bun exemplu de amortizoare armonice vâscoase sunt cele oferite de Fluidampr. Vorbind cu Brian Lebarron la Fluidampr, el descrie un amortizor de armonii vâscos ca „conține [ing] un inel de inerție interior rotativ liber care se forfecă printr-un strat subțire de silicon de proprietate. Pe măsură ce forfecă, vibrația distructivă se transformă în căldură. Căldura radiază apoi prin carcasa exterioară către atmosferă. ” Mai simplu; clapeta vâscoasă include o carcasă exterioară, un inel interior de inerție (gândiți-vă la inelul rotativ liber în interiorul carcasei), iar carcasa este umplută cu un fluid siliconic gros care umple golurile dintre carcasă și inel.

Faceți clic pentru a extinde.

Sub aplicații constante de cuplu neted, carcasa și inelul se rotesc împreună. Când sunt introduse impulsuri de cuplu, inelul vrea să continue să se rotească la o viteză constantă în timp ce carcasa este într-o stare constantă de accelerație și decelerare.

Diferențele de viteză ale carcasei și inelului aplică o forță de forfecare împotriva fluidului siliconic dintre ele. Siliconul absoarbe acea forță de forfecare sub formă de căldură care este aruncată în atmosferă.

Din perspectiva OEM, o clapetă elastomerică acoperă marea majoritate a motoarelor produse astăzi. Motivul principal al acestei alegeri este costul de fabricație, deoarece opțiunea elastomerică tinde să fie construită din piese care au toleranțe mai mici, precum și utilizând materii prime care sunt mai frecvente și nu necesită un preț premium. Amortizoarele vâscoase sunt adesea utilizate de OEM-uri în aplicații de înaltă performanță și lux.

Chiar am nevoie de unul?

Pentru cei familiarizați cu motoarele de sprint, știu că majoritatea concurenților de sprint nu folosesc deloc un amortizor. În mod similar, o minoritate de piloti de curse au optat pentru a nu renunța la un amortizor cu teoria că o masă mai puțin rotativă permite motorului să crească RPM mai repede. Vom menține această discuție la un nivel ridicat și vom arăta doar că motoarele sprint și drag nu sunt destinate să vadă multe mile. Selecția atentă a componentelor poate ajuta la atenuarea unor vibrații generale și a defecțiunilor finale ale componentelor, dar beneficiile unui amortizor sunt incontestabile pentru oricine caută mai mult de câteva treceri de un sfert de milă sau o rețea de sâmbătă.

Aici putem vedea cum amortizorul vâscos Fluidampr schimbă vârfurile mari și văile de vibrații pe care le vede motorul cu un amortizor de cauciuc OEM.

Selectarea unui amortizor

Luați în considerare următoarele subiecte atunci când alegeți următorul amortizor:

In concluzie

Există o gamă largă de opțiuni pe piață atunci când vine vorba de amortizoare armonice; de la elastomeric la fluid, și fiecare își are locul său. Selecția finală depinde de dvs., iar motorul dvs. vă va mulțumi că ați luat în considerare starea de sănătate a acestuia în timpul procesului de construire.