Bra information om balansering

[Starhonk]

Hittade denna text om balansering. Väldigt intressant läsning och detta om under/överbalansering var nytt för mig.

Mvh
Henrik

Balansering av vevaxlar
Vi reder ut en del av begreppen här samt tittar på lite andra intressanta saker kring det här temat med vevaxlar och balansering av dessa.


Ändamål:
Balansering görs på de flesta axlar både inom konventionell industri och bilindustrin i någon form och tolerans. Detta för att förebygga material och lagerhaveri, samt att förlänga en motors livslängd och få en vibrationsfri gång. Sen att få den där fina mjuka gången till en hot-rod motor eller en annan klassiker är inte fel. När vi lämnar in en vevaxel för balansering har vi kanske ändrat på roterande vikter som exempelvis kolvar eller vevstakar, eller så vill komma åt finare toleranser på trimmade motorer. Balansering bör inte underskattas då även mindre mängder ger upphov till obalans, och dessa vibrationer utökar sig med varvtalet. Med andra ord, dubbla hastigheten och obalansen fyrdubblar sig. Obalansen blir en centrifugalkraft och trycker vevaxeln mot lagren under tiden den roterar och detta ger materialförstörelse, sämre gång och mindre hästkrafter!

Värt att veta om obalans:
En obalans på endast exempelvis 30 grams vid en radie på 4” genererar ett utslag på ett roterande axel lika med = 1.165 kg centrifugalkraft vid 7.000 rpm. Något att tänka på

ISO-toleranser:
Obalans mäts i vikt mot längd i ounches/inches, eller konverterat till gram/inches.
En notering, vikten på vevaxeln har också betydelse angående toleransen.
ISO-standarden heter för balansering av förbränningsmotorer:
G-6.3 för racingmotorer.
G-16 for normala standardmotorer.

Industristandarden för vevaxelbalansering är följande enl. ISO:
Standardmotorer.............0.5 ounce/inches ( 14.17 gram/25.4 mm )
Racemotorer...................0.2 ounce/inches ( 5.67 gram/25.4 mm )
NASCAR.........................0.1 ounce/inches ( 2.83 gram/25.4 mm )

1 ounce = 28.35 grams
1 inches = 25,4 mm

Obalans vs centrifugalkraft:
I ett roterande element som exempelvis en vevaxel när den är i rörelse skapas en centrifugalkraft. Själva obalansen = massan är alltid den samma, men den ges en ökad verkan vid varvtalet. En formel är följande; rpm ändring X rpm ändring, så 10 X 10 = 100. För 1.000 rpm ökat till 10.000 rpm, det blir då 2 X 2 för 1.000 rpm ökning till 2.000 rpm. 1 gram per 1” radie vid 1.000 rpm är vid 10.000 rpm är 100 gram. Ang centrifugalkraften är den 28.42 gram vid 1” radie vid 1.000 rpm, och vid 10.000 rpm är den 2.842 gram. Vid 188 rpm ger 1 gram per 1” radie = 1 gram i centrifugalkraft. Detta kan verka mycket, men lager, oljefilm och svängningsdämpare hanterar detta mycket väl och axlar är konstruerade att tåla ett viss kraft. Om man betänker att det uppstår tusentals Kg vid förbränningen får man en inblick i vilka krafter som är i omlopp i en motor. Har man däremot en större mängd obalans kan följderna bli katastrofala!

Balanseringsmaskiners rpm:
I en balanseringsmaskin använder man ofta 500-800 rpm på en V8 axel med bobvikter monterade. Vissa maskiner har högre varvtal upp till 1.000 rpm, och en fin rak och rund axel kan man varva uppåt 1.000 rpm utan bekymmer. Detta är dock inget krav för en utmärkt läsning även under 500 rpm. Om man betänker att man kunde varva samma varvtal som just den axel kommer att arbeta inom, skulle man komma att se ändringar av obalansen som från exemplet ovan. Nu går detta inte säkerhetsmässigt att varva ”fullt ut”, och det ger ändå ganska små siffror. Man brukar vanligtvis kalibrera en balanseringsmaskin vid 600 rpm. Detta är utprovat erfarenhetsmässigt sen långt tillbaka. Men notera att det råder en stor skillnad på olika maskiners noggrannheter på marknaden!

