Aktualisierung der Kurbelbalance

May 31, 2023

Da Leistung, Technologie und letztendlich auch die PS-Zahl im Laufe der Jahre immer weiter zugenommen haben, mussten sich auch die Motorenbauer weiterentwickeln. Das bedeutet, in der Lage zu sein, mehr PS zu steuern, um lebenswerte und brauchbare PS zu erzeugen.

Natürlich bewegen sich die Kolben immer noch auf und ab und die Kurbeln drehen sich immer wieder, aber die Technologie des gesamten Motors hat es der Leistung ermöglicht, neue Höhen zu erreichen. Die gesamte Mehrleistung muss durch die Kurbelwelle – das Herzstück des Motors – geleitet werden. Wenn dieser Spinner/das Herz unglücklich ist, sind alle unglücklich. Geben Sie das Auswuchten der Kurbelwelle ein.

Wir haben uns mit Randy Neal von CWT Industries getroffen, um zu verstehen, was er in der Branche beobachtet, wenn es darum geht, Techniken, Trends und einfach richtige von falschen Ideen in Einklang zu bringen. Eine gute Auswuchtung kann viel bewirken, aber eine schlechte Auswuchtung kann viel mehr als nur eine Kurbelwelle zerstören.

Warum Ausgleich anbieten?

Wenn wir alle in dieser Branche etwas verstanden haben, dann ist es, dass man nie sicher sein kann, dass jemand anderes die Arbeit richtig gemacht hat, und das gilt auch für die Herstellerebene. Bei allen Aspekten des Motorenbaus sind doppelte Kontrollarbeiten ein Muss. Daher ist es bei Kurbelwellen und Kurbelsätzen, die Sie oder ein Kunde möglicherweise kaufen, unbedingt erforderlich, sicherzustellen, dass eine ordnungsgemäße Auswuchtung durchgeführt wurde, und nicht nur darauf zu vertrauen, dass dies der Fall ist, weil es so steht.

„Das Wichtigste, was wir sehen, ist, dass der Endbenutzer naiv ist, was einige der zufälligen Fragen angeht, die er stellen sollte, wenn er eine Kurbelwelle bestellt“, sagt Randy Neal von CWT. „Wenn Sie einen Kurbelsatz von mehreren Lieferanten kaufen, entwickelt der Kurbelhersteller eine Kurbel für ein bekanntes Zielgewicht. Wenn jemand leichtere Kolben und Stangen oder schwerere Kolben und Stangen verwendet, kann ich fast garantieren, dass das Gerät nicht einmal annähernd eine ausgeglichene Toleranz für die Kurbeleinheit hat, es sei denn, der Lieferant des Kurbelsatzes ist wirklich in der Lage, alle zugehörigen Komponenten zu kontrollieren Anwendung. Leider sehen wir plötzlich viel mehr davon.“

Der Endverbraucher kauft diese Bausätze in dem Glauben, dass alle anderen ihre Sorgfaltspflicht erfüllt hätten, nur um dann festzustellen, dass sie sie zusammengestellt haben und dass sie ein wenig vibrieren. Bei Kurbelwellen gibt es keine guten Vibrationen.

„Ich habe Informationsblätter gesehen, die besagten, dass die Einheit innerhalb von plus oder minus 2 % des Werkszustands ausgeglichen ist“, sagt Neal. „Wenn Sie ein Bobgewicht von 2.000 Gramm haben, sind plus oder minus 2 % 40 Gramm in beide Richtungen oder ein kumulativer Fehler von 80 Gramm – das ist nicht ausgeglichen.“

Randy hofft, dass die Geschäfte damit beginnen, ihren Kunden eine kostenlose Auswuchtarbeit für diese Kurbelsätze anzubieten, allerdings nur, wenn sie tatsächlich richtig ausgewuchtet sind. Wenn nicht, können Sie ihnen den ordnungsgemäßen Ausgleich in Rechnung stellen, und der Kunde wird sich in beiden Fällen darüber freuen, wenn Sie dies tun.

