Как устроен коленвал двигателя и для чего он нужен

О двигателях внутреннего сгорания давно всем все известно, а инженеры лишь усложняют механизмы различными электронными начинками. Людям их представляют как какие-то новые технологические открытия и технологический прогресс. Но существует деталь, которая никогда не заменит никакую другую в двигателе внутреннего сгорания это коленчатый вал.

С момента создания двигателя внутреннего сгорания и существует коленчатый вал. Казалось бы, ну что о нем можно рассказать, но современной молодежи приходится постигать все изобретения человечества постепенно, на них и будет рассчитана представленная информация в статье в двух частях. Коленвал принимает на себя усилия, которые передаются от поршней шатуном и преобразуют это усилие в крутящий момент, поэтому коленвал это такая деталь, которая должна быть очень крепкой и жесткой. Даже в наш век пластмассовых и очень хрупких автомобилей, тонких блоков цилиндров, коленвал и сегодня делается из чугуна и стали.

Чугунные коленвалы выливают, а стальные куют. Также у коленвала обязательно упрочняют его рабочие поверхности, рабочие шейки, шатунные шейки. Делают это с помощью термической обработки. Затем эти места шлифуются. У коленвала имеются коренные шейки соединенные с шатунными шейками.

Также у коленвала есть щеки, которые сделаны в противовес шейкам. Они находятся на противоположной стороне. Интересно, что на грузовых авто у коленвалов вообще бывают съемные «щечки»-противовесы. Их прикручивают болтами к коленвалу.

Коренные шейки делаются большего диаметра, чем шатунные, те на которых трутся шатуны. А если на коленвале коренные шейки перекрывают шатунные шейки при взгляде с торца, то такой коленвал будет крепким и жестким, но добиться такого результата не всегда удается.

Намного легче сделать это перекрытием шеек в короткоходном двигателе. Чем меньше ход поршня, тем больше диаметр цилиндра при том же объеме. И тем более крупные клапана можно поставить — улучшается газообмен, а значит работа мотора в целом. Но слишком много уменьшать, укорачивать ход поршня тоже нельзя. Чем меньше ход, тем больше должен быть диаметр цилиндра, если мы хотим сохранить объем.

При уменьшении хода поршня уменьшается диаметр кривошипа коленчатого вала, а значит уменьшается крутящий момент мотора. Из двух двигателей равной мощности короткоходный будет легче и меньше в размерах. В общем, чем больше ход поршня, тем сложнее получить нужную форму камеры сгорания при достаточной степени сжатия.

Из-за увеличения соотношения поверхности к объему камеры сгорания возрастает теплоотдача. При значительном росте быстроходности двигателя сдача газообмена становится затруднительной, а сгорание смеси может не доходить до конца, поэтому длинноходные двигатели имеют обычно лучшую топливную экономичность, а необходимой удельной мощности в них достигают применением турбонаддува. Итак, на коленвале по обе стороны от шатунных шеек есть коренные шейки и коленчатый вал при этом является полноопорным. Если коренные шейки коленчатого вала расположены не по обеим сторонам от шатунной шейки, то коленчатый вал является не полноопорным.

В полноопорном коленвале коренных шеек на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек. Неполноопорных коренных шеек меньше, чем шатунных, но по бокам щеки может быть 2 смещенных на конкретный угол шатунных шейки. Простая конструкция неполноопорного коленвала, а также меньшее количество точек опоры, говорит о высокой степени жесткости и прочности, соответственно и, тяжести. Именно поэтому в 21 веке чаще используют полноопорные коленвалы. Они немного сложнее в производстве, но на выходе легкие и надежные.

Коленвал состоит из: • колен • коренных и шатунных шеек • Щек • Носок • хвостик

 

№	Пояснение
А	Противовесы
1	Шейка коренного подшипника
2	Смазочное отверстие шатунного подшипника
3	Смазочное отверстие коренного подшипника
4	Шатунная шейка

  В современных двигателях в основном полноопорные коленвалы. Также в наше время есть разборные коленчатые валы. С такими коленвалами можно ставить шатуны с неразъемной нижней головкой, а переход от шейки к щеке очень напряженный участок и его делают по радиусу. Такая конструкция делает так, что трещины появляются реже и поломаться коленвал не сможет.

Также на коленвал надеваются подшипники коренные и шатунные, подшипники скольжения. Сейчас применяются разборные тонкостенные вкладыши. Вкладыши делают из стальной ленты.

На эту ленту наносится специальный слой — антифрикционный сплав, а чтобы эти вкладыши не проворачивались в опорах коленвала и головках шатуна, они имеют выступ и этим выступом они фиксируются в канавках.

Чтобы коленвал не смещался по оси, ставятся осевые подшипники — осевые упорные подшипники скольжения. Также в коленвале просверлены отверстия, чтобы масло проходило сквозь него. Во время работы подшипники коленвала испытывают огромную нагрузку поэтому даже если двигатель хоть немного поработает без масла внутри, он уже может заклинить или сломаться.

Поэтому к шейкам коленвала подведена подача масла и оно постоянно подается на эти шейки под небольшим давлением. А вот к заднему концу коленвала крепится маховик. Маховик — это большой диск из чугуна вокруг маховика, где надето кольцо в виде шестерни с зубьями. Эти зубья нужны для того, чтобы их проворачивал стартер при запуске.

Стартер крутит маховик и маховик крутит коленвал — двигатель запускается. Но в двигателях, где много цилиндров типа v8, там рабочий ход поршней происходит одновременно и более сбалансированно сразу в нескольких цилиндрах. Поэтому в таких двигателях крутящий момент более равномерный и маховик по весу можно сделать легче. Но все равно, каким бы прочным ни сделали коленвал, он все равно будет подвергаться самым большим нагрузкам.

Крутильные колебания Крутильные колебания — это постоянное закручивание и раскручивание с одной частотой. Если частоты крутильных колебаний совпадут с внешними силами, то наступает резонанс — нагрузки увеличиваются на коленвал, и он просто трескается. Обычно коленвал лопается в месте соединения щеки с коренной шейкой.

Раньше двигатели старой конструкции так и ломались. Современные коленвалы обладают большой жесткостью, а резонансные частоты распределены так, что они находятся за пределами частот вращения валов двигателя. Но все равно в двигателях применяют гашения крутильных колебаний — гасительно-крутильных колебаний, которые нужны, чтобы снизить виброактивность до приемлемого уровня. Чаще всего это делается так: Шкиф коленвала крепится на специальный упругий материал. Нф внутреннюю и внешнюю часть наносится специальный упругий материал. Этот материал нужен чтобы поглотить эти вибрации. Вибрация гасится за счет трения внутри. Большинство современных двигателей имеют двухмассовый маховик. Он значительно уменьшает вибрации и гасит крутильные колебания коленвала. Сейчас вообще придумали стартер генератор в одном корпусе. Двигатель — это как живой организм — при поломке хотя бы одной запчасти, он уже не запустится.

Ось коленвала Ось коленвала — это как бы коренные шейки, они проходят ровно по центру, а шатунные шейки крепят на себя шатуны. Шатунные шейки по отношению к оси вала немного смещены и держатся с помощью щек. Шатунных шеек столько же, сколько и цилиндров. На v-образных моторах на одну шейку опирается 2 цилиндра, а бывает на v-образном цилиндре одна шейка соединена с одним шатуном. Но в таком случае соединенные шейки сдвигаются на 18 градусов по отношению друг к другу. Щеки имеют 2 назначения — они соединяют шейки, а также являются противовесом, чтобы уравновесить шатуны и шатунные шейки. Если бы такого противовеса не было, то была бы сильная вибрация. Если на высокооборотном двигателе появилась такая вибрация, то это означает, что двигатель сломался.

Чтобы нагрузки были меньше на месте соединения шеек эти отрезки делаются в форме галтели, то есть переходят по закругленной форме от шейки к щеке и если щеки и шейки правильно расположить относительно друг друга, то это даст эффективную работу. Равновесие двигателя без колебаний и вибрации Коренные шейки по размеру больше шатунных, и они служат как осью, так и опорой кривошипно-шатунного механизма. Нагрузки передаются мотору от коленвала через коренные шейки, которые и опираются на коренные подшипники. Коренные подшипники находятся в картере двигателя. Чтобы масло поступало к запчастям, внутри коленвала есть каналы. Масло поступает по каналам, подшипникам и смазывает их. Спереди коленвала вращается его носок — носок вала. Он вращает газораспределительный механизм, то есть шестерни распредвалов, а задняя часть вращает маховик и коробку передач. На носке коленвала есть гаситель колебаний. Это простое устройство представляет из себя резиновую прокладку, соединительные пружины и упругий материал, чаще всего силиконовую жидкость. Этот гаситель колебаний уменьшает крутильные колебания вала.

В дизельных авто ставятся цельные коленвалы. Сборные коленвалы тоже применялись, но для высоко оборотистых моторов. Так они и не прижились. После того как коленвал вылили из чугуна или выковали из стали его обрабатывают на токарном станке и балансируют. Поршневой двигатель внутреннего сгорания в него подается бензин. Смесь воспламеняется и эту поступательную энергию нужно преобразовать во вращательную. Именно для этого и придуман коленвал.

Сталь, из которой делается коленвал легируется с хромом и молибденом. Поэтому коленвал такой прочный. Коленвал находится в нижней части двигателя и снизу прикрыт картером — крышкой. Картер заполнен моторным маслом. Вал крепится на подшипниках. Они нужны, чтобы его держать, и чтобы вал не смещался. А в оппозитных двигателях subaru коленчатый вал располагается выше, прямо по центру двигателя.

Когда двигатель работает, поршни в нем перемещаются не сразу все вместе. Пока одни опускаются, другие поднимаются. Это обеспечивает плавную работу двигателя. Во время вращения вал может войти в резонанс и разрушится, но щеки на коленвале не позволяют этому произойти. Поршень при работе выталкивает шейку, которая тем самым и проворачивает коленвал, а другая шейка, смещенная относительно предыдущей шейки под действием вращения, поворачивается тоже.