Termer för obalans:
Inom branschen används termen 1-2 gram ofta. Med detta menas denna obalans vid en radie av ca; 3.5” som är normalt för en V8 vevaxel. 1.5 gram multiplicerat med 3.5” = 5.25 gram, runt ISO-nivån alltså för racing som ligger 5.67 gram/25.4 mm. Att man nämner 1-2 gram är bara för att det ”låter bättre” än 5.67 gram. Egentligen kan man nämna obalans inom vilka termer som helst. Mått som ounces/inches, gram/mm, men det generella numera är att tala om gram/inches. Obalansen är alltid den samma oavsett vilken radie man talar om, men massans vikt som obalans varierar med radien. Man talar dessutom ALDRIG om ”balans” utan ALLTID om ”obalans”! De företag som talar om balans, är ”ofta” i obalans.

Tungmetall:
Programvaran i maskinen (om den finns) talar även om hur och var om man omvänt ska lägga till material. Då får man borra ur ett hål i motvikten och montera tungmetall där. Tungmetall har högre densitet än vanligt stål. En bit tungmetall som har måtten 1”x 1” väger 227 gram ger mer än en dubbel ökning, eller med hela exakt 127 gram när stålet i motvikten borrats ur. Man monterar tungmetallen i ett brotschat hål och använder 0.02” eller 0.05 mm presspassning. Tungmetall finns att köpa i slipadade längder med tumtoleranser i alla jämna storlekar, man kan ju även köpa ämnen och slipa tungmetallen själv och använda millimeterbrotschar. Värt att nämna är att om man konverterar en external balanserad axel till internal balansering, och speciellt om axel har tung egenvikt. Om den sedan ska arbeta vid höga varvtal dessutom. Man bör då montera en del av tungmetallen på även den andra motvikten utifrån. Detta för att undvika vevaxelflex, och detta motbygger också då att de inre ramlagren får onödig belastning. Man pluggar igen hålen i de yttre motvikterna sedan.

Svängningsdämpare:
För racingbruk måste svängdämparen vara SFI-godkänd och det är faktisk värt att även uppgradera gamla OEM-svängningsdämpare för standardmotorer till en SFI. Inom racingen vill man ha lätta dämpare i aluminium, men SFI-svängningsdämpare finns även i stål. Utan svängningsdämpare uppkommer problem med lagerhaveri på V-motorer. Man får inte borra i en SFI-dämpare, dessa är balanserade från tillverkaren. Att rekommendera är även att införskaffa en av/på dragare med rullagring, och då går av och påmontering smidigt. Dessa finns även i hydraliskt utförande.

Urborrning av massa:
Ju längre radiellt utåt från 1 tum, ju mindre mängd obalans måste borras alternativt läggas dit för att nå ISO nivån som räknas vid 1” radie. Talar man om en känd obalans vid 1” radie får man dela den med den aktuella radien man ska borra ur på. Har man då exempelvis 10 gram vid 1” är detta då = 2.85 gram vid en radie på 3.5”. Givetvis matar man in i maskins programvara under ”drillassist” på vilken radie man tänker ta bort materialet på, då visar maskinen den aktuella obalansen. I PC-baserade moderna maskiner finns radiekompenserade borrtabeller för hur mycket man ska borra för att få bort dessa eventuella 2.85 gram. Man kan välja i programvaran om man vill ha med borrspetsen eller ta bort den beroende på om man borrar i ett befintligt hål eller direkt i motvikten. Man bestämmer även materialets densitet och borrdiameter, och programmet visar sen hur djupt man ska borra och givetvis också var nånstans på motvikten i grader. Givetvis kan man använda traditionella vikttabeller om maskinen är äldre och har analogt system. Utan radiekompensering måste man ta hänsyn till att tabellerna inte stämmer helt. Borrar man axiellt behöver man borra mindre än radiellt.