„Wenn Leute mit mir darüber sprechen, warum sie sich für ihre Anwendungen mit dem Auswuchten befassen sollten, sage ich ihnen, dass, wenn der Kunde einen Kurbelsatz gekauft hat, egal woher er kommt – eBay, Summit, JEGS usw. – er sich an den wenden sollte Ich frage den Kunden, ob er Ihnen erlaubt, die Komponenten zu wiegen, einen Satz Gewichte darauf zu legen, es zu drehen, und wenn es ausbalanciert ist, berechne ich Ihnen keinen Cent“, sagt er. „Das ist eine nette kleine Herausforderung für den Endbenutzer. Sie denken: „Wow, ich kann daraus einen Free-Balance-Job machen, denn sie sagten, es sei bereits ausgeglichen.“ Die Wahrheit ist, dass mir noch kein einziger Kunde gesagt hat, dass er ein Kit finden konnte und dass es dem ISO-Standard entsprach. Nicht einmal. Es ist ein Motivator für den Mann, der darüber nachdenkt, in das Auswuchtgeschäft einzusteigen. Auch das ist die Naivität des Endbenutzers. Er wird die Wette verlieren. Das weiß er einfach nicht. Es ist ein bisschen wie Las Vegas.“

Viele Geschäfte vermarkten, dass sie auf ein Gramm genau ausbalanciert sind, was großartig ist. Allerdings ist die ISO-Auswuchtspezifikation nicht immer so eng, was von mehreren Faktoren abhängt.

„Die ISO-Auswuchtspezifikation erfordert die Menge an Masse oder das kumulative Gewicht von Kolben, Stange, Kurbel, harmonischem Ausgleich, Flexplatte, Drehmomentwandler usw. – unabhängig vom Bruttogewicht“, sagt er. „Es möchte auch wissen, wie viel Spitzendrehzahl angewendet wird – 6.000, 7.000, 8.000, 10.000. Jeder Drehzahlbereich hat seine individuelle Anwendung. Oftmals ist es fast eine Form der Unterhaltung, das Gleichgewicht innerhalb von 1 Gramm zu halten.

„Mit anderen Worten, bei einer Kurbel aus Knochenmaterial müssen Sie möglicherweise nur innerhalb von 5 Gramm liegen. Der Grund dafür ist, dass es nicht sehr viele U/min dreht und eine relativ leichte Baugruppe ist. Jede der Balancetoleranzen ist tatsächlich eine anwendungsspezifische Spezifikation. Ob Rennsport, Hochleistungsstraße, Omas Auto oder was auch immer – sie alle haben unterschiedliche Anwendungstoleranzen. Alles, was unter dem vom ISO-Format generierten Standard liegt, ist eine Form der Unterhaltung. Es gibt keinen Nettovorteil.

„Wenn Jungs mir sagen, dass sie sich auf ein Gramm genau ausbalancieren, bin ich nicht dagegen. Ich denke einfach, dass es in manchen Fällen nur einen sehr geringen Wert gibt. Um diese Toleranz zu erreichen, verschwendet man manchmal nur Zeit. Da wird mir irgendjemand etwas vorwerfen, aber Zahlen lügen nicht.“

Während dies bei bestimmten Anwendungen mit niedrigeren Drehzahlen der Fall sein mag, ist es anders, wenn man von Motoren mit höheren Drehzahlen und Hochleistungsmotoren spricht. Die Einhaltung dieser engeren Toleranzen wird immer wichtiger.

„Vor ein paar Jahrzehnten hatten OEMs wie General Motors, Ford und Chrysler einen generischen Auswuchtstandard, den sie 2 oz nannten. Zoll“, erklärt Neal. „Abhängig vom Massengewicht könnte das irgendwo in der Nähe von 10 bis 15 Gramm liegen. Die OEMs haben alles auf diesen Standard abgestimmt. Der Grund dafür war, dass diese Motoren nie für hohe Drehzahlen ausgelegt waren. Als die Drehzahl der Motoren zunahm, mussten sie diese Toleranzen verschieben.

