Валы балансирные

 Балансирные валы (валы уравновешивания) — это механические компоненты, предназначенные для снижения вибраций в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Они компенсируют вторичные вибрации, возникающие из-за неравномерного движения поршней и кривошипно-шатунного механизма, особенно в рядных 4-цилиндровых и некоторых V-образных двигателях.
Без балансирных валов двигатели, особенно с большим рабочим объемом или высокой степенью форсировки, подвержены повышенным вибрациям, что ухудшает комфорт, долговечность и надежность.

Другие названия: балансировочные валы

 Устройство
Балансирный вал представляет собой металлический стержень с противовесами, вращающийся в подшипниках. Обычно используется пара валов, вращающихся в противоположных направлениях с удвоенной частотой коленвала (так как вторичные вибрации имеют частоту 2ω).
Основные компоненты:
Вал с противовесами – компенсирует инерционные силы.
Подшипники (втулки или шариковые) – обеспечивают вращение.
Приводной механизм – цепь, ремень или шестерни от коленвала.
Корпус – обычно интегрирован в блок цилиндров или корпус масляного насоса.

 Принцип работы
Балансирные валы вращаются синхронно с коленвалом, но с удвоенной скоростью (в 4-цилиндровых двигателях). Противовесы создают силы, противоположные вибрациям КШМ, тем самым гася колебания.

 Типы
 Классическая схема (два вала)
Наиболее распространенная система в 4-цилиндровых двигателях.
Состоит из двух валов, вращающихся в противоположных направлениях с удвоенной частотой коленвала .
 Упрощенные системы (один вал)
В 4-цилиндровых двигателях используются редко.
В 3-цилиндровых двигателях некоторые производители (например, Ford в двигателях EcoBoost 1.0 используют один балансирный вал для удешевления конструкции, но эффективность такой системы ниже.

 Конструкция и материалы
Материалы:
Сталь (ковка или литье) – основной материал.
Чугун – в некоторых старых конструкциях.
Алюминиевые сплавы – корпус подшипников.
Подшипники:
Втулки скольжения (чаще всего).
Шариковые подшипники (реже).

 История
1. Ранние попытки балансировки двигателей (начало XX века)
Первые ДВС (одно- и двухцилиндровые) имели значительные вибрации, но с ростом числа цилиндров (например, в 6-цилиндровых рядных моторах) проблема частично решалась за счет симметричного расположения элементов. Однако 4-цилиндровые двигатели оставались проблемными из-за вторичных дисбалансов.
В 1910-х годах инженеры экспериментировали с дополнительными противовесами на коленчатом валу, но это не решало проблему полностью.
2. Изобретение балансирных валов (1960-е)
Первый серийный двигатель с балансирными валами появился в 1966 году в автомобиле Mitsubishi Galant (двигатель 4G4). Инженеры Mitsubishi (под руководством Ясуо Такаги) разработали систему из двух вращающихся в противоположных направлениях валов с эксцентриковыми грузами, которые гасили вторичные вибрации.
Эта технология получила название "Silent Shaft" ("тихий вал") и стала ключевым преимуществом японских моторов, обеспечив им репутацию плавных и надежных.
3. Распространение в 1970–1990-х годах
После успеха Mitsubishi другие производители начали внедрять балансирные валы:
Porsche – в оппозитных 4-цилиндровых моторах (например, 968);
Volkswagen/Audi – в рядных 5-цилиндровых двигателях;
Mercedes-Benz – в дизельных моторах OM60x;
BMW – в 4-цилиндровых бензиновых двигателях (M40, M43).
В 1980-х годах балансирные валы стали чаще применяться в турбированных и дизельных двигателях, где вибрации были особенно заметны.
4. Современное применение и альтернативы
Сегодня балансирные валы чаще встречаются в:
4-цилиндровых турбомоторах (например, VW TSI, Toyota Dynamic Force);
Дизельных двигателях (для снижения шума и вибраций);
Гибридных установках (где важна плавность работы).
Альтернативы:
Активные гидроопоры двигателя (например, у BMW);
Деактивация цилиндров (с компенсацией вибраций электроникой).

 Основные неисправности
Износ подшипников – из-за недостатка масла или загрязнения.
Обрыв цепи/ремня привода – происходит из-за заклинивания валов.
Деформация валов – из-за перегрева или механических повреждений.
Заклинивание – при деформации валов, критическом износе шестерён привода и подшипников.

 Признаки неисправности
Повышенная вибрация двигателя.
Стук или шум из нижней части мотора.
Падение давления масла (если валы связаны с масляным насосом).
Загорание ошибок двигателя.

 Ресурс до ремонта
100–200 тыс. км – средний срок службы до обслуживания или ремонта.
В двигателях с цепным приводом – до замены цепи (150–250 тыс. км).
В двигателях с ременным приводом – каждые 60–100 тыс. км (по регламенту).

 Ремонт и обслуживание
Замена подшипников – при износе.
Замена цепи/ремня – по регламенту.
Чистка масляных каналов – при загрязнении.
Полная замена валов – при критическом износе.

 Советы по эксплуатации
Своевременно менять масло и фильтр.
Следить за состоянием привода (цепь/ремень).
Избегать перегрева двигателя.
При появлении вибраций – сразу диагностировать.

 Вывод
Балансирные валы играют важную роль в снижении вибраций ДВС, особенно в 4-цилиндровых моторах. Их неисправности могут привести к серьезным повреждениям двигателя, поэтому важно соблюдать регламент обслуживания и вовремя реагировать на признаки износа. В современных двигателях наблюдается тенденция к упрощению конструкции и отказу от балансирных валов в пользу других технологий.