Balanseringsstrategi:
Vid mindre obalans då motvikten ligger i sådant läge att man inte kan borra i den finns en del tricks att få ”runt” motvikten igen. Man kan borra i de inre motvikterna längst ut på dess kant, så vid lite tur kan man få ”runt” de yttre motvikterna. Man kan även borra i hålet i vevlagertappen. Många vevaxlar är dessutom ythärdade och har hård yta, så det är svårt att borra. Ett måste i så fall är specialborrar. Vevaxlar som inte har hål invändigt i vevtappen kan man i så fall borra upp, men man måste se upp med dom invändiga snedborrade oljehål kanalerna i så fall. En stabil fixtur är ett måste vid den här typen av arbeten. Man kan även slipa runt vevlager tappens smidda del, men det är tidsödande att slipa undan även en liten del material. Tungmetallmontering är den enklaste metoden i de flesta fall. En notering, om man vill kan man också minska bobvikten tills motvikten svänger om i borrläge. Detta medför då att man måste lätta på någon del i de roterande delarna. Men notera att exempelvis bara 20 gram är mycket att ta bort i en kolv, eller svarva ur en kolvbult. Ett tips angående borrning i ythärdade vevaxlar är att borra med en mindre borr först för att öppna upp för borrens kärna i centrum, då går det lättare. För att minska hålens antal i en motvikt, kan man istället för att borra i den ”tunga punkten” istället borra 2 hål, ett vid varje sida av den tunga punkten. Det blir lätt annars en del ”tunga punkter” innan man når till ISO-toleransen. Moderna mjukvaror har också inlagda radiedjup för hur djupa borrhål man vill ha, och istället för att visa ett djupt hål kan dessa delas upp till flertalet hål om så är. Är planseparationen bra borrar man enligt maskinens rekommendationer.

Planseparation:
En MYCKET viktig del av programvaran i en modern balanseringsmaskin är den dynamiska planseparationen. I gamla maskiner när man tar bort massa på ena sidan av en vevaxel så vill den andra sidan gärna ändra sig, och så kan det hålla på länge i anspråk att ”jaga obalansen”. I speciellt äldre maskiner med en okunnig operatör blir det lätt en massa onödiga borrningar i motvikterna. När man först börjar borra ur en motvikt enligt borrtabellen, om nu motvikten ligger i rätt läge från början, ska man inte borra mer än 80-90% av vad tabellen säger. Det är bättre att låta spinna upp axeln några gånger extra än borra ur för mycket. Man kan exempel nämna fel information till maskinen, som kan ge ”drillassisten” ett felutslag, som ex material, radie, borrdiameter etc. Extremt tunga överhäng som exempelvis en bigblock eller en lastbils kopplingspaket kan vara långt utanför hållarna i en balanseringsmaskin. Då bör man istället balansera dessa detaljer på en dorn mellan hållarna istället för att nå ett bättre resultat. Det kan nämligen bli självsvängningar och detta kan påverka den motsatta sidan negativt. Tidigare var balanseringsmaskinerna en-plansdynamiska, sedan var det två-plans och nu har vi tre-plans dynamiska maskiner och något som gör dessa enormt mycket lättare för en operatör att arbeta med.

Extrema toleranser:
Man kan relativt snabbt nå 1 gram vid radie på 3.5” med moderna maskiner, detta blir då 3.5 gram/25.4 mm omräknat. Mycket bra alltså, och nästan dubbelt så bra som racing ISO-standarden! Men enligt expertis är detta onödigt för en vevaxel i en förbränningsmotor för det finns så många faktorer inblandade, speciellt i bobviktsbalansering. Det går även att komma ner till delar av gram vid en radie på 1” under rätta förutsättningar på en vevaxel, men då handlar det mest om egen underhållning. Detta ställer då höga krav på rundnoggrannhet samt rakhet av en vevaxel. För industriändamål kan det däremot vara mycket små toleranser som kan gälla som exempelvis för impellrar eller andra lättare axlar som har höga varvtal. För att nå de finare toleranserna bör varvtalet i en balanseringsmaskin vara så högt som möjligt. Dock är 500 - 800 rpm normalt för en V8-axel. En del maskiner går att ställa högre och detta kan man då göra vid de rätta förutsättningarna. Det finns mycket noggranna mindre balanseringsmaskiner som tar axlar under 10-15 kg i extremt höga varvtal ner till små delar av ett gram, men då är vi ur ämnet lite här om vevaxlar. Fakta, att nå ett par gram vid radie 1” har inte varit något problem sedan 50-talet faktisk, men det tar betydligt längre tid i äldre maskiner. En notering angående detta är att äldre maskiner kan visa låg obalans, men har inte upplösning helt enkelt att visa rätt.