Каждая из шатунных шеек расположены под углом 90 градусов по сравнению с рядом стоящими. Бывают и спортивные коленвалы. У них другая форма шатунных шеек и из-за этого происходит быстрый ход поршня. У обычного коленвала шейки круглой формы, а у спортивного слегка вытянутая. По сути, коленвал это просто кусок очень качественной стали, правильно отточенной, проточенной и обработанной. Но без него никак. Коленвал крутит коробку передач, генератор, систему ГРМ, полуоси, распредвалы, карданные валы, не напрямую конечно, но от него идет все усилие. Шатунная шейка, расположенная между двумя щеками (ее еще называют колено). Она является опорой для шатунов. Колена располагаются в зависимости от числа расположения и порядка работы цилиндров. Колено должно обеспечивать уравновешенность двигателя, равномерность воспламенения, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты. Вот как происходит смазка коленчатого вала внутри двигателя: Коренные и шатунные шейки включены в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. Каждой опоре коренной шейки обеспечивается индивидуальный подвод масла от общей магистрали. Далее масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам. Разборные коленвалы бывают на квадроциклах, мотоциклах, а на автомобилях только не разборные коленвалы. Конечно, коленвал ремонтируется только балансировкой или рихтовкой восстановлением поверхности шеек задранных шеек задирами, но если образовалась трещина, то коленвал уже не годный и его следует попросту выбросить.

Вышеупомянутые галтели, то есть переход от шейки к щеке делается галтелью, то есть с радиусом закругления. Чтобы сделать коленвал еще прочнее, переходы в виде галтели удлиняют коленвал, поэтому эти переходы делают с углублением в шейку или щеку. Поэтому даже в такой простой детали, которая для многих ничего не значит в плане важности в двигателе, но это настоящее сердце двигателя. Спереди на коленвал крепится шкив, провода вспомогательных агрегатов, таких как генератор, например. Также коленвал вращает шестерни распредвалов и вращает гасителя крутильных колебаний. Это словно сердце у человека — сломается, и уже ничего не будет вращаться и крутиться. Друзья, напоминаем, что установка ГБО в Николаеве по-прежнему наиболее качественная и недорогая в сервисном центре Сервис Газ Николаев. Мы ждем вас по адресу улица Китобоев 2/7, а связаться с нами можно по телефонам: +38 (063) 735-22-88 +38 (066) 735-22-88 +38 (097) 735-22-88 Начните экономить на топливе уже сегодня! Рекомендуем посмотреть видео:

что это такое и какую функцию он выполняет?

Двигатель внутреннего сгорания — это сердце любого современного автомобиля.

Этот агрегат состоит из нескольких основных элементов:

• цилиндров;
• поршней;
• коленчатого вала;
• маховика.

Все вместе они образуют кривошипно-шатунный механизм. Кривошип, он же коленчатый вал (Crank Shaft) или попросту — коленвал, выполняет весьма важную функцию — преобразует поступательное движение, создаваемое поршнями, в крутящий момент. Когда на тахометре стрелка приближается к 2000 оборотов в минуту, это говорит о том, что коленвал совершает именно такое количество оборотов. Ну а дальше этот момент передается через сцепление на трансмиссию, а от нее на колеса.

Устройство

Как известно, поршни в двигателе перемещаются неравномерно — одни находятся в верхней мертвой точке, другие в нижней. Поршни связаны с коленвалом с помощью шатунов. Чтобы обеспечить такое неравномерное перемещение поршней коленвал, в отличие от всех других валов в автомобиле — первичного, вторичного, рулевого, газораспределительного, — имеет особую искривленную форму. Поэтому он и назван кривошипом.

Основные элементы:

• коренные шейки — расположены по оси вала, они при вращении не смещаются и находятся в картере двигателя;
• шатунные шейки — смещены от центральной оси и во время вращения описывают круг, именно к ним на шатунных подшипниках крепятся шатуны;
• хвостовик — на нем закреплен маховик;
• носок — на нем крепится храповик, которым прикручен шкив привода ГРМ — на шкив надевают ремень генератора, он же, в зависимости от модели, приводит во вращение лопасти насоса ГУРа, вентилятора кондиционера.

Также важную роль выполняют противовесы — благодаря им вал может по инерции вращаться. Кроме того, в шатунных шейках просверлены масленки — масляные каналы, по которым поступает моторное масло для смазки подшипников. В блоке мотора коленвал крепится с помощью коренных подшипников.

Раньше часто применялись сборные коленвалы, однако от них отказались, так как из-за интенсивного вращения в местах соединения составных частей возникают огромные нагрузки и ни один крепеж не может их выдержать. Поэтому сегодня применяют в основном полноопорные варианты, то есть вырезанные из одного куска металла.

Процесс их производства довольно сложный, ведь нужно обеспечить микроскопическую точность, от которой будет зависеть работоспособность двигателя. При производстве используют сложные компьютерные программы и лазерное измерительное оборудование, способное определить отклонение буквально на уровне сотых частей миллиметра. Также огромное значение имеет точный расчет массы коленвала — ее вымеряют до последнего миллиграмма.

Если описывать принцип действия коленвала, то он полностью соответствует фазам газораспределения и тактам работы 4-тактного ДВС, о которых мы уже ранее рассказывали на Vodi.su. То есть, когда поршень находится в верхней точке, сочлененная с ним шатунная шейка тоже находится над центральной осью вала, и по мере вращения вала перемещаются все 3-4, а то и 16 поршней. Соответственно, чем больше цилиндров в двигателе, тем более замысловатую форму имеет кривошип.

Сложно представить себе, какой размер имеет коленчатый вал в двигателе карьерных самосвалов, о которых мы тоже рассказывали на нашем сайте Vodi.su. Например на БелАЗе 75600 установлен двигатель объемом 77 литров и мощностью 3500 л.с. Мощный коленвал приводит в движение 18 поршней.

Шлифовка коленвала

Коленвал — вещь очень дорогая, тем не менее из-за трения он со временем приходит в негодность. Чтобы не покупать новый, его шлифуют. Работу эту могут выполнять только высококлассные токари, у которых есть соответствующее оборудование.

Вам же нужно будет приобрести комплект ремонтных шатунных и коренных вкладышей. Вкладыши продаются практически в любом магазине запчастей и идут под обозначениями:

• Н (номинальный размер) — соответствуют параметрам нового кривошипа;
• Р (Р1, Р2, Р3) — ремонтные вкладыши их диаметр на несколько миллиметров больше.

Исходя из размера ремонтных вкладышей, токарь-моторист точно измеряет диаметр шеек и подгоняет их под новые вкладыши. Для каждой модели определен шаг ремонтных вкладышей.

Вы же продлить срок службы коленчатого вала можете путем применения качественного моторного масла и своевременной его замены.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Коленчатый вал — что это такое

Коленчатый вал – это одна из самых важных деталей любого двигателя. Она строго индивидуальна для каждой модели автомобиля и в процессе работы притирается к конкретному двигателю.

1. Что такое коленчатый вал, его основные задачи?

Коленчатый вал (коленвал) – это главный элемент двигателя автомобиля, являющийся частью кривошипно-шатунного механизма, который преобразует энергию сгорающих в цилиндрах двигателя газов в механическую энергию.

Главная задача коленчатого вала – преобразовать возвратно-поступательные движения поршней двигателя в крутящий момент, который через трансмиссию передаётся на колёса автомобиля. Одной из основных технических характеристик коленчатого вала, как и всего двигателя, является радиус кривошипа. Это расстояние от осей коренных шеек (шейки, в которых вращается коленвал в цилиндровом блоке) к осям шатунных шеек (шейки, которые вращаются внутри большой головки шатуна). Удвоенный радиус кривошипа являет собой длину хода поршня, которая определяет объём цилиндров. Если изменить длину радиуса кривошипа при неизменном диаметре цилиндра, это приведёт к изменению объёма цилиндров. Эту зависимость часто используют, чтобы менять технические характеристики всего двигателя в определённом направлении.

Подбирая соотношение длины хода поршня и диаметра цилиндра, двигатель можно сделать длиноходным (ход поршня превышает диаметр цилиндра) или короткоходным (диаметр цилиндра больше, чем ход поршня). Короткоходные двигатели дают возможность повысить мощность за счёт увеличения скорости вращения. А длиноходные двигатели более экономичны и обеспечивают высокий крутящий момент на низких оборотах.

При изменении параметров коленчатого вала происходит изменение всех параметров двигателя, поэтому нужно быть предельно осторожным, тюнингуя свой автомобиль, так как технические характеристики часто меняются не в лучшую сторону.

2. Материалы, из которых изготовлен коленчатый вал.

Когда двигатель работает, на коленчатый вал действую сильные нагрузки. Его надёжность определяется конструкцией и материалом, из которого он изготовлен. Этот элемент двигателя, как правило, имеет цельную структуру. А потому материалы для него должны быть максимально прочными, потому что от прочности коленчатого вала будет зависеть работа всей системы.

В качестве материалов для изготовления коленвалов используют углеродистую и легированную сталь либо чугун высокой прочности. Коленвал можно изготовить методом литья, методом ковки из стали или методом точения. Заготовки получают способом горячей штамповки или способом литья. Очень важно, как расположены волокна материалов в заготовках. Чтобы не допустить их перерезания в дальнейшей обработке, применяются гибочные ручьи. Когда заготовка готова, её дополнительно обрабатывают под высокой температурой и очищают от окалины (дробомётной машиной или методом травления).

Материал и способ производства коленвала подбирается в зависимости от типа и класса автомобиля.

1. В серийных моделях коленвал производят из чугуна методом литья. Это даёт возможность уменьшить себестоимость производства и уложиться в указанные расчёты.

