Fråga
Hej
Jag har en fundering – hur bär man sig åt (proceduren) när man balanserar en vevaxel med rullager som är från en encylindrig motor, ny eller begagnad?
Hälsar Kenta
Svar
Obalans i kolvmotorer är ett problem som konstruktörerna kämpat med så länge motorerna funnits. Kolven rör sig linjärt i cylinderloppet samtidigt som vevaxeln utför en roterande rörelse och vevstaken gör en kombination av dessa – ingen lätt nöt att knäcka! Om vi börjar med kolven så står den faktiskt still två gånger per vevaxelvarv, något att tänka på när man hör en Formel1-motor vråla med ett varvtal på 18 000 varv i minuten. Detta är dessutom en maxgräns i sporten för att hålla ner farten. Motorerna kan varvas långt över 20 000 v/min. Varje gång kolven stannar så bromsas den upp av vevaxeln för att ögonblicket efteråt accelereras till högsta fart igen. Detta ger en rekylverkan åt motsatt håll. När kolven rör sig uppåt vill hela motorn åka nedåt, och omvänt.
På vevaxeln sitter vevstaken på sin tapp och då både tapp och stake har en massa (vikt) måste vevaxeln förses med en motvikt 180 grader från vevtappen, alltså mittemot densamma. Om denna motvikt väger lika mycket som vevtappen och vevstakens storände har man löst problemet med vevaxelns obalans – men inte kolvens. Dessutom räknas vevstakens storände som roterande, medan dess lillände (vid kolven) anses utföra en linjär/vickande rörelse.
I praktiken gör man då motvikten på vevaxeln tyngre än vevtappen och vevstaken. Då äter motvikten upp en del av den obalans som kolven orsakar. Det blir på följande vis: När kolven rör sig uppåt rör sig motvikten nedåt och omvänt, och eftersom dessa rör sig åt motsatt håll tar dessa krafter ut varandra. Problemet är bara att när kolven når toppen eller botten och står still, så rör sig fortfarande vevaxelns motvikt med full fart, fast nu i 90 graders vinkel relativt kolven. I dessa ögonblick orsakar inte kolven någon rekylverkan, men däremot motvikten som nu inte har något att arbeta mot. Då blir det istället vevaxeln som skapar vibrationer. Det går alltså inte att fullständigt balansera ut en linjär rörelse med en roterande eftersom de bara tidvis befinner sig på samma kurs. Man får helt enkelt kompromissa och enbart balansera ut en del av kolvens vikt med vevaxelns motvikt eftersom man skulle få ännu mer obalans om man lagt på lika mycket vikt på motvikten som kolven väger. Här talar man om en så kallad balansfaktor och den brukar ligga på cirka 50 till 85 % på encylindriga motorer, beroende på motorkonstruktion och varvtalsområde. Motvikten väger alltså endast 50 till 85 % av vad kolven väger. Här räknas även vevstakens lillände med.
Detta är den statiska obalansen i en vevaxel. Sedan finns det även en dynamisk obalans som kan ge en tippande effekt på vevaxeln. När man balanserar en vevaxel måste man först veta vilken balansfaktor som är bäst för den aktuella motorn. Även ramen och motorfästenas konstruktion kan här spela in. Sedan väger man av vevaxelns alla delar. Enkelt utryckt kan man säga så här: Man placerar vevaxeln på ett par horisontella linjaler. I vevstakens lillände monterar man en vikt som tillsammans med stakens lillände ska vara exempelvis 70 % av den utbalanserade vikten, det vill säga kolvens vikt. Om vevaxeln har rätt balansfaktor ska man kunna ställa den i vilken position som helst på linjalerna utan att den vill rulla åt något håll. Om inte, så borrar man ur material på vevaxelns tunga sida tills den kan stå still som tidigare beskrivits. Då är den statiskt balanserad. Den dynamiska balanseringen kräver att vevaxeln roterar samtidigt som man med särskilda instrument läser av om den vill tippa åt något håll. Det senare är med andra ord ingenting för hemmapulare, utan utförs av företag med specialutrustning.
Jim Lundberg