Test av en balanseringsmaskins noggrannhet:
För att kolla en balanseringsmaskins tolerans använder man en testaxel som är köpt separat eller kalibrerad av maskintillverkaren, men detta är idag inget krav. Men man kan lika gärna använda en vevaxel. Man balanserar ner en axel till den minsta upplösningen i gram/25.4 mm man kan åstadkomma. Det är dock viktigt att en axel är så rak och rund som möjligt för bästa värden. Sedan monterar man en känd vikt på en känd radie på ett känt mått utanför eller innanför hållaren där sensorn sitter. På en vevaxel där man fäster svänghjulet är en bra plats att montera en liten vikt. Dessa värden matas nu in i maskinens mjukvara och så spinner man upp axeln igen, och nu ska maskinen visa en obalans helst inom några tiondels gram kring den kända vikten. Gör den detta, då vet man att maskinen är rätt justerad. Man kan även vända en axel i maskinen för att kontrollera att båda sidornas sensorer ger lika resultat. Det här testet tar inte lång tid att genomföra för en operatör regelbundet. En fördel är om denna axel kan sparas. Man kan givetvis testa detta med den axel som sitter i maskinen för tillfället. Man kan även visa för kunden i en arbetsorder i en datautskrift från maskinen att den ÄR rätt justerad.

Mjuka kontra hårda lager:
Äldre maskiner använder ett system som kallas ”softbearings” = mjuka lager. Detta har inget med själva lagringen att göra mot anliggningen vid ramlagertapparna. Utan en mekanisk axel som rör sig vid känningar av obalans. Dagens maskiner används den så kallade ”hardbearings” = hårda lager och dess princip. Och med detta menas att en mikrosensor sitter stumt monterad i den hållare där vevaxeln lägges i. Detta kan man säga fungerar som en ”våg. Med axelvikter under ca 100 kg används med fördel V-block i plast. Ofta i ett materialet kallat ”delrin”, detta istället för kullager som kan ge störningar från exempelvis oljehål mm. Kullager kan även ge fula märken i en axels lagerlägen och har även lättare att dra in partiklar från luften ner i den feta oljan.

Programfiltrering:
Dagens maskiner har ”filter” i programvaran som känner av yttre störningar och kan avläsa om det är obalans eller en yttre störning. Filtret fungerar ungefär som stötdämpare till en bil som ska ge en fungerande styrning även under ett gupp. En del fabrikat har extremt tunga stativ och inget filter, eftersom man baserar sig på stativets egenvikt. Andra rekommenderar att man bultar stativet i golvet. Men yttre eventuella rörelser passerar dock alltid genom golvet och direkt igenom stativet, oavsett dess egenvikt. Så filterring är en stor fördel och enormt viktig. De flesta maskiner som finns på marknaden klarar idag de toleranser som ställs för en vevaxel om de är seriöst hanterade och kalibrerade. Men ofta är det andra yttre omständigheter, om något blir fel vid arbetet av en axelbalansering.

Invägning av bobvikter för V-motorer:
Man bör ha en bra kvalitetsvåg på runt 3-4 kg och helst med 0.1 grams upplösning, eller absolut max 0.5 gram. Har inte vågen inbyggd kalibrering bör man skaffa externa vikter för kontroll regelbundet. Det är viktigt att vågen är linjärt kontrollerad så den väger rätt i hela vågens viktområde. Vanligt är att vågen kan gå fel flera gram vid exempelvis 2.5 Kg även om den väger bra under exempelvis 20 gram. Man bör låta kunden sända med åtminstone en stake/kolv/låsringar/lager om de själv vill väga in de roterande detaljerna. Det är inget att rekommendera att låta kunden själv ge ett företag en bobvikt för en V8 axelbalansering. Om de inte har tillgång till en bra våg och fixtur för vevstaken, samt kunskap om ämnet blir det lätt fel. Man bör ha en bra fungerande vevstaksfixtur så man enkelt och snabbt kan läsa av storändans vikt på en vevstake och detta med god repeteringsnoggrannhet. Kolvar och vevstakar ska viktjusteras till en vikt på 0.5 grams likhet eller mindre. Vevstakar slipas materialet bort eller fräses på stor respektive lilländan. Kolvar svarvas eller fräses ur på ställen där kolvens utformning inte tar skada eller så svarvar man ur kolvbulten. I dagens läge med bra eftermarknadskolvar och stakar, ligger de ofta mycket bra i toleranser emellan i ett set. Men sällan är det bättre än 2 gram, och bör justeras. Storänden på en vevstake är det som är mest viktigt att få alla lika, eftersom dessa är monterade runt vevtappen och på så sätt integrerad i vevaxelns massa. Lösa roterande delar som kolvar/låsringar/stakar/lager skall alltså vägas in till under 0.5 gram eller mindre.