2. Более дорогие спортивные модели оснащают кованным стальным коленвалом. Подобные детали имеют множество преимуществ над литыми по габаритам, весу и прочности, а потому всё чаще применяются в автомобилестроении.

3. Для самых дорогих двигателей коленвал вытачивают из цельного стального куска. При этом значительная часть материала попросту становится отходами.

3. Конструкция коленчатого вала.

Конструкция коленчатого вала определяются количеством цилиндров, их конфигурацией и порядком работы, от чего зависит расположение и количество коренных и шатунных шеек. Например, в двигателях V6 присутствует небольшое угловое смещение шатунных шеек по длине вала. В американской версии двигателя V8 коленвал напоминает крест, а в европейской версии V8 для спортивных автомобилей коленвал плоский. Несмотря на всё это, конструкция разных коленчатых валов очень похожа. Конструктивно коленчатый вал состоит из таких основных элементов:

1. Коренные шейки – опорная шейка, которая находится в коренном подшипнике (располагается в картере двигателя).

2. Шатунные шейки – опорные шейки, которые связывают коленвал с шатунами (в них проходят масленые каналы для смазки) и служат опорой для шатунов.

3. Щёки вала – элемент, который связывает между собой коренные и шатунные шейки.

4. Носок (выходная передняя часть вала) – часть, на которую крепится зубчатое колесо либо шкив отбора мощности, соединяющиеся с газораспределительным механизмом, распределительным валом, гасителем крутильных колебаний, вспомогательными узлами и элементами.

5. Хвостик (выходная задняя часть вала) – часть, которая соединяется с маховиком или шестернёй отбора мощности.

6. Противовесы – элемент коленвала (по сути, продолжение щеки в противоположную сторону от шатунных шеек), который отвечает за разгрузку коренных шеек от сил инерции нижних частей шатунов и неуравновешенных масс кривошипа и обусловливают плавную работу двигателя.

7. Подшипники скольжения – обеспечивают вращение коленчатого вала на опорах. Подшипники являют собой тонкостенные вкладыши, изготовлены из стальной ленты с антифрикционным слоем. Вкладыши фиксируются в опоре выступом, который не позволяет им перекручиваться или за счёт тугой посадки. Наличие смазки обеспечивает простое вращение в подшипниках на протяжении долгого времени.

8. Упорный подшипник скольжение – элемент, который не допускает осевых перемещений коленчатого вала. Он устанавливается на крайнюю коренную шейку или на среднюю коренную шейку. Количество коренных шеек, обычно, превышает количество шатунных на единицу (такой коленвал называют полноопорным) и они имеют больший диаметр.

Коленом называют шатунную шейку, которая располагается между двумя щеками. Положение колен определяется особенностями работы двигателя, положением его цилиндров и должно обеспечивать его уравновешенность, минимальные колебания и минимальные крутильные моменты.

Место перехода шейки к щеке – это самое нагруженное место в конструкции коленвала. Для того, чтобы снизить напряжение на это место, переход делают с галтелью (радиусом закругления). Галтели увеличивают длину вала и для снижения этого значения их углубляют в шейку или щеку. Все коренные и шатунные шейки интегрированы в смазочную систему двигателя. Эти элементы смазываются под давлением. Подвод масла организован к каждой из коренных шеек от общей магистрали в индивидуальном порядке. А к шатунным шейкам масло попадает по каналам в щеках.

4. Обслуживание коленчатого вала.

Коленчатый вал, как и любая деталь автомобиля требует периодического обслуживания. Для этого нужно уметь его снимать и устанавливать обратно.

Снятие коленчатого вала производится в такой последовательности:

1. Демонтируется двигатель из автомобиля, а потом из него снимаются все элементы.

2. Двигатель переворачивается коленвалом к верху. Крышки коренных подшипников отличаются, поэтому необходимо запомнить их положение.

3. Снимаются крышки коренных подшипников.

4. Поднимается коленвал, а заднее уплотнительное кольцо снимается.

5. Снимаются коренные вкладыши с крышек коренных подшипников и блока цилиндров.

После снятия производится проверка коленчатого вала.

Алгоритм проверки коленчатого вала:

1. Промыть бензином все составляющие и просушить деталь.

2. Тщательно осмотреть коленвал на наличие негативных следов от использования (трещины, сколы, сильный износ). Если же коленвал признан непригодным для дальнейшей эксплуатации, то придётся приобрести новый.

3. Прочистить, промыть и продуть сжатым воздухом все каналы для масла, предварительно открутив пробки.

4. Если на шатунных шейках обнаружены задиры или царапины, то их необходимо отшлифовать и отполировать. После этого опять следует продуть воздухом масляные каналы.

5. Осмотреть вкладыши коренных подшипников. Если на них есть дефекты, то их необходимо заменить на новые.

6. Осмотреть маховик и при обнаружении на нём дефектов, маховик стоит заменить.

7. Осмотреть подшипник носка и, если на нём есть негативные следы эксплуатации, то его нужно выпрессовать и запрессовать новый.

8. Осмотреть сальник, который находится в крышке распределительных звёздочек и при необходимости заменить эту деталь. При большом пробеге автомобиля сальник меняют в обязательном порядке.

9. Сменить и обжать набивку заднего уплотнения коленвала.

10. Проверить резиновые уплотнители, которые расположены в держателе набивки. Если они непригодны для дальнейшего использования, то их нужно заменить.

После проверки коленчатый вал необходимо установить обратно. Установка коленчатого вала производится в обратной последовательности к его снятию. Перед установкой нужно обязательно смазать все шейки и другие элементы коленвала моторным маслом. После установки следует проверить, что коленчатый вал вращается легко и плавно. В противном случае придётся его опять снять и установить заново, добиваясь плавности хода.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Коленчатый вал двигателя (коленвал): работа, устройство, вращение

Коленчатый вал или, как часто говорят автомобилисты, «коленвал» – это одна из самых значительных (и не только по размеру) и ответственных деталей современного двигателя. Он располагается в нижней части блока цилиндров, снизу его закрывает картер – поддон двигателя, заполненный моторным маслом.

Как выглядит

Как видно на фото, этот элемент имеет довольно сложную форму. Его основными составными частями являются:

• коренные шейки;
• шатунные шейки;
• щеки;
• противовесы.

Коренные (опорные) шейки служат для опоры коленвала в так называемых «постелях». В них крепятся не смещающиеся в процессе работы подшипники, обеспечивающие вращение. Поскольку на коренные шейки приходятся более значительные нагрузки, их диаметр больше, чем у шатунных.

Шатунные шейки (колена) – это опорные поверхности шатунов. С учетом порядка работы цилиндров колена смещаются относительно оси вращения на определенные углы.

Если коленчатый вал сконструирован так, что по обе стороны от каждой шатунной шейки находятся опорные, то он называется полноопорным, в противном случае – неполноопорным. В современных автомобильных двигателях наибольшее распространение имеют именно полноопорные коленвалы.

Колена соединены между собой щеками. Противовесы, являющиеся продолжениями щек в сторону противоположную колену, уравновешивают центробежные силы, возникающие при вращении. Внутри коленвала имеется масляные каналы, при помощи которых происходит смазка шатунных шеек.

Из каких материалов и как изготавливается

Материал и технология производства зависят от класса и назначения автомобиля:

1. Для стандартных серийных автомобилей коленчатый вал отливается из чугуна, этим достигается минимальная себестоимость производства.
2. Коленвал более мощных и спортивных машин кованый и изготовлен из стали. По сравнению с чугунным он обладает улучшенными характеристиками по таким параметрам, как габариты, вес и прочность.
3. Самый дорогостоящий вариант, использующийся в люксовых моделях, – коленчатый вал, выточенный из цельного куска стали.

Место перехода щек в шейки является самым нагруженным, так как здесь концентрируются максимальные напряжения. Для того чтобы разгрузить соединение, его выполняют с полукруглым переходом (галтелью). Как правило, галтели делают двойными с промежуточным технологическим пояском. Такое конструктивное решение позволяет сохранить максимальное значение активной площади шеек – поверхности, находящей под вкладышами.

Как раз по причине возникновения высоких нагрузок в соединениях, не нашел широкого применения коленчатый вал составной конструкции, в котором отдельные части соединены между собой крепежом.

Для чего необходим

При помощи кривошипно-шатунного механизма двигателя возвратно-поступательное движение поршней цилиндров двигателя переходит во вращательное движение и передается через трансмиссию к колесам автомобиля. Коленчатый вал как раз и нужен для того чтобы выполнить такое превращение. При работе каждый из поршней четырехтактного двигателя постоянно находится в одном из тактов:

• впуск;
• сжатие;
• рабочий ход;
• выпуск.

В фазе рабочего хода поршень толкает связанный с ним шатун, а тот, в свою очередь, смещает коленчатый вал. Так реализуется вращение. Следующий по порядку работы цилиндров двигателя поршень в это время сжимает горючую смесь и после ее воспламенения толкает свой шатун, в результате чего коленчатый вал непрерывно вращается.

Маховик

К заднему, если смотреть со стороны расположения ремней/цепей механизма газораспределения, концу коленвала через фланец при помощи болтов крепится маховик – массивный чугунный диск с напрессованным зубчатым венцом (см. фото). Для того чтобы маховик не смещался и не нарушалась балансировка, предусмотрены центровочные штифты или специальные болты, расположенные несимметрично. Для предотвращения утечек масла на фланец маховика устанавливается дополнительное уплотнение (сальник).

Маховик накапливает энергию, необходимую для поддержания равномерного вращения в промежутках между воспламенениями горючей смеси в цилиндрах и выводит поршни из мертвых точек (крайних верхних и нижних положений поршня в цилиндре). Зубчатый венец маховика связан с шестерней стартера. При пуске двигателя маховик проворачивается стартером, придавая валу начальное вращение. Наконец, именно через маховик на узлы и агрегаты трансмиссии передается вращательное движение.

