Облегченный шкив коленвала + за и против легкого шкива.

Разбирая старый двигатель, заметил, что резина внутри шкива потрескалась и начала рваться. Уточню, что это был шкив с контрактного ДВС в идеальном состоянии, но чему-то так произошло. Когда резину разрывает, внешняя часть шкива начинает расфигачивать двигатель и навесное вместе с кузовом, я видел последствия таких случаев и это совсем не круто.

По счастливой случайности увидел обьявление о продаже облегченного шкива Unorthodox Racing для моего ДВС. Фирма эта известна по производству шкивов для компрессоров, навесного оборудования и шкивов КВ, мы уже покупали их продукцию, с качеством все ОК.

Почитал отзывы, истории и научные статьи про гармонические колебания коленвала ДВС и т.д. и т.п. Прочитал много отзывов и реального опыта по данной теме. Америкосы из Субару клуба так же по этой теме к Субару обращались, которые написали официальный ответ, что в их шкивах есть резина, но никаким демпфером она не является. Нашел так же пост человека, который мучил официалов Honda, которые после долгих поисков информации подтвердили, что резина есть, но демпфера нет.

Суть страшных историй про гармонические колебания коленвала заключается в том, что при совпадении частоты колебаний коленвала собственно и вынужденной от вспышек в цилиндрах, возникает резонанс, который может разрушить вкладыши и маслонасос, а так же может лопнуть сам коленвал. Резонансная частота зависит от кучи параметров ДВС, таких как масса и материал коленвала, ширина и диаметр шеек, масса шатунов и поршней, СЖ, кол-во точек крепления КВ и еще пару десятков параметров.
Это теория.

Обратимся к практике использования легких шкивов, причем на конкретной модели ДВС.
В интернете сотни постов на тему использования легких шкивов на двигателе D16, все посты строятся по одному принципу, человек задает вопрос на тему легких шкивов, приходит пару умников и говорят, что все сломается, но они с ними не ездили, но слышали как у одного сломалось, приходит несколько человек, которые десятки и сотни тысяч ездят с легким шкивом в городе или на треке и их тема колебаний не касается.
Есть единичные случаи, я нашел 1 такой, когда человек ездит на ДВС тыс 150 миль, а потом вешает на него легкий шкив и проезжает еще 30 тыс миль, а потом у него проворачивает вкладыш или ломается масляный насос. Человек пишет, легкий шкив виноват, т.к. до этого я проехал 150 тыс. миль. Скажем так, подобной информации я не верю, т.к. доподлинно неизвестно почему сломался двигатель и что стало причиной его поломки.

Из всего этого обьема информации выделил следующее — те кто пишут заумные посты про колебания и их вред никогда не ездили с легким шкивом и очень этого боятся. Те кто повесили легкий шкив и получили приход — ездят с ним дальше и радуются. Нашел подтверждения 10-20 человек, которые на АТМО, ТУРБО двигателях D16 ездят десятки и сотни тысяч километров без каких-либо проблем. Причем речь всегда идет про обычный двигатель, а не сборный, т.к. который никто дополнительно не балансировал.

Более того, по отзывам юзеров легких шкивов стало известно, что при включении кондея больше вибрации идет по кузову, а на шкивах с резиной этого нет. Более, резина в шкиве позволяет увеличить срок службы ремня, т.к. при изменении нагрузки навесного пробуксовка ремня компенсируется частично.

Зато все, кто используют легкие шкивы заметили, что работать двигателю легче, он быстрее раскручивается, дино тесты на Хонда моторах показывают среднюю прибавку 5-7 л.с.

Полез дальше собирать инфу, ну очень уж интересно стало. Во-первых сама Хонда использовала на двигателях D14-D15 литые легкие шкивы, без резины, моторы ездят сотни тысяч километров. На сайте производителя шкивов NTN нашел следующую информацию "The damper pulley is part of the belt drive system, which operates accessories such as, air-conditioning, power-assisted steering, alternator, etc. Its function is to dampen out the vibrations in the crankshaft in the same way as a balancing shaft. The damper pulley is technically complex, and cancels out the torsional vibrations in the engine crankshaft. ". В переводе — функция шкива коленвала это привод навесного оборудования. Его функция — это снижение уровня вибраций коленвала, та же самая, что и у балансировочного вала. Суть мысли в том, что при массовом производстве никто не будет идеально балансировать коленвал вместе с корзиной сцепления, маховиком и шкивом, так же никто не будет развешивать поршни и шатуны, чтобы довести их вес с точностью до 0.01г. Поэтому производитель придумал как нивелировать пагубное действие всей этой несбалансированной вращающейся массы и поставил шкив с демпфером.

Так же на ранних версиях двигателя D16A6 стоял литой стальной шкив и моторы ездили, а некоторые ездят до сих пор спустя 20 лет :)))
Так же Honda выпускала, как оригинальную деталь, легкий цельный шкив без демпфера N1 и с ним моторы тоже счастливо ездят.

Так что теория острой необходимости в демфере колебаний, по крайней мере на D16A это большой вопрос.

Полез глубже в теорию колебательных систем валов ДВС, даже немного заколебался :))))
Итак, факт наличия колебаний при работе ДВС, а так же вероятность, что при продолжительной работе ДВС в зоне резонансной частоты возможны повреждения КВ и даже его поломка, есть. Суть в том, что при проектировании ДВС эти расчеты и эксперименты по колебаниям делают на заводе и в зависимости от результатов уводят критическую частоту колебаний за зону действия рабочих оборотов ДВС. Колено действительно может сломать резонанс, но для этого надо продолжительно двигаться на оборотах, при которых этот резонанс возникает, более того КВ должен быть спроектирован так криво, что не выдержит критической нагрузки, на заводе это учитывают и делают запас по прочности КВ.
Замечу, что ДВС автомобиля очень редко работает на одних и тех же оборотах продолжительное время, это знает каждый, кто хоть раз анализировал логи мозга. Обороты ДВС постоянно меняются, так как автомобиль постоянно либо разгоняется либо замедляется, даже при постоянном движении на высшей передаче обороты меняются пусть не много, но рельеф дороги и дорожная ситуация приводят к постоянному изменению оборотов.
Для судовых двигателей, которые работают при постоянных оборотах продолжительное время вопрос резонанса стоит острее, были даже случаи поломки гребных винтов на судах из-за резонанса частот колебаний винта и ДВС, вот там демпфер помог. При этом сам ДВС без демпфера работал нормально.

Проблема есть, осталось понять как с ней бороться.
Можно изменить диаметр шеек КВ, его прочность, можно установить демпфер колебаний (стоит в стоке), а можно уменьшить массу поршней и шатунов и это сместит критическую частоту. Так же на частоту влияет мощность ДВС, СЖ, обороты КВ, так что при мощности заводской демпфер начинает терять свою функцию, более того при повышенном крутящем моменте шкивы начинают быстро изнашиваться и рвать резиновую прослойку, что приводит к усилению колебаний, а не к уменьшению.

В общем, будем делать тест на себе, как всегда, если будет время — рассчитаю частоты колебаний для моего ДВС и посмотрю что там и как и на каких оборотах находится критическая частота. Хотя реальный опыт показывает, что двигатели с легкими шкивами ездят и ездят счастливо.