50% faktorn:
En normal V8 motor använder 50% av *”reciprocatingvikten" och 100% av den *”rotatingvikten" och har 2 cylindrar per bobvikt. Detta för att en V-8 har 90 graders vinkel (180 / 2 = 90 / 50%) En V-6 motor kan variera mycket på grund av konstruktionen och motorvinkelns V-grader. En V-6 motor kan exempelvis ha 36.6% av ”reciprocatingvikten" och 100% av ”rotatingvikten" och har 1 cylinder per bobvikt.

Reciprocating * = kolv/kolvbult/kolvringar/låsringar/vevstakens lillända x 2 delat med den aktuella faktorn, exempel 50%.

Rotating * = Vevstakens storände/lager x 2.

Man brukar använda 4 gram för en smallblock och 6 gram för en bigblock på oljemängden i vevtappen i bobviktsuträkningen. Formeln för detta är oljehålets diameter och längd x 2. Man mäter från diametern av ramlagertappen och inkluderar hela vevtappen. Radien x radien x 3.14 x längden i mm. Man delar värdet med 1000 och delar detta med oljans densitet = 0.8. För lagret blir formeln vevtappens dia x 3.14 = längden x bredden på lagret x lagerspelet och delar detta med 1000 samt delar detta med 0.8 för densitetens samt multiplicerar x för 2 lager lägen. Man måste även kompensera för en viss olja i oljeringen på kolven samt kolvens undersida. Generellt anser man numera att man tidigare haft för mycket olja i beräkningarna. Men 4-6 gram är rimligt beroende på motorstorlek. En notering, kryssborrade vevaxlar typ cheva bigblock använder man en högre oljemängd, samt även på strokervevpartier.

Om bobvikter:
Själva bobviktsenheten som man monterar på axeltapparna ska ligga på 0.5 grams tolerans eller helst mindre på den totala vikten mellan enheterna, och de respektive 2 sidorna ska givetvis väga så lika som möjligt. Man ska helst använda bobvikter med fasta ”vikter” och halvorna ska vara pararella under 0.05 mm när de är monterade på vevtappen. Bra bobvikter för en V8 har lösa fasta vikter i mässing som ligger med 500/200/100/20/10/5/1/0.5 grams intervaller. Dessa bör ha 0.1 grams tolerans. Med detta system blir det snabbt att montera upp vikten. Man monterar dessa med en fast bult (V8 racing enheterna) eller std enheterna som har pinnbult med snabbmutter. Detta ger repeteringsnoggrannhet och snabbhet för operatören för en totalt stum bobvikt. De äldre modeller som använder lösa blykulor som hälls i en behållare på bobvikten, måste anses som mindre bra och bör undvikas helt. En del bobvikter har styrningar som ska styra halvorna till parallellitet, men detta är ingen riktigt bra lösning heller. Bra moderna bobvikter har mikrometermuttrar som har markeringar där man ställer de båda muttrarna lika vid markeringarna och då vet man snabbt att man är inom parallellitetstoleransen. Dessa är även av bajonett typ, så man slipper ”muttra” ner dessa på pinnbultarna som bara tar tid för operatören.

Montering av bobviktsenheter:
Det är inte speciellt noga hur enheterna sitter 90 grader på vevaxeltapparna gentemot varandra, om man har en bra bobviktsenhet. Men detta kan lätt ordnas i en modern maskin om man ställer TDC upp och matar in att axlen är i nolläge i programmet. Man monterar en bobvikt, drar åt muttrarna för hand och kollar att markeringarna är lika på muttrarna för parallelliteten. Sedan vrider man axeln i maskinen 90 grader och lägger an en 90 graders vinkel mot nästa bobvikten, osv. Man sätter bobvikterna helst på mitten av vevtappen genom att hålla alla mot ett stopp, eller så monterar man alla bobvikterna antingen mot höger eller vänster. Det viktigaste är att alla är lika monterade. Gör man så här kan man återmontera bobviktsenheterna senare och se en skillnad inom mindre än 0.5 gram vid en 3.5” radie. Detta är alltså ett mycket viktigt momentet vid en V8 balansering att bobvikterna är av bra kvalitet och utformning. Samt att de är rätt uträknade, invägda och monterade.