Обычно для контроля правильности установки фаз газораспределения на маховике имеются метки, указывающие положение первого поршня в верхней мертвой точке.

Носок

В передней части коленвала, называемой «носком», устанавливается шкив или шестерня привода газораспределительного механизма, элементов системы охлаждения и других агрегатов (см. фото). Носок уплотняется кольцевой манжетой (сальником). Кроме того, с внешней стороны носка в крышке двигателя устанавливается пылеотражатель, препятствующий проникновению загрязнений в картер.

Коленчатый вал двигателя

 

Коленчатый вал двигателя воспринимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, передаваемые шатунами, и преобразуем их в крутяший момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя.

Коленчатые валы двигателя изготовляются штамповкой из средне углеродистых легированных сталей и литьем из модифицированного магнием чугуна в зависимости от конструктивных и технологических  особенностей коленчатых валов.

Устройство коленчатого вала 

Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, к которым крепятся противовесы (могут быть отлитыми как одно целое с налом) переднего конца коленчатого вала, на котором имеются посадочный поясок крепления газораспределительного зубчатого колеса и шкива. На заднем конце коленчатого вала имеется маслоотражательный гребень, маслосгонная резьба и фланец (может отсутствовать) для крепления маховика. В торце имеется гладкое отверстие иод подшипник дли опоры ведущего вала коробки передач. В коренных шейках для масляных каналов выполнены отверстия пол углом к пустотелым шатунным шейкам, гле масло дополнительно очищается под действием центробежных сил.

Форма коленчатого вала

Форма коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы и тактностъю двигателя. В большинстве случаев применяют полноопорные коленчатые валы, т.к. каждая шатунная шейка расположена между коренными. Для повышения износостойкости поверхностный слой коренных и шатунных шеек подвергают закалке на глубину 3—4 мм с нагревом ТВЧ. После термической обработки шейки валов, проводят шлифование шеек и полируют. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек. Перед капитальным ремонтом двигателя проводят исследование дефектов коленчатого вала. После чего составляют технологическую последовательность ремонта по устранению дефектов коленчатого вала. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коленчатые валы двигателя:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — двигателя ЯМЗ — 236; в — КамАЗ-740; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловитель; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5— масло отражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8  — щека; 9 — гайка; 10 и 15 — съемные противовесы; 11 —  распрелелтельное зубчатое колесо;  12— установочный штифт; 13 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 — винт: 16 — шпонка; А — величина перекрытия шеек.

Коленвал как один из важнейших узлов двигателя автомобиля + видео » АвтоНоватор

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) сам по себе не может стронуть с места автомобиль, потому что поршни способны только на поступательное движение, которое должно быть преобразовано через коленвал в крутящий момент, обязательный для трансмиссии. Иными словами, последний служит передачей между ДВС и ведущими колесами, если не принимать во внимание ряд других узлов и механизмов.

Из чего состоит коленвал

Как известно, гениальность – в простоте, и коленвал является ярким тому примером, так как устройство данного автомобильного узла не отличается сложностью, а эффективность его чрезвычайно высока. Именно этот элемент кривошипно-шатунного механизма, выполненный из стали или чугуна, несет на себе основную нагрузку вращения колес, передавая им энергию двигателя. Составлен вал из ряда колен (число их соответствует числу цилиндров ДВС), каждое из которых состоит из двух щек и соединяющей их шатунной шейки. Между собой колена связаны коренными шейками, снабженными одноименными подшипниками.

Преобразование поступательного движения в крутящее происходит за счет того, что оси шеек, соединенных через подшипники с шатунами, не совпадают с осью вращения всего вала. К слову, во избежание возникновения центробежных сил во время работы узла щеки с противоположной стороны от шатунных шеек утяжелены противовесами. Таково устройство коленчатого вала в целом, если не рассматривать маховик, устанавливаемый на одном конце узла, и соединение через ведомый диск с коробкой передач на другом конце.

Как работает коленчатый вал двигателя

Итак, в камерах двигателя внутреннего сгорания, после воспламенения нагнетенного туда горючего, образуются газы, которые, расширяясь, толкают поршни. Те, в свою очередь, оказывают воздействие на присоединенные к ним шатуны через кинематическую пару (бронзовая втулка и палец, тончайший зазор между ними заполнен маслом, подающимся сквозь отверстие во втулке). Шатун нижней головкой через подшипник соединен с шейкой колена, расположенного на валу, и каждое движение поршня, таким образом, проворачивает весь коленчатый вал двигателя.

Чтобы крутящий момент был передан на трансмиссию без ослабления, каждую коренную шейку охватывает специальный подшипник коленвала, состоящий из двух половинок, установленных внутри крышек картера. В последнем предусмотрены ячейки для вращающихся колен, с отверстиями для шатунов в верхней части и поддоном для масла в нижней. Между ячейками, по числу опорных шеек, располагаются подшипники, у каждого вместо элементов качения с внутренней стороны имеется канавка для масла.

Чтобы масло не вытекало из картера, на оба конца вала устанавливаются сальники, которые также имеются с каждой стороны от опорных подшипников.

Шестерня коленвала и ее значение

Когда картер полностью собран, снаружи устанавливается сальник, а затем – шестерня коленвала. Необходима она для того, чтобы через зубчатый ремень или непосредственно через шестерню распределительного вала происходила его синхронизация с работой коленчатого вала. В свою очередь распредвал посредством установленных на нем кулачков с определенной периодичностью открывает и закрывает клапаны газораспределительного механизма (ГРМ). Это необходимо для своевременной подачи в цилиндры ДВС топлива и отвода газов после его сгорания.

Если используется ременная передача, она попутно охватывает шкив насоса охлаждающей жидкости. К слову, натяжение ремня должно быть строго отрегулировано, для этого предусмотрен специальный ролик. Если у шестерни вдруг обнаружится люфт, проверьте, насколько надежно сидит в своем гнезде шпонка коленвала. Даже после того, как последняя будет вынута, шестерня при натянутом ремне должна сидеть достаточно плотно. Если люфт продолжается, значит, произошла деформация посадочного места, и не остается ничего другого, кроме как поменять вал. То же самое, если разбивает гнездо под шпонку.

 

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Коленвал — основа поршневого двигателя

Про коленвал слышали, конечно, все. Но, вероятно, не каждый автолюбитель четко представляет себе, что это такое и для чего он нужен. А некоторые даже толком не знают, как он выглядит и где находится. Между тем это важнейшая деталь, без которой невозможна нормальная работа поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС). 

Деталь эта, нужно заметить, довольно тяжелая и дорогостоящая, а ее замена — дело весьма хлопотное. Поэтому инженеры не оставляют попыток создать альтернативные облегченные ДВС, в которых можно было бы обойтись без коленвала. Однако существующие варианты, например, двигатель Фролова, еще слишком сырые, поэтому о реальном использовании подобного агрегата говорить пока очень рано.

Назначение

Коленчатый вал является составной частью ключевого узла ДВС — кривошипно-шатунного механизма (КШМ). В состав механизма входят также шатуны и детали цилиндро-поршневой группы. 

При сгорании воздушно-топливной смеси в цилиндре двигателя образуется сильно сжатый газ, который в фазе рабочего хода выталкивает поршень к нижней мертвой точке. 

Шатун одним концом при помощи поршневого пальца соединен с поршнем, а другим — с шатунной шейкой коленвала. Возможность соединения с шейкой обеспечивает съемная деталь шатуна, именуемая крышкой. Так как шатунная шейка смещена относительно продольной оси вала, то, когда шатун толкает ее, вал поворачивается. Получается нечто напоминающее вращение ногами педалей велосипеда. Таким образом возвратно-поступательные движения поршней преобразуется во вращение коленвала. 

На одном из концов коленчатого вала — хвостовике — монтируется маховик, к которому прижимается диск сцепления. Через него вращательный момент передается первичному валу коробки передач и далее через трансмиссию — на колеса. Кроме того, массивный маховик за счет своей инерционности обеспечивает равномерность вращения коленвала в промежутках между рабочими тактами поршней. 

На другом конце вала — его называют носок — размещают шестерню для ремня ГРМ, посредством которого вращение передается распредвалу, а тот, в свою очередь, управляет работой газораспределительного механизма. Этот же привод во многих случаях запускает еще и водяную помпу. Здесь же обычно находятся шкивы привода вспомогательных агрегатов — насоса ГУР (гидроусилителя руля), генератора, кондиционера. 

Конструкция

Каждый конкретный коленчатый вал может иметь свои конструктивные особенности. Тем не менее можно выделить общие для всех элементы.

Те участки, которые находятся на основной продольной оси вала, называются коренными шейками (10). На них коленвал опирается при установке в картер двигателя. Для монтажа используются подшипники скольжения (вкладыши).

Шатунные шейки (6) располагаются параллельно основной оси, но смещены относительно нее. В то время как вращение коренных шеек происходит строго по основной оси, шатунные шейки движутся по окружности. Это те самые колена, благодаря которым деталь получила свое название. Они служат для подсоединения шатунов и через них принимают возвратно-поступательные движения поршней. Здесь также используются подшипники скольжения. Количество шатунных шеек равно количеству цилиндров в двигателе. Хотя в V-образных моторах на одну коренную шейку зачастую опирается два шатуна.

Чтобы компенсировать центробежные силы, возникающие при вращении шатунных шеек, у них в большинстве случаев, хотя и не всегда, имеются противовесы (4 и 9). Они могут располагаться с обеих сторон шейки либо только с одной. Наличие противовесов позволяет избежать деформации вала, которая может вызывать неправильную работу двигателя. Нередки случаи, когда изгиб коленчатого вала приводит даже к его заклиниванию.