„Jetzt sind wir an einem Punkt angelangt, an dem Omas Auto aufgrund der mageren Bedingungen und des Einsatzes des Motors auf engere Toleranzen abgestimmt ist. OEMs gingen von 2 oz Zoll auf 0,16 Zoll zurück. Das ist eine ziemlich radikale Veränderung. Sie wogen etwa 15 Gramm. Jetzt sind es weniger als 2 Gramm, in manchen Fällen sogar weniger als 1 Gramm, je nachdem, wie leicht die Baugruppe ist. Das ist nur für Omas Auto. Es lag nicht so sehr an der Leistung. Sie leisteten zwar mehr PS, aber das liegt daran, dass die Motoren leichter geworden sind. Es braucht weniger Kraft, um leichtere Objekte zu bewegen.“

Früher konnte es zu einer „übermäßigen“ Unwucht kommen, die sich jedoch nicht auf das sogenannte „Hosensitzgefühl“ auswirkte. Jetzt, mit den leichteren Gussteilen, der Magerkeit und der Beziehung zwischen elektronischer Zündung und Kraftstoff, braucht es jede Hilfe, die es bekommen kann, um eine Fehlauslösung der Elektronik zu minimieren, sodass die Toleranzen enger sind.

Unter-/Überausgleich

Während die ISO-Norm eingehalten werden sollte, gibt es auch die Meinung, dass eine Über- oder Unterauswuchtung einer Kurbel gewisse Vorteile hat. Ob man über oder unter dem Standardwert von 50 % liegt, ist eine persönliche Theorie und die Leute haben sich unterschiedliche Gründe dafür ausgedacht.

Bei einer Überwucht stellt man sich vor, dass die hin- und herbewegte Masse schwerer ist, als sie tatsächlich wiegt. Alles über 50 % gilt als Übergewicht, und Neal sagt, er habe bis zu 56 % gesehen. Jon Kaase hat gesagt, dass er für wirklich große Kubikzoll-Motoren eine leichte prozentuale Steigerung von über 50 % anwendet, und die NASCAR-Cup-Jungs überwiegen auf 51–52 %.

Auf der anderen Seite ist alles unter 50 % unterausgewogen. Reher-Morrison, ein Hersteller von Mountain-Motoren, kam zu Wort und sagte, sie hätten ein Untergewicht, und Pat Musi Racing Engines, ein Hersteller von über 900-Kubikzoll-Motoren, macht dies ebenfalls.

„Die Leute von Reher-Morrison sagten mir, dass sie ein Untergewicht von 47 % haben“, sagt Neal. „Das hat mich gestört, also bin ich zum Laden geflogen, um mir die Kurbel anzuschauen, und sie waren mit 47 % in Betrieb, weil sie nicht genug Platz hatten, um noch mehr Mallory hineinzustecken Ich komme nicht dorthin [zu 50 %].

„Die Leute in Pat Musis Laden hatten ebenfalls ein Untergewicht von 47 %. Sie sagten mir, dass dies die einzige Möglichkeit sei, den Motor wirklich zum Laufen zu bringen. Ich fragte, welches Lagerspiel sie hatten, und in einigen Fällen betrug es 0,007 Zoll oder 0,008 Zoll. Das ist viel. Aber Pats Motoren bleiben nicht lange draußen, bevor Sie sie zur Auffrischung zurückschicken.

„Ich schaue mir gerne Lager an, und der Grund dafür ist: Wenn das Lager nicht glücklich ist, ist nichts glücklich. Der Drag-Racing-Einsatz ist eine Sache, aber bei Langstreckenrennen oder Straßenrennen erzählen Lager wirklich die Geschichte. Das Problem bei unzufriedenen Lagern besteht darin, dass sie nach einer Verletzung keine Möglichkeit haben, sich zu erholen.

„Wenn Sie das Spiel in einem Lager öffnen, ermöglichen Sie ihm wiederum, der Last zu entkommen. Die Ölpumpe muss viel härter arbeiten, und das ist ein parasitärer Widerstand. Da Mountain-Motoren eine so enorme Leistung erbringen und einen so kurzen Arbeitszyklus haben, glaube ich nicht, dass sie sich völlig darüber im Klaren sind, dass die Haltbarkeit des Lagers immer in Frage gestellt sein wird.“

Randy hat die Erfahrung gemacht, dass Menschen leicht aus dem Gleichgewicht geraten sind, ohne Anzeichen eines drohenden Lagerausfalls zu erkennen. Aus dem gleichen Grund sollten Sie bei einer Unterwuchtung in die andere Richtung aufgrund des Lagerverschleißes besser darauf vorbereitet sein, den Motor regelmäßig zu erneuern.