Exempel för manuellt uträknandet av en V8’s bobvikt:
(exempel en Ford smallblock stroker 347 cu;in)
Kolv = 427.6 gram
Kolvbult = 129.8 gram
Låsringar = 4.6 gram
Kolvringar = 56.2 gram
Vevstakes lillända = 157.6 gram
Totalt = 775.8 gram
Kolvslängar x 2
Reciprocating vikt = 1551.6 gram
Balansfaktor 50%
Reciprocating vikt, justerad = 775.8 gram
Vevlager = 56.2 gram
Vevstakes storända = 398.8 gram
Total = 455.0 gram
Vevstaksslängar x 2
Roterande vikt = 910.0 gram
Olja = 5.0 gram
Bobvikt = 1690.8 gm +/- 1 gram

Överbalansering kontra underbalansering:
Man kan man kan ta i beaktning att speciellt en racing V8 axel med extremt höga varvtal över 8000 rpm kan ge respons på ändringar av balansfaktorn. Mycket beror på motorkonstruktioner, kompression, vevstakslängder, vevaxelstyrka, massan i rörelse mm. I de flesta normala balanseringar används 50% faktorn som fungerar ypperligt upp till 8.000 rpm. Ändringar görs vanligtvis med att lägga på faktorn med 1-2% på dragracingmotorer med extremt höga varvtal. Numera kan man även höra talas om underbalanseringar på hela 3-4%. Underbalansering tillhör mest banracingmototorer som går på konstant högt varvtal och ej i acceleration. Men det här ämnet får ändå anses som ”test and error” från toppteamen inom motorsporten som har resurser att utvärdera resultaten. Vad de flesta dock är överens om inom branchen är att 50% faktorn i en 90 graders V-8 fungerar utmärkt i de flesta fall, även inom racingen. En rak motor har inte detta bekymmer eftersom de tar ut varandra själva och stannar i balans. I en rak motor har man då inte dessa ”faktorer” som kan störa balansen som bobvikter, olika stak/slaglängder, vinkelfel, olja i vevtappen mm. Därav finns också sällan svängningsdämpare på dessa motorer.

Internal och external balansering:
V8 Axlar från 70-talet är ofta balanserade som ”external” från fabriken, och med det menas att man har en extern yttre vikt på respektive sida om axeln monterat på svängningsdämparen och flexplattan/svänhjulet med 180 graders skillnad. Tungmetall är ganska dyrt material, men ett måste då man vill ha sin axel i ”internal-balans, alltså vevaxeln separat balanserad.

Tungmetall:
Programvaran i maskinen (om den finns) talar även om, eller ger förslag hur mycket och var om man omvänt ska lägga till material. Då får man borra ur ett hål i motvikten och montera tungmetall där axiellt. Tungmetall har högre densitet än vanligt stål. En bit tungmetall som har måtten 1”x 1” väger 227 gram ger mer än en dubbel ökning, eller med hela exakt 127 gram när stålet i motvikten borrats ur. Man monterar tungmetallen i ett brotschat hål och använder 0.02” eller 0.05 mm presspassning. Tungmetall finns att köpa i slipadade längder med tumtoleranser i alla jämna storlekar, man kan ju även köpa rå-ämnen och slipa tungmetallen själv och använda millimeterbrotschar. Värt att nämna är att om man konverterar en external balanserad axel till internal balansering, och speciellt om axel har tung egenvikt och ska arbeta vid höga varvtal dessutom. Man bör då montera en del av tungmetallen på även den andra motvikten utifrån. Detta för att undvika och och motbygga att de inre ramlagren får onödig belastning.

Smidda kontra gjutna vevaxlar och ”billet”:
Axlar från 70-talet är ofta gjutna och har en mindre egenvikt och utnyttjar alltså en extern yttre vikt på de externa delarna som svängningsdämpare och flexplatta vs svänghjul. Dagens racingaxlar är smidda som de flesta 60-tals axlar men är gjorda”. i bättre material som ofta är i 4340. Dyrare racingaxlar är bearbetade ur ett stycke, kallat ”billet”. Man väljer vevaxel utifrån de krav man har och ekonomi.