Так называемые щеки (5) соединяют между собой коренные и шатунные шейки. Они также выполняют роль дополнительных противовесов. Чем больше высота щек, тем дальше от основной оси находятся шатунные шейки, а следовательно, выше крутящий момент, но ниже максимальное число оборотов, которое способен развить двигатель.

На хвостовике коленвала находится фланец (7), к которому крепится маховик.

На противоположном конце имеется посадочное место (2) для шестерни привода распредвала (ремня ГРМ).

В некоторых случаях на одном из концов коленвала имеется готовая шестерня для привода вспомогательных агрегатов.

Коленвал монтируется в картере двигателя на посадочные поверхности с использованием коренных подшипников, которые сверху фиксируются крышками. Упорные кольца возле коренных шеек не дают валу смещаться вдоль своей оси. Со стороны носка и хвостовика вала в картере двигателя имеются сальники. 

Для подачи смазки к коренным и шатунным шейкам в них имеются специальные масляные отверстия. Через эти каналы получают смазку так называемые вкладыши (подшипники скольжения), которые размещаются на шейках.

Производство

Для изготовления коленчатых валов используют высокопрочные марки стали и специальные виды чугуна с добавлением магния. Стальные валы производятся обычно методом штамповки (ковки) с последующей термической и механической обработкой. Для обеспечения поступления смазки просверливаются специальные масляные каналы. На конечном этапе производства производится динамическая балансировка детали для компенсации центробежных моментов, возникающих во время вращения. Вал уравновешивается и таким образом исключаются вибрации и биения в процессе вращения.

Изделия из чугуна изготавливают путем высокоточного литья. Чугунные литые валы дешевле, к тому же, такой способ производства облегчает создание отверстий и внутренних полостей.

В некоторых случаях коленвал может иметь разборную конструкцию и состоять из нескольких частей, но в автомобилестроении такие детали практически не используются, если не считать мототехники. 

Какие проблемы могут возникнуть с коленвалом

Коленвал — одна из наиболее нагруженных деталей автомобиля. Нагрузки имеют в основном механический и тепловой характер. Кроме того, свое негативное воздействие оказывают агрессивные вещества, например, отработанные газы. Поэтому, даже несмотря на высокую прочность металла, из которого изготавливают коленчатые валы, они подвержены естественному износу. 

Усиленному изнашиванию способствует злоупотребление высокими оборотами двигателя, применение несоответствующей смазки и в целом пренебрежение правилами технической эксплуатации.

Изнашиваются вкладыши (особенно коренные подшипники), шатунные и коренные шейки. Возможно искривление вала с отклонением от оси. А так как допуски здесь очень малы, то даже небольшая деформация может нарушить нормальную работу силового агрегата вплоть до заклинивания коленвала. 

Проблемы, связанные с вкладышами («прикипание» к шейке и задиры шеек) составляют львиную долю всех неисправностей коленвалов. Чаще всего они возникают из-за дефицита масла. Прежде всего в таких случаях нужно проверить систему смазки — масляный насос, фильтр — и сменить масло.

Вибрация коленвала обычно вызвана плохой балансировкой. Другой возможной причиной может быть неравномерное сгорание смеси в цилиндрах.

Иногда могут появиться трещины, которые неизбежно завершатся разрушением вала. К этому могут привести заводской брак, что весьма редко, а также накопленное напряжение металла или нарушение балансировки. Велика вероятность, что причина появления трещин — воздействие сопрягаемых деталей. Треснувший вал ремонту не подлежит.

Всё это нужно учитывать перед заменой или ремонтом коленвала. Если не найти и не устранить причины проблем, в скором времени, всё придется повторить вновь.

Выбор, замена, ремонт

Чтобы достать коленвал, придется демонтировать мотор. Затем снимаются крышки коренных подшипников и шатунов, а также маховик и упорные кольца. После чего коленвал вынимается и производится его дефектовка. Если деталь ранее ремонтировалась и уже выбраны все ремонтные размеры, то ее придется заменить. Если же степень изношенности позволяет, вал очищают, особое внимание уделяя масляным отверстиям, а затем приступают к ремонту.

Изношенность и задиры на поверхности шеек устраняются шлифовкой под подходящий ремонтный размер. Процесс этот далеко не такой простой, как может показаться на первый взгляд, и требует специального оснащения и соответствующей квалификации мастера.

Хотя после такой обработки деталь подлежит обязательной повторной динамической балансировке, но зачастую ремонт коленвала ограничивается лишь шлифовкой. В результате неотбалансированный вал после такого ремонта может вибрировать, при этом разбиваются посадочные места, расшатываются сальники. Возможны и другие проблемы, которые в итоге приводят к перерасходу горючего, падению мощности, нестабильной работе агрегата в тех или иных режимах. 

Нередко изогнутый вал необходимо выпрямить, но специалисты неохотно берутся за эту работу. Выпрямление и балансировка — весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс. К тому же, правка коленвала сопряжена с риском его перелома. Поэтому в большинстве случаев деформированный коленчатый вал проще и дешевле заменить на новый.

При замене ставить нужно точно такую же деталь или допустимый аналог, иначе новых проблем не избежать.

Приобретение по дешевке бывшего в употреблении коленвала — это своего рода кот в мешке, который неизвестно чем в итоге обернется. В лучшем случае он в определенной степени изношен, в худшем — имеет не заметные на глаз дефекты.

Покупая новый коленвал у проверенного продавца, вы можете быть уверены в его качестве. Интернет-магазин Китаец может предложить различные запчасти для двигателя и других узлов вашего автомобиля по умеренным ценам.

Не забывайте также, что при установке нового коленвала обязательно следует заменить шатунные и коренные вкладыши, а также сальники.
После замены коленвала двигатель необходимо обкатать от двух до двух с половиной тысяч километров в щадящем режиме и без резких изменений оборотов.

Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?

Из всех движущихся частей двигателя коленчатый вал является самым большим и тяжелым.

Нет никаких сомнений в том, что коленчатый вал — это фундамент, на котором построен двигатель внутреннего сгорания.

Ни одна часть процесса — впуск, сжатие, сгорание или выпуск — не происходит без коленчатого вала, который приводит его в движение.

Но для большинства людей не совсем понятно, как работает коленчатый вал.

Вот как он работает, каково его назначение и что может пойти не так с коленчатым валом.

Что такое коленчатый вал?

Название «коленчатый вал» восходит к началу 20-го века, когда автомобильные двигатели запускались с помощью кривошипной рукоятки, а его запуск означал буквально вращение коленчатого вала с помощью рукоятки.

Сегодня эту работу выполняют электрические стартеры, но внутренний компонент по-прежнему называется коленчатым валом.

Коленчатый вал вращается внутри двигателя, но прочно удерживается в одном месте на шейках коренных подшипников.

Затем поршни, которые перемещаются вверх и вниз в цилиндрах, прикрепляются шатунами к шейкам подшипников шатуна.

Цепи подшипников шатуна стратегически расположены в шахматном порядке, поршни перемещаются в таком ритме, который уравновешивает массу двигателя во время движения.

Помните, что коленчатый вал должен быть очень прочным — он вращается сотни или тысячи раз в минуту!

Но на этом работа коленчатого вала не заканчивается.

Звездочка на передней части коленчатого вала синхронно с распределительным валом.

Эти части работают в тандеме для обеспечения плавной работы двигателя.

Как мне узнать, есть ли проблема с коленчатым валом?

Смазка невероятно важна для того, чтобы коленчатый вал оставался в хорошем состоянии.

Таким образом, если замена моторного масла не выполняется регулярно, это может вызвать износ коленчатого вала или его выход из строя.

Проблемы с коленчатым валом обычно не являются незначительными. К ним относятся:

• Детонация двигателя из-за чрезмерного износа коренной шейки коленчатого вала и подшипников шатуна
• Низкие показания давления масла из-за неаккуратных допусков
• Двигатель, который не запускается из-за заедания

Можно ли отремонтировать коленчатый вал?

Выход из строя коленчатого вала — серьезное дело, и даже незначительное повреждение коленчатого вала может вызвать серьезные проблемы.

В некоторых случаях выемки или царапины на шейках могут быть устранены и установлены подшипники большего размера, компенсирующие удаление материала с коленчатого вала.

Если повреждение не может быть полностью устранено, необходимо установить новый коленчатый вал, иначе вы рискуете вскоре снова выйти из строя.

Сколько стоит замена коленчатого вала?

Как уже упоминалось, замена коленчатого вала — это всегда капитальный ремонт.

В большинстве случаев это неотъемлемая часть ремонта двигателя.

Для большинства автомобилей стоимость коленчатого вала как отдельного компонента составляет от 400 до 800 долларов США.

Тем не менее, для опытного механика по замене коленчатого вала требуется больше, чем полный рабочий день, плюс потребуются прокладки, жидкости и другие второстепенные детали.

В среднем замена коленчатого вала для большинства моделей будет стоить от 2000 до 2800 долларов.

Если вам нужна замена коленчатого вала, рекомендуется попросить квалифицированного механика выполнить эту работу, чтобы убедиться, что все сделано правильно.

Вы можете использовать AutoGuru для поиска и сравнения местных высококачественных механических устройств, чтобы заказать замену коленчатого вала.

Простое объяснение распределительных и коленчатых валов

Эти два вала неразрывно связаны и являются жизненно важными компонентами любого четырехтактного двигателя. Вот все, что вам нужно знать!

Двигатели, трансмиссии и передача мощности — это сложная группа шестерен, валов и стержней, которые сделали внутреннее сгорание одним из величайших изобретений человечества.С 1876 года эффективность IC претерпела значительные изменения, и многое можно сказать о двух различных типах валов, которые идеально спроектированы, чтобы помочь инициировать цикл двигателя и передать крутящий момент, создаваемый сгоранием, по линии к трансмиссии. Это распределительный вал и коленчатый вал соответственно, поэтому давайте перейдем к тому, что они собой представляют и какова их основная роль в трансмиссии автомобиля.

