Albero di equilibratura - Balance shaft

Albero di equilibratura nel motore Ford Taunus V4 .

Gli alberi di equilibratura sono utilizzati nei motori a pistoni per ridurre le vibrazioni annullando le forze dinamiche sbilanciate. Gli alberi del contrappeso hanno pesi eccentrici e ruotano in senso opposto l'uno all'altro, generando una forza verticale netta.

L'albero del bilanciere è stato inventato e brevettato dall'ingegnere britannico Frederick W. Lanchester nel 1907. È più comunemente usato nei motori a quattro cilindri in linea e V6 utilizzati nelle automobili e nei motocicli.

Panoramica

Bilanciatore di forza verticale di Lanchester. Le masse eccentriche sono etichettate con "C" e "D".

Il principio di funzionamento di un sistema di alberi di equilibratura è che due alberi che trasportano pesi eccentrici identici ruotano in direzioni opposte al doppio della velocità del motore. La fasatura degli alberi è tale che le forze centrifughe prodotte dai pesi annullano le forze verticali di secondo ordine (al doppio dei giri motore) prodotte dal motore. Le forze orizzontali prodotte dagli alberi di equilibratura sono uguali e opposte e quindi si annullano a vicenda.

Gli alberi di equilibratura non riducono le vibrazioni subite dall'albero motore .

Applicazioni

Motori bicilindrici

Numerosi motori motociclistici, in particolare i motori bicilindrici in linea, hanno impiegato sistemi di albero di equilibratura, ad esempio i motori Yamaha TRX850 e Yamaha TDM850 hanno un albero motore a 270° con un albero di equilibratura. Un approccio alternativo, come quello utilizzato dal bicilindrico parallelo BMW GS , consiste nell'utilizzare una biella "fittizia" che muove un contrappeso incernierato.

Motori a quattro cilindri

Ingranaggi di fasatura delle valvole su un motore Ford Taunus V4 . L'albero di equilibratura scorre dall'ingranaggio piccolo a sinistra (l'ingranaggio grande è per l' albero a camme , facendolo ruotare a metà della velocità dell'albero motore).

Gli alberi di equilibratura sono spesso utilizzati nei motori a quattro cilindri in linea , per ridurre la vibrazione di secondo ordine (una forza verticale che oscilla a due volte il numero di giri del motore ) che è inerente alla progettazione di un tipico motore a quattro cilindri in linea. Questa vibrazione è generata perché il movimento delle bielle in un motore a quattro cilindri in linea a fuoco uniforme non è simmetrico durante la rotazione dell'albero motore; quindi durante un dato periodo di rotazione dell'albero motore, i pistoni discendente e di salita non sono sempre completamente opposti nella loro accelerazione, dando luogo ad una forza verticale netta doppia ad ogni giro (che aumenta quadraticamente con il numero di giri).

La quantità di vibrazioni aumenta anche con la cilindrata del motore, con il risultato che gli alberi di equilibratura vengono spesso utilizzati nei motori a quattro cilindri in linea con cilindrate di 2,2 L (134 cu in) o più. Sia un aumento della corsa che dell'alesaggio provocano un aumento delle vibrazioni secondarie; una corsa maggiore aumenta la differenza di accelerazione e un alesaggio maggiore aumenta la massa dei pistoni.

Il design Lanchester dei sistemi dell'albero di equilibratura è stato perfezionato con il Mitsubishi Astron 80 , un motore per auto a quattro cilindri in linea introdotto nel 1975. Questo motore è stato il primo a posizionare un albero di equilibratura più in alto dell'altro, per contrastare la coppia di rotolamento del secondo ordine (cioè circa l'asse dell'albero motore) a causa della coppia esercitata dall'inerzia causata da aumenti e diminuzioni di velocità del motore.

In un motore a quattro cilindri , le forze vengono annullate dai pistoni che si muovono in direzioni opposte. Pertanto gli alberi di equilibratura non sono necessari nei motori flat-four.


Motori a cinque cilindri

Gli alberi di equilibratura sono utilizzati anche nei motori a cinque cilindri in linea come GM Vortec 3700 .

Motori a sei cilindri

In un motore sei cilindri in linea e un motore sei cilindri in linea , le forze di oscillazione sono naturalmente bilanciate, quindi non sono necessari alberi di equilibratura.

I motori V6 sono intrinsecamente sbilanciati, indipendentemente dall'angolo a V. Qualsiasi motore in linea con un numero dispari di cilindri ha uno squilibrio primario , che provoca un movimento oscillatorio end-to-end. Poiché ogni bancata di un V6 ha tre cilindri, ogni bancata sperimenta questo movimento. Gli alberi di equilibratura sono utilizzati su vari motori V6 per ridurre questo movimento oscillatorio. A differenza dei motori V6 a 90°, i motori V6 a 60° non richiedono un albero di equilibratura.

Guarda anche

Riferimenti