Utformning av racingvevaxlar:
I dagens extremare eftermarknads racingvevaxlar kan man ibland få ett insvarvat område mellan vevtapp samt ytter-ände på motvikterna. Detta kallas för ”pendium” eller pendeleffekten på ren Svenska. Eftersom man får accelerationsmassa av att ha motvikten långt ut eller rättare sagt ”tunga” lång ut, speciellt för dragracingmotorer. Dessa minskar max HP något men ger fördel i starten för en dragracingbils acceleration. Det sänker också vevaxelns egenvikten samt att få axeln i rätt bobvikt trotts utförandet. Andra sätt att minska vikten är mindre diametern på både ram och vevlager tappar, samt även ”gun drillning”, alltså hål genom vevlagertappen/ramtappen. Även profilfräsning runt hålen för svänghjulet utförs. Dagens smallblock och även bigblockvevaxlar exempelvis är extrem lätta, men de blir ganska dyra med de här maskinarbetarna gjorda. Att minska lagerdiametrarna har gjorts länge för att minska friktionen, samt även vikten. Dessa kan hårdkromas eller härdas och poleras i extremt fina ytor. I dagens höprestanda motorer används Honda lager som har en diametern på 1.99”. Lagren kan även minskas på bredden samt även beläggas med sk ”coating” också för att minska friktionen ännu mera. En sån vevaxel ger tillsammans med lätta roterande delar en enorm skillnad i en racingmotor. Vissa V8 motorer har problem med stora ram/vevlager på vevaxlarna och detta kan ge problem med de inre ramlagren framförallt. Haveri pga smörjningen inte fungerar är att pereferi hastigheten ökar, och oljan orkar inte bära en film. Det finns till vissa motorer adapters att använda i blocken om man slipar ner ramlagren. Man kan även få vevaxlar som är tillverkade med inre motvikter. Detta är i normala fall aldrig något problem, och dessa ger mera vikt åt axeln dessutom varav att de är i normala fall bortrationaliserade. Inom Top-Fuel/Funny-Car/Pro-Mod använder man sig ofta av inre motvikter p.g.a. enormt tryck.

Motvikter med mindre ”oil-windage”:
Inom extrem motorsport vill man ofta helt undvika borrhål som ger onödigt friktion kallat ”windage” genom oljan. Då svarvar man ner motvikterna tills man uppnår balans, eller eventuellt monteras en liten mängd tungmetall. I vevaxlar som redan har borrhål i motvikterna kan man lägga igen hålens ovansida med ett igensvetsat lock så motvikten åter blir slät. Detta sägs ge en del hästkrafter, men måste ändå anses som extremt och dyrt att genomföra i normala fall. Eftermarknads racingaxlar ofta ”knivedged” eller radie slipade vid motviktens ände, som ska ge minskad friktion genom oljan i rörelse.

Svängningsdämpare:
För racingbruk måste svängdämparen vara SFI-godkänd och det är faktisk värt att även uppgradera gamla OEM-svängningsdämpare för standardmotorer till en SFI. Men under alla omständigheter vid en balansering måste en svängningsdämpare noggrant inspekteras och helst bytas ut mot en ny ersättningsdämpare. Viktigt är också att mäta upp presspassningen så den är enligt rekommendation, ofta ca; 0.02 mm på en normal V8 axeltapp. Inom racingen vill man ha lätta dämpare i aluminium med centrumet i stål. SFI svängningsdämpare finns även helt i stål givetvis. Det finns många olika typer av svängningsdämpare på marknaden, men i regel bör man undvika alla med vätska eller rörliga delar. Utan svängningsdämpare kan det uppkomma problem med lagerhaveri på V-motorer. Man får inte borra i en SFI-dämpare, dessa är balanserade från tillverkaren, däremot centrumet kan man borra i vid behov. Svängningsdämpare på V-motorer är mycket viktiga och att de är för ändamålet anpassade! Det här har att göra med att balanseringsfaktorn inte är exakt genom hela varvtalsregistret, utan en form av kompromiss. Att rekommendera är även att införskaffa en av/på dragare med rullagring, och då går av och påmontering smidigt. Dessa finns även i hydrauliskt utförande att köpa vilket är speciellt lämpligt för företag som jobbar dagligen med dessa arbeten.

Svänghjul och flexplattor:
Notera här att om ett svänghjul inte har en bra styrning måste svänghjulet stiftas. Även små förflyttningar ger stora utslag. Man riktar då in svänghjulet med en indikatorklocka och borrar in stift sedan. En flexplatta för en automatlåda är inte lika tung som ett svänghjul, men bör ändå stiftas om styrningen upplevs som dålig för bästa slutresultat. Ett exempel: ett svänghjul som väger 13,6 kg (30 lbs) och är 0,002” eller 0,05 mm ur centrum utger hela 27 gram/25.4 mm av obalans! 30 pounds X 454 grams per lbs X .002 inch = 27,24 gram/inches.

Remskivor:
Tyngre remskivor med dålig styrning är lika viktiga som svänghjul att centrera in och stifta. En axel som lämnas in för balansering som är nere i små toleranser blir lätt totalt ur balansen om kunden sedan monterar en OEM utan att haft den med. Jag har noterat axlar som varit långt under ISO toleransen som sedan blir 60 gram på 1” radie efter monteringen! Det bästa är givetvis remskivor som har bra styrning gjorda i aluminium.