Распредвал

Распределительные валы изготавливаются из чугуна или стали и чаще всего встречаются в головке двигателя, расположенной над цилиндрами.Обычно они встречаются в двух ориентациях:

SOHC (одинарный верхний кулачок)
DOHC (двойной верхний кулачок)

Вдоль вала проходят выступы, которые установлены под разными углами. Эти кулачки расположены таким образом, что при вращении распределительного вала они входят в контакт с коромыслами, которые затем открывают клапаны двигателя. Сами лепестки имеют яйцевидную форму, причем «заостренный» конец контактирует с коромыслами, открывая клапаны в определенные моменты цикла двигателя.Это позволяет воздушно-топливной смеси поступать в цилиндр, а затем выхлопным газам выходить из цилиндра в требуемое время. Сами клапаны подпружинены, а это означает, что после того, как лепесток выполнил свою работу по открытию клапана, он естественным образом закрывается, поскольку пружина становится несжатой.

На этом CAD-рендере показан распределительный вал и его выступы (зеленые) и их взаимосвязь с коромыслами (красный) и клапанами (серый).

Привод распределительного вала осуществляется через камбелт (или ремень привода ГРМ), который синхронизируется с движением коленчатого вала.Это означает, что время открытия клапанов совпадает с циклом двигателя, что позволяет избежать повреждения клапана или цилиндра из-за рассинхронизации.

В то время как система SOHC имеет распределительный вал, который выполняет движения клапана хода впуска и выпуска, система DOHC имеет два распределительных вала над каждым блоком цилиндров — впускной распредвал и выпускной распредвал. Таким образом, в рядном четырехцилиндровом двигателе с SOHC в головке двигателя будет просто один распределительный вал. Но в V8 с SOHC всего было бы два распредвала (по одному с каждой стороны от V).

5 МБ

Здесь вы можете увидеть лепестки сдвоенных верхних распределительных валов, открывающих клапаны двигателя на каждом такте.

Самые экстремальные распредвалы имеют форму тех, что были на Bugatti Veyron.С W16 для поддержания формы Veyron использует четырехкулачковую систему с 64 лепестками. Это позволяет распредвалам открывать все 64 клапана, которые присутствуют в левиафане двигателя, и спроектированы с максимальными допусками, чтобы силовая установка Bugatti работала правильно.

Коленчатые валы

Красивый коленвал от W16 Veyron

Коленчатые валы обычно изготавливаются из стали и располагаются под цилиндрами и поршнями в блоке цилиндров.Их задача — преобразовать вертикальное движение поршней во вращение, которое передается на маховик, а затем на трансмиссию. Коленчатый вал имеет кривошипные штифты по всей длине, которые выровнены по горизонтали с поршнями, расположенными выше, и образуют «ступенчатую» ориентацию самого вала.

Штифты кривошипа рассчитаны и расположены таким образом, чтобы каждый цилиндр мог перемещаться из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку и обратно, передавая это возвратно-поступательное движение во вращение вала.Соединение между поршнями и шатунными шейками осуществляется через шатуны, «большие концы» которых соединяются с шатунными штифтами.

5 МБ

Коленчатый вал от четырехцилиндрового двигателя в действии

Затем вращение коленчатого вала передается на маховик, который находится на конце вала, чтобы уравновесить его в случае нерегулярных импульсов двигателя и завершить преобразование крутящего момента от внутреннего сгорания, происходящего в цилиндрах.

A DOHC и коленчатый вал на своих местах

Несмотря на эффективную конструкцию коленчатого вала (которая существовала веками), большая часть потерь мощности двигателя происходит в области коленчатого вала, будь то нагревание, вибрация, шум и трение.Разнонаправленный характер сил, прикладываемых к коленчатому валу от поршней, означает, что искусство балансировки коленчатого вала также может быть чрезвычайно сложным, поэтому инженеры стараются максимально уменьшить длину коленчатого вала. Это большая причина, по которой двигатель V8 заменил конфигурацию двигателя, подобную рядной восьмерке, из-за его относительно небольшой и управляемой установки коленчатого вала, которая предотвращает любое нежелательное изгибание.

Взаимосвязь между распределительным валом и коленчатым валом чрезвычайно важна для интеграции трансмиссии автомобиля и определенно не должна недооцениваться.По сути, они запускают и завершают цикл двигателя — от такта впуска до такта выпуска — поддерживая идеальную гармонию различных механических процессов каждого цикла за счет их ременного соединения. Они могут показаться похожими на обработанные стальные заготовки, но они образуют одно из самых важных партнерских отношений с трансмиссией транспортного средства.

ЧТО ТАКОЕ КОЛЕНВАЛ И В ЧЕМ ЕГО РАБОТАЕТ? — MTA Queensland

Коленчатый вал — это компонент двигателя, который преобразует вертикальное движение поршней во вращательное движение, необходимое для движения транспортного средства.Энергия вращающегося коленчатого вала передается через маховик и систему трансмиссии, затем через карданный вал (на автомобилях с задним приводом) или трансмиссию (на автомобили с передним приводом) и на ведущие колеса, которые приводят в движение автомобиль.

Коленчатый вал — это усиленная деталь комплекта, обычно сделанная из стали или железа, которая находится в нижней части двигателя. Он соединен с основанием поршней через шатуны, которые прикрепляются к кривошипным штифтам в точках, которые зигзагообразно смещены от осевой линии коленчатого вала.Эта установка — это то, что позволяет вертикальному движению поршней вращать коленчатый вал и создавать энергию вращения.

Хотя коленчатый вал отвечает за создание этой энергии вращения, он выполняет другие задачи. На противоположном от маховика конце коленчатого вала находится шкив, к которому крепится приводной ремень. Этот приводной ремень подпитывает движение коленчатого вала и приводит в действие различные компоненты, расположенные в передней части двигателя, включая генератор переменного тока (который обеспечивает электроэнергию при движении автомобиля), компрессор кондиционера и насос гидроусилителя рулевого управления, среди прочего. .

Движение коленчатого вала также напрямую связано с подачей топлива и воздуха в цилиндры через его соединение с распределительным валом через ремень привода ГРМ . Синхронизация движения коленчатого и распределительного валов имеет решающее значение для работы двигателя.

Что может пойти не так?

Коленчатый вал тяжелый и чрезвычайно прочный, и маловероятно, что он сломается или треснет, если он не подвергнется воздействию самых экстремальных сил и давления.Однако это может произойти, и если это произойдет, автомобиль никуда не поедет и может потребоваться полный демонтаж и осмотр двигателя, возможно, даже замена двигателя,

Более вероятно, что произойдет отказ периферийных компонентов, критических для работы коленчатого вала. Эти неисправные детали также могут привести к серьезным повреждениям, но их можно отремонтировать или заменить, если проблема будет обнаружена достаточно рано.

УПЛОТНЕНИЕ КОЛЕНВАЛА: Как и для всех движущихся частей двигателя, для обеспечения плавной работы коленчатого вала требуется смазка.Если уплотнение коленчатого вала треснет или сломается, масло может вытечь, и, если его не устранить, возникающие в результате трение и нагрев могут погнуться и серьезно повредить коленчатый вал.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ БАЛАНСИР: Этот компонент находится на конце шкива коленчатого вала и предназначен для поглощения вибрации двигателя. В случае его выхода из строя, как следствие, усиление вибрации и тряски может привести к повреждению коленчатого вала и других прикрепленных к нему компонентов.

ДАТЧИК КОЛЕНВАЛА: Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое системой управления двигателем транспортного средства для контроля положения и частоты вращения коленчатого вала.Система использует эти данные, чтобы определить, когда произвести искру для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре. Если датчик коленчатого вала неисправен, может возникнуть затруднение при запуске двигателя или его полное отсутствие.

ПОДШИПНИКИ: Подшипники коленчатого вала позволяют коленчатому валу плавно перемещаться и вращаться, уменьшая трение между ним и неподвижным блоком двигателя над ним, который содержит поршни. Если эти подшипники выходят из строя — они могут быть повреждены грязью и мусором, загрязняющими смазочное масло, или когда утечка оставила систему без достаточного количества масла — тогда давление и трение могут возрасти до такой степени, что может произойти серьезное повреждение.

Игнорирование всех этих проблем приведет к катастрофическому повреждению двигателя. Если коленчатый вал не сбалансирован правильно, если подшипники выходят из строя или вибрация слишком велика, то повреждение может распространяться не только от коленчатого вала, но и через двигатель на шатуны, поршни, клапаны. . . короче катастрофа.

СИМПТОМЫ И РАСХОДЫ

На что следует обращать внимание, — это неравномерная работа, стук двигателя, пропуски зажигания в двигателе, низкие показания давления масла, периодическая остановка двигателя и повышенная вибрация, ощущаемая в автомобиле.Все это может указывать на проблему с системой коленчатого вала.

Если проблема в коленчатом валу, то стоимость может быть высокой. Замена коленчатого вала — это серьезный ремонт, требующий от квалифицированного механика целого дня или более. Если проблема связана с периферийным компонентом, время и затраты будут меньше. Чтобы обеспечить менее дорогое решение, нельзя игнорировать упомянутые выше симптомы. Квалифицированный механик сможет диагностировать и отследить точную проблему, а также убедиться, что любой ремонт или замена произведены правильно.

9 янв.2020

Как это работает: Коленвал

ВВЕРХУ: это ваш стандартный четырехцилиндровый кривошип, в котором два внешних поршня поднимаются и опускаются вместе, а центральная пара уравновешивает их

По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу: преобразовывать поступательное движение поршней во вращение. Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, превращая более или менее движение ваших ног вверх и вниз во вращение.