„Neben einer guten Auswuchtung müssen auch die Geometrie, die Abstände, die Beschichtungen und die Materialien stimmen“, sagt Neal. „Wenn du bei 50 % bist, bist du gut. Alles andere ist eine uneingeschränkte Anpassung. Menschen mit Über- oder Untergewicht sagen vielleicht, dass sie Rennen gewinnen, aber das ist kein Maßstab. Es handelt sich jedoch um einen Glauben, und manchmal haben Motorenbauer ziemlich einzigartige Überzeugungen. Wenn man wirklich anfängt, es zu studieren und sich das Lager anschaut, ist alles aufschlussreich.

„Der häufigste Fehler ist in der Regel Ölmangel, gefolgt von Fremdkörpern. Wenn Sie ein Lager untersuchen und feststellen, dass an der äußersten Kante Kontaktspuren vorhanden sind, ist dies ein Beweis dafür, dass eine Biegung vorliegt. Durch Ausbalancieren lässt sich das nicht beheben. Das Problem ist die Durchbiegung, was bedeutet, dass die Last die Fähigkeit der Kurbel, die Geometrie beizubehalten, überschritten hat.“

Harmonic Balancer sind zu einer wichtigen Komponente zur Verbesserung der Kurbelwellenleistung und letztendlich zur Schaffung einer kumulativen Harmonie innerhalb des Motors geworden.

Gewicht entfernen/hinzufügen

Beim Auswuchten einer Kurbelwelle muss häufig auf der einen oder anderen Seite Gewicht hinzugefügt oder entfernt werden, um Vibrationen im Motor auszuschließen. Eine Sache, von der Randy sagt, dass er sie beim Abnehmen häufiger beobachtet, ist die Entwicklung hin zum Balancieren ohne Löcher.

„Wenn wir normalerweise die Kurbel leichter machen, bohren wir“, betont Neal. „Die Leute verstehen völlig falsch, was dort vor sich geht. Wir fangen an, an diesem Gegengewicht zu bohren, um es in erster Linie auszubalancieren, aber was wir getan haben, ist, dass wir das Gegengewicht geschwächt haben. Was passiert, ist, dass es anfängt zu flattern. Es entsteht eine sogenannte Hysterese – ähnlich wie beim Winken mit der Hand. Während dieses Gegengewicht dies tut, beginnt der Rest der Kurbel darauf zu reagieren. Tatsächlich reagiert der gesamte Motor von der Flügelmutter bis zur Ölwanne darauf.

„Bei 3.000 U/min, wen interessiert das schon? Aber wenn wir mit mehr Last und mehr Drehmoment schneller fahren, hat dieses Gegengewicht plötzlich eine entscheidende Anwendung. Anstatt an der Kurbel zu bohren, berechnen wir die Menge an Masse, die entfernt werden muss, und verwenden ein Drehschneideprogramm, um das Gewicht zu minimieren, aber das Gegengewicht wird dadurch strukturell nicht beeinträchtigt. Da es gleichmäßig ist und keine Perforationen aufweist, wie sie beim Bohren von Löchern entstehen würden, besteht eine bessere Chance, dass es stabil bleibt.“

Apropos Stabilität: Ein weiterer Trend beim Auswuchten ist die Idee anschraubbarer Gegengewichte. Laut Randy stammt diese Idee vom Hochleistungsdiesel, hat aber bei Rennanwendungen Vorteile.

„Wir werden immer mehr Tendenzen sehen, angeschraubte Gegengewichte aus Wolfram zu verwenden, und wir sehen das bereits im Rennsport“, sagt er. „Das hat zwei Vorteile: Erstens wird der Umfang minimiert, wodurch der Motor schneller beschleunigen und abbremsen kann. Zweitens unterscheidet sich die Frequenz aufgrund der anderen Legierung von der des Grundstahls der Kurbel, was zu einer Dämpfung führt Qualität. Dies ist derzeit nur im oberen Leistungsbereich des Rennsports zu beobachten.

„Sogar Anschraubgewichte aus Stahl liegen im Trend, und wir arbeiten derzeit mit einigen Kurbelherstellern zusammen. Ich predige das seit über einem Jahrzehnt, aber jetzt beginnt jeder zu erkennen, dass daran vielleicht etwas dran ist. Wir würden gerne eine Weiterentwicklung der Anschraubgewichte sehen.“

Ähnlich wie beim Anbringen von anschraubbaren Gewichten an der Kurbel erfordert das Auswuchten einer Kurbelwelle oft das Hinzufügen von Wolframkügelchen, sogenannten Mallory-Stücken, um die richtigen Toleranzen einzuhalten. Dies ist jedoch eine Praxis, die oft falsch durchgeführt wird und bei falscher Ausführung schwerwiegende negative Auswirkungen haben kann.