Tryckplattor:
Dessa bör balanseras på en dorn, eller även kallat ”flywheel mandrel” om det är extremt stor massa, eller eventuellt ihop med ett extremt tungt svänghjul. Man bör då kolla att läget på axeln inte kastar och att passningen är ok, då blir även slutresultatet bra, eller t.o.m bättre än om man balanserar dessa extremt tunga detaljer direkt på axeln i maskinen. Stiftning av en tryckplatta kan också rekommenderas. Man måste också se upp med de inre rörliga detaljerna i en tryckplatta är ”låsta” så dessa inte kan röra sig, då blir det omöjligt att få ett gångbart resultat! Man monterar alltså 3 st brickor i plast fördelade med 120 grader, och som är lika tjocka som lamellen i fråga och sedan drar man åt tryckplattan.

Undvikande av operatörsmissar:
I moderna maskiner finns givetvis bobviktsuträknings program som gör det här jobbet enkelt. De dyrare kvalitetsvågarna kan utrustas med USB datakabel så de uppvägda vikterna på roterande detaljer går rakt in i maskinens programvara för uträkningen. Moderna PC-baserade maskiner ger även kunden allt utskrivet i en arbetsorder hur obalansen var innan, och efter utförd arbetsoperation. Samt förevisande av själva ”bobvikten”, och även de andra inmatade vikterna på roterande detaljer i bobviktsuträkningen. På detta sätt undviker man operatörsmissar!

ISO certifiering:
Få företaget är tyvärr ISO-certifierad vad det gäller maskinkontroll och själva hanteringen inom branschen, vilket tyvärr är synd för branschen i sin helhet. Givetvis kan företag ISO-certifiera sig inom balansering!

Vad kan man kräva som kund, eller som företag skyldig att leverera:
Man kan som kund (eller bör!) kräva en bra dokumenterad arbetsorder, eller fråga hur maskinen eller vågen är kalibrerad. Man betalar ju för dessa tjänster en bra peng, och få kan själva kontrollera utförda arbeten hemma i garaget eller lämna in för oberoende mätning, typ ett cylinderlopp etc.

”USA” balanseringar och kostnader i Sverige:
Värt att nämna att de flesta vevaxelbalanseringar i USA görs av enbart vevaxeln. Detta ger givetvis inte en fullständig balansering, och extremt billigt utförda arbeten runt $100 ska man enbart betrakta som grovjobb. Man utgår i många fall från generella vevstakssatser, kolvset och har en bobvikt för flertalet axlar. Man uteblir krysskilar, kamdrev och utgår från att externa delar inte har obalans eller fel toleranser på styrningar. I Sverige ligger priserna på ca; 4.500-6.000 kr beroende på utförande på en komplett V8 axel. Många tycker kanske att priserna är höga för en axelbalansering, men noggranna jobb kräver sin tid och rätt utrustning

Vad ska jag som kund lämna in för delar till en balanseringsverkstad:
Vid inlämning för en balansering vill ett företag ha följande delar inför en bobviktsbalansering; vevaxel, krysskil/ar, oilslinger, triggerenhet, svängdämpare, svängingsdämparbult/bricka, remskiva/or, bultar till remskiva, kamdrev, flexplatta vs svänghjul, tryckplatta, bultar till svänghjul, samtliga vevstakar, ett set kolvringar, ett set vevlager, samtliga kolvar. Eller med andra ord, allt som sitter på vevaxeln vid bruk. Alla delar givetvis rengjorda och väl förpackade i lådor. Se till att få ett fast pris och förslag på pris per telefon om något oin-träffat händer. Se till att vevaxeln blir uppkollat på kast vid mittre ramlagret innan balanseringen, samt kontroll på måtten på ram och vevtappar!

Vad ska jag som kund tänka på inför en investering av en balanseringsmaskin:
Se till att kolla marknaden vad du får för pengarna, och välj en maskin med bra planseparation.

Avslutningsvis:
Jag hoppas att ni tyckt genomgången om vevaxelbalansering har varit lärorikt och jag önskar er lycka till med er inlämning av er egen vevaxel eller investering av en balanseringsutrustning!

Håkan Nordström, Falun den 5 mars 2007

[Arto]

Så jäkla bra, speciellt att vi har hela texten bevarad på forumet 😃