Хотя принцип прост, когда дело доходит до двигателей мотоциклов с высокими рабочими характеристиками, возникает множество сложностей. Но прежде чем мы перейдем к ним, нам понадобится несколько определений. Коленчатый вал (или кривошип) соединен с поршнями шатунами (шатунами), которые имеют подшипники на каждом конце. Конец, соединенный с кривошипом, больше, потому что подшипник, который он держит, должен подходить к кривошипу, который должен быть коренастым, чтобы выдерживать множество сил. Так что это называется большим концом. Биты кривошипа, которые удерживают подшипники, называются шейками — и бывают двух типов.Основные шейки — это то место, где кривошип удерживается на месте, поэтому они расположены вдоль центральной линии кривошипа. Шатунные шейки, как вы уже догадались, представляют собой биты, к которым прикрепляются шатуны (они также известны как штифты кривошипа). Тогда есть паутины. Это неровные биты, которые выглядят относительно необработанными по сравнению с остальной частью коленчатого вала. Их задача — попытаться уравновесить силы, создаваемые движущимися вверх и вниз поршнями и вращением самого кривошипа.

ВВЕРХУ: это кривошип с поперечной плоскостью от R1, и вы можете видеть, что поршни не соединены в пару — шатун кривошипа для каждого шатуна смещен относительно предыдущего.

Кривошип должен выдерживать огромные силы. Как и следовало ожидать, одна из основных сил создается давлением в камере сгорания, которое толкает поршень и шатун вниз, поворачивая кривошип, преодолевая сопротивление липкой шины — силы скручивания и изгиба, связанные с этим, огромны.

Тогда есть силы, создаваемые ускорением поршня. Например, когда поршень приближается к вершине своего хода, кривошип заставляет его замедляться — если бы он не был прикреплен к кривошипу, он полетел бы вверх, врезаясь в клапаны.Хотя современные поршни (и связанные с ними втулки пальца кисти, малый концевой подшипник и т. Д.) Легкие, скорость, которую они достигают, настолько высока, что это замедление и связанные с ним силы на кривошипе велики.

Помимо того, что кривошип достаточно силен для преобразования взрывных линейных сил во вращение, он также определяет, когда поршни многоцилиндрового двигателя поднимаются и опускаются, что, в свою очередь, определяет уровень вибрации, тип шума, который он производит, и то, как велосипед захватывает . Возьмем, к примеру, старого британского близнеца, например Triumph Bonneville 1960-х.У них есть кривошип, который точно выравнивает два больших конца, поэтому оба поршня поднимаются и опускаются в унисон — это похоже на один цилиндр с двумя поршнями, хотя они вращаются поочередно, поэтому он немного плавнее. Результат? Множество вибраций и великолепного шума кробба-кроббы.

Напротив, большинство рядных четырехцилиндровых двигателей имеют кривошип, который направляет два центральных поршня вверх и вниз вместе, а два внешних поршня вверх и вниз вместе в противоположные моменты времени по отношению к центральной паре. Это означает, что основные (первичные) силы движущихся вверх и вниз поршней уравновешиваются, и за счет срабатывания цилиндров через равные промежутки времени достигается плавный поток мощности (что также означает, что перемычки могут быть легче, потому что им не нужно удерживать кривошип вращается, пока он ждет следующего импульса мощности).

ВЫШЕ: Если это выглядит длиннее, чем другие кривошипы, то это — шестицилиндровый двигатель BMW K1600

Однако у этой схемы есть недостатки. Коленчатый вал должен быть длинным, из-за чего велосипед может казаться толстым по сравнению с парным, а поскольку некоторые из меньших сил не сбалансированы, вы можете получить много жужжащих вибраций, если конструкторы не умны с опорами двигателя.

Конечно, существует множество других конструкций кривошипов — некоторые параллельные близнецы (например, новый BMW F850GS) имеют кривошипы со смещенными пальцами кривошипа, так что они имитируют ощущение и звук V-образного двухцилиндрового двигателя.И Yamaha представила кривошипно-перекрестный шатун для четырехцилиндровых двигателей — в нем используются те же смещенные шатуны, что и в этих близнецах, что выравнивает импульсы того, что Yamaha называет инерционным крутящим моментом (который создается вращением кривошипа). Конечный результат — крутой гудящий звук двигателя и, предположительно, лучшее сцепление с дорогой при разгоне.

Еще есть новый двигатель Ducati V4, который звучит и выглядит смехотворно похожим на одного из их близнецов, потому что его кривошип заставляет четыре поршня двигаться попарно. Два шатуна (к каждому из них прикреплены два шатуна в V4) смещены на 70 градусов, так что одна пара цилиндров может стрелять близко друг к другу, затем наступает пауза, затем другая пара стреляет близко друг к другу.Это приводит к совершенно другому звучанию и ощущениям от шелковисто-гладких двигателей V4 от Honda, в которых шатуны коленчатого вала разделены на 180 градусов.

Автозапчасть | Что такое коленчатый вал?

Говоря о деталях двигателя, нельзя не упомянуть коленчатый вал. Коленчатый вал — неотъемлемая часть любой модели двигателя. Но что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал — это часть двигателя, которая преобразует поступательное движение поршней во вращательное движение.Это основной вращающийся компонент двигателя. Поршни совершают повторяющееся линейное движение вверх и вниз, также называемое возвратно-поступательным движением.

Шатун соединяет поршни с валом. Этот вал, в свою очередь, приводится в действие кривошипно-шатунным механизмом. Без коленчатого вала автомобиль не сдвинулся бы ни на дюйм, даже когда двигатель работает.

История коленчатого вала

Давайте рассмотрим происхождение как коленчатого вала, так и кривошипно-шатунного механизма по отдельности.

Кривошипный механизм

Во времена династии Хань между 202 г. до н.э. и 220 г. н.э. были внедрены ручные кривошипы.Эти кривошипы находили различное применение, от сельскохозяйственного до промышленного. Однако одной важной отсутствующей целью этих кривошипов было преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот.

Изучение Римской империи показало, что чудаки разных форм были разработаны и использовались для выполнения различных задач в период между 2 и 6 веками. В V веке кельтиберы использовали навесную ручку ручной мельницы, которая работала как кривошип.

На ранних работах, датируемых 10-13 веками в средневековой Европе, кривошипы изображены как использованные для вращения колес.В 15 веке в арбалете использовались кривошипные зубчатые рейки, называемые кранкинсами, для увеличения силы. Примерно в то же время в текстильной промышленности использовались кривошипные барабаны для наматывания мотков пряжи.

Коленчатый вал

В «Книге изобретательных устройств» братья Бану Муса рассказали о нескольких гидравлических устройствах, в которых использовался автоматический кривошип. Два из этих устройств имели действие, схожее с действием коленчатого вала.

Кривошип, однако, не поддерживает полное вращение.Таким образом, для полноценной работы коленчатого вала потребовались доработки. Аль-Джазари, арабский инженер, рассказал о системе кривошипа и шатуна в двух своих водоподъемных машинах, и историк Дональд Хилл считает, что он изобрел коленчатый вал.

На иллюстрации с весельной лодкой, сделанной итальянским врачом и изобретателем Гвидо да Виджевано, были обнаружены составные кривошипы и шестерни, которые американский историк Линн Таунсенд определила как прототип коленчатого вала. Леонардо да Винчи и голландский фермер Корнелис Корнелисзун также описали его как коленчатый вал.

Корнелис придумал ветряную пилораму, в которой использовался коленчатый вал. Коленчатый вал преобразовывал вращение ветряной мельницы в возвратно-поступательное движение, которое приводило в действие пилу, что является обратным тому, что делает коленчатый вал двигателя транспортного средства.

По мере того, как Европа вступала в период промышленного развития, конструкции машин, в которых использовались кривошипы и шатуны, стали популярными и широко распространенными.

До 1930-х годов фонографы поставлялись с кривошипами для завода их часовых двигателей.До изобретения электростартеров для запуска двигателей внутреннего сгорания использовались ручные кривошипы.

Детали коленчатого вала

Коленчатый вал двигателя представляет собой вал, состоящий из шатунов, кривошипов и набора кривошипов в зависимости от модели и конфигурации двигателя. К другим частям относятся коренная шейка подшипника, шейка шатуна, маслосъемные отверстия и противовесы. Маховик, прикрепленный к концу коленчатого вала, завершает работу коленчатого вала.

Прямо или косвенно каждый из этих компонентов по-разному влияет на работу коленчатого вала.

1. Шатун

Также известный как шейка кривошипа, здесь крепится нижний конец шатуна.

Поскольку большинство автомобильных двигателей имеют четыре или более цилиндров, шейка кривошипа, следовательно, обслуживает более одного цилиндра. Например, в двигателе V6 шатунная шейка работает либо с одним, либо с двумя цилиндрами, в зависимости от конструкции. С другой стороны, в радиальном двигателе каждая шейка кривошипа обслуживает весь ряд цилиндров.

2. Шатун

Иногда его называют шатун, он соединяет поршень с коленчатым валом.

Наряду с кривошипом шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение. Шток вращается с обоих концов и передает силы сжатия и растяжения от поршня.

3. Коренная шейка подшипника

В блоке цилиндров коленчатый вал установлен на шейках подшипников. Количество коренных цапф в двигателе зависит от его конструкции.

4. Шатун

Шатун определяет ход двигателя.В свою очередь, ход и количество цилиндров определяют рабочий объем двигателя.

Радиус кривошипа можно измерить, взяв расстояние от центра шейки шатуна до шейки коренного подшипника.

5. Противовесы коленчатого вала

Большинство двигателей, особенно V-образные, все еще имеют нежелательную вибрацию. Поэтому необходимы противовесы на коленчатом валу для компенсации раскачивания.

Противовесы уравновешивают вес поршня и шатунов, что, в свою очередь, выравнивает моменты и снижает амплитуды колебаний.

6. Отверстия для масла

Отверстия для смазки снабжают маслом точки шатуна и коренных подшипников. Масло в шейку шатуна поступает от шейки коренного подшипника через масляный канал в коленчатом валу.