„Normalerweise bohren wir von radial nach innen in die Kurbel“, betont Neal. „Einige Leute haben in diese Richtung gebohrt und dann Mallory/Wolfram in dieses Loch eingesetzt und dann darüber geschweißt, damit es dort bleibt. Das ist ein unglaublich selbstmörderischer Prozess. Das Schweißen ist eine ungeeignete Tätigkeit, da die Dichte von Wolfram mehr als das Zweifache der von Stahl beträgt. Das ist der Vorteil der Dichte zur Korrektur der Masse, aber die beiden Metalle sind einander fremd. Mit anderen Worten: Es gibt unterschiedliche Expansions- und Kontraktionsraten.

„Leute haben diese Teile eingeschweißt, weil sie locker gepasst haben. Es sollte mindestens eine Presspassung vorhanden sein, und das hängt vom Durchmesser ab. Für eine allgemeine Konversation würden wir sagen, dass es sich um eine Presspassung von etwa 0,002 Zoll handelt. Sie bohren und reiben beispielsweise eine 1-Zoll-Bohrung, aber das Wolfram sollte etwa 1,002 Zoll groß sein. Nun, das ergibt eine Presspassung von 0,002 Zoll, aber da viele der leichten Bohrer auf Auswuchtmaschinen eine so schlechte Integrität aufweisen, ist das Loch bereits größer als 1,002 Zoll.

„Die Leute schieben dort Metall hinein und schweißen es dann auf einer Seite, manchmal auch auf beiden Seiten, damit es dort bleibt. Nun, wenn die Leute einfach da sitzen würden, nachdem sie die Schweißnaht bearbeitet haben, und sie untersuchen würden, würden sie einen Haarriss direkt zwischen der Schweißnaht, dem Grundmaterial und dem Wolfram finden. Dies wird durch die unterschiedliche Ausdehnung und Kontraktion des Materials verursacht. Ich bin entschieden dagegen. Viele machen das schon seit Jahren und viele waren „erfolgreich“, ohne dass es aufhörte, aber ich glaube, das liegt nur daran, dass sie viel in die Kirche gehen. Es ist eine schlechte Praxis und sollte gestoppt werden.“

Es sollte auch selbstverständlich sein, dass niemals ein Gegengewicht an der Außenkante angebohrt werden sollte, in das ein Wolframbutzen hineingedrückt werden kann. Der Schlüssel zum Hinzufügen von Metall besteht darin, sicherzustellen, dass Sie horizontal den richtigen Presssitz im Gegengewicht haben.

„Geometrie ist König“, sagt Neal. „Ihr Materialunterschied ist nicht das Problem, wenn es eingepresst wird. Die Presspassung zwischen Wolfram/Mallory und dem Gegengewicht – Guss oder Stahl – ist wirklich völlig ausreichend, um das Metall zu erfassen und zu halten, wenn es seitlich oder durch die Seite des Metalls eingeführt wird.“ Gegengewicht."

Etwas anderes, was Sie nicht tun möchten, ist, diese Metallstücke zu nahe beieinander oder zu nahe am radialen Bogen des Gegengewichts zu platzieren. Wenn Sie das tun, hält es vielleicht X Mal durch, aber irgendwann gibt es der Zentrifugalkraft nach und wird aus der Kurbel herausgeschleudert. Dies liegt daran, dass sowohl radial als auch zwischen den einzelnen Rohlingen nicht genügend Materialunterstützung vorhanden ist.

„Es gibt eine Menge Vorteile, Wolfram zu verwenden, um die Kriterien für die rotierende Gewichtsmasse angemessen zu erfüllen, aber es gibt nur ein richtiges Verfahren“, gibt Neal zu. „Es geht darum, sicherzustellen, dass die richtige Presspassung vorhanden ist und dass genügend Material vorhanden ist, um es dort zu halten. Wenn es ums Balancieren geht, müssen die Jungs gesunden Menschenverstand haben und auf Sicherheit achten.“EB