Функции и работа коленчатого вала

Преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение в поршневом двигателе является основной функцией коленчатого вала.

Части длины вала смещены для образования ходов.К этим броскам прикреплены шатуны. Когда поршень движется вперед и назад, шатуны заставляют коленчатый вал вращаться и передают результирующее вращательное движение колесам.

Без коленчатого вала возвратно-поступательное движение поршня не может быть преобразовано и передано на карданный вал.

Кроме того, коленчатый вал удерживает на одном конце прикрепленный к нему маховик. Маховик действует как резервуар энергии, который сглаживает эффект пульсации при вращении и помогает поддерживать постоянное возвратно-поступательное движение поршней.

Большие двигатели имеют несколько цилиндров, чтобы свести к минимуму эффект пульсации от отдельных тактов зажигания.

Помимо этого, коленчатый вал помогает управлять другими компонентами двигателя автомобиля, включая распределительный вал, масляные и водяные насосы.

Он также действует как связующее звено между двигателем и приводным валом, тем самым передавая мощность в виде кинетической энергии вращения. Другими словами, он соединяет входной и выходной корпус двигателя.

Как видно из этих функций, коленчатый вал является основным компонентом любого двигателя.

Sam O

Как работает коленчатый вал | DoItYourself.com

Коленчатый вал — фундаментальная деталь двигателя транспортного средства. Это система, которая преобразует линейную энергию в энергию вращения. Это позволяет колесам двигаться вперед. Все поршни в двигателе прикреплены к кривошипу, который также соединен с маховиком. Кривошип работает вместе с другими компонентами двигателя для достижения синхронного движения. Этот процесс, который позволяет двигателю транспортного средства работать, объясняется ниже.

Расположение цилиндров

Коленчатый вал находится под цилиндрами двигателя транспортного средства. На двигателях V-типа он находится в основании, но на плоских двигателях он находится между рядами цилиндров. Автомобили могут иметь от трех до 12 цилиндров внутри двигателя, хотя у большинства из них четыре. Внутри каждого цилиндра находится поршень, который перемещается вверх и вниз по цилиндру. Все поршни двигателя соединены с коленчатым валом отдельными шатунами. Цилиндры работают согласованно, как и с другими частями двигателя.Это называется четырехтактным циклом и происходит в каждом из четырех цилиндров. Этот цикл — это то, что приводит в действие двигатель транспортного средства.

Четырехтактный цикл

Четыре хода относятся к впуску, сжатию, мощности и выпуску. На такте впуска поршень опускается вниз, поскольку впускной клапан открывается, позволяя воздуху и топливу поступать в цилиндр. Как только поршень достигает основания такта впуска, он вызывает закрытие впускного клапана.Топливно-воздушная смесь остается в цилиндре. Эта смесь сильно сжимается поршнем при движении вверх. Содержимое цилиндра воспламеняется свечой зажигания, во время которой происходит расширение. В процессе сгорания опускается поршень, который поворачивает кривошип, чтобы дать энергию для движения транспортного средства. Затем выпускной клапан открывается, чтобы выпустить выхлоп, как только поршень достигнет нижней части цилиндра. Затем поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, выпуская сгоревшие газы через выпускной клапан.Затем повторяется 4-тактный цикл.

Коленчатый вал-распределительный вал

Кривошип перемещает поршни вверх и вниз внутри цилиндров. Движение поршней регулируется кривошипом. Компонент, известный как распределительный вал, также обеспечивает правильную работу поршней. При каждом вращении кривошипа вместе с ним должен вращаться и распределительный вал. Это потому, что два компонента связаны вместе. Две части двигателя имеют синхронизированное движение.Когда распределительный вал вращается, он заставляет впускные и выпускные клапаны открываться и закрываться. Это позволяет потоку воздуха, который важен для взрыва в цилиндре. Внутри цилиндров двигателя возникают взрывы. Взрывы оказывают давление на поршни, так что они продолжают двигаться. Эти взрывы приводят в движение колеса. Движущиеся поршни вызывают резкие движения. Маховик, который находится на конце вала, помогает уменьшить неустойчивое движение. Когда вал движется, маховик совершает круговое движение.Насечки на маховике помогают добиться более равномерного движения. Это движение в конечном итоге приводит к повороту колес транспортного средства, поскольку маховик соединен с другими частями транспортного средства.

Коленчатый вал | Инжиниринг | Fandom

Коленчатый вал, поршни и маховик

Коленчатый вал , иногда сокращенно кривошип , является той частью двигателя, которая преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение.

Обычно он соединяется с маховиком для уменьшения характеристики пульсации четырехтактного цикла, а иногда и с демпфером крутильных или вибрационных колебаний на противоположном конце, чтобы уменьшить крутильные колебания, часто вызываемые по длине коленчатого вала цилиндрами, наиболее удаленными от вала. выходной конец действует на упругость металла при кручении.

Большие двигатели обычно являются многоцилиндровыми, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов запуска, с более чем одним поршнем, прикрепленным к более сложному коленчатому валу; но многие небольшие двигатели, такие как двигатели мопедов или садовой техники, являются одноцилиндровыми и используют только один поршень, что упрощает конструкцию коленчатого вала. Коленчатый вал имеет линейную ось, вокруг которой он вращается, как правило, с несколькими шейками подшипников, установленными на сменных подшипниках, удерживаемых в блоке двигателя, основных подшипниках.Поскольку коленчатый вал подвергается значительной боковой нагрузке от каждого цилиндра в многоцилиндровом двигателе, он должен поддерживаться несколькими такими подшипниками, а не только по одному на каждом конце; это также было фактором роста автомобильных двигателей V8 с их более короткими коленчатыми валами, а не с прямыми восьмёрками. По этой причине двигатели с высокими рабочими характеристиками часто имеют больше коренных подшипников, чем их собратья с низкими характеристиками.

Кроме того, для преобразования возвратно-поступательного движения во вращение коленчатый вал имеет «ходы кривошипа» или «штифты кривошипа», дополнительные опорные поверхности, ось которых смещена относительно оси кривошипа, к которым относятся «большие концы» шатунов. от каждого цилиндра прикрепить.Расстояние оси кривошипа от оси коленчатого вала определяет измерение хода поршня и, следовательно, рабочий объем двигателя; распространенный способ увеличить мощность двигателя — увеличить ход. Однако это также увеличивает возвратно-поступательную вибрацию, ограничивая возможности двигателя на высоких оборотах; в качестве компенсации он улучшает работу двигателя на низких оборотах, поскольку более длинный ход впуска за счет меньшего клапана (ов) приводит к большей турбулентности и перемешиванию всасываемого заряда.По этой причине даже такие высокоскоростные производственные двигатели, как современные двигатели Honda, классифицируются как длинноходные, поскольку ход больше диаметра отверстия цилиндра. В серийных V-образных или плоских двигателях соседние шатуны прикрепляются бок о бок к одному ходу кривошипа, что упрощает конструкцию кривошипа.

Конфигурация и количество поршней относительно друг друга и кривошипа приводит к прямым, V-образным или плоским двигателям. Однако один и тот же базовый блок двигателя может использоваться с разными коленчатыми валами для изменения порядка зажигания; например, конфигурация двигателя V6 под углом 90 градусов, обычно получаемая с использованием шести цилиндров двигателя V8 с укороченной версией коленчатого вала V8, создает двигатель с присущей ему пульсацией потока мощности из-за «недостающих» двух цилиндры, часто уменьшенные за счет использования балансирных валов.Однако тот же двигатель можно сделать так, чтобы он обеспечивал равномерно распределенные импульсы мощности, используя коленчатый вал с индивидуальным ходом кривошипа для каждого цилиндра, разнесенный таким образом, что поршни фактически смещены по фазе на 60 градусов друг от друга, как в двигателе GM 3800. Точно так же, в то время как серийные двигатели V8 используют 4 хода кривошипа, разнесенных на 90 градусов, в гоночных двигателях часто используется «плоский» коленчатый вал с разнесением ходов на 180 градусов, что обеспечивает более высокий и плавный звук двигателей IRL по сравнению, например, с двигателями NASCAR.В двигателях, отличных от плоской конфигурации, необходимо предусмотреть противовесы для возвратно-поступательного движения каждого поршня и шатуна; они обычно отливаются как часть коленчатого вала, но иногда их изготавливают на болтах. Это значительно увеличивает вес коленчатого вала; коленчатые валы плоских двигателей Volkswagen, Porsche и Corvair, не имеющие противовесов, легко переносятся вручную, по сравнению с коленчатыми валами рядных или V-образных двигателей, которые необходимо обрабатывать и перевозить как тяжелые куски металла.

Многие ранние авиационные двигатели (и несколько других применений) имели коленчатый вал, прикрепленный к корпусу, а вместо этого вращались цилиндры, известная как конструкция роторного двигателя.

В двигателе Ванкеля роторы приводят в движение эксцентриковый вал, который можно рассматривать как эквивалент коленчатого вала в поршневом двигателе.

Коленчатые валы могут быть коваными или отлитыми из низкоуглеродистой или высокопрочной стали, либо изготовлены из цельной заготовки кованой стали. Низкоуглеродистая сталь используется только для двигателей в моделях или других подобных устройствах, где двигатель работает, но не подает питание.Литые коленчатые валы обычно используются в серийных двигателях, при этом кованые коленчатые валы и коленчатые валы с заготовками более дорогие, но надежные для более высокой производительности. Черновая отливка или поковка обрабатываются по размеру и форме, отверстия просверливаются, шейки коренных и шатунных подшипников прецизионно отшлифованы и закалены, а соответствующие отверстия имеют резьбу.

Анализ напряжений коленчатого вала [редактировать | править источник]

Коленчатый вал подвергается воздействию различных сил, но его необходимо проверять в двух положениях.