Щеки коленвала предназначены для: Щеки коленвала предназначены для. Что такое коленвал в автомобиле

Содержание

Щеки коленвала предназначены для. Что такое коленвал в автомобиле

Коленчатый вал через шатуну воспринимает давление газов возникающее в надпоршневой полости цилиндров, и нагружается силами инерции от неуравновешенных масс механизма, совершаю-щих возвратно-поступательное и вращательное движение. Под действием резко изменяющихся по величине и направлению газо-вых сил и сил инерции коленчатый вал вращается с переменной угловой скоростью, вследствие чего испытывает упругие колебания, подвергается скручиванию, изгибу, сжатию или растяжению.

Тонкая структура с дендритом остается, что указывает на значительное разделение свинца на металлический корпус. Глобулярная тонкая структура с равномерным распределением меди и свинца; эта структура является наиболее подходящей. Для облицовочных стальных корпусов с медной обшивкой соединение меди и стали со стальной опорой имеет первостепенное значение. Не используйте свинцовые сепараторы со свинцом между свинцом и бронзой и свинцовым медным свинцом в медной сети.

В первой категории свинцовый бронзовый слой быстро отсоединяется от металлического корпуса, разрушая лайнер, а во второй категории, на свинца воздействуют кислоты в масле.

Сложные условия работы вала вызывают повышенный износ его шеек, деформацию отдельных элементов конструкции и явления усталости материала, порождают крутильные и осевые его колебания. Поэтому конструкция коленчатого вала должна обладать достаточной прочностью, жесткостью и износостойкостью при сравнительно небольшом весе.

Связывание кристаллов и, следовательно, структура бронзы зависит от скорости охлаждения футеровки и добавления небольших количеств других элементов, таких как олово, обледенение и другие, что способствует диффузии свинца в меди. При всех этих качествах использование свинцовой бронзы также имеет недостатки. Слабость пластичности требует жесткой конструкции лагаров и стального корпуса рукава. Литая бронза не сохраняет примесей в масле, и в результате получается больший износ втулок и шпинделей.

По этой причине масляные фильтры должны быть спроектированы таким образом, чтобы быть более эффективными для ограничения износостойкости наружных поверхностей шпинделей из-за тонких металлических ребер, возникающих в результате движения движущихся поверхностей.

Общий вид и элементы конструкции типичного вала автомо-бильного поршневого двигателя показаны на рис. 1, а и б. Колен-чатые валы двигателей автомобильного и тракторного типов изго-товляют методом ковки или литья из среднеуглеродистых сталей марок 45, 45А, 45Г2, 50Г; легированных сталей 45ХН, 40ХНМА, 18ХНВА или из высококачественных чугунов (магниевого, никель-молибденового и др.), обладающих повышенной прочностью.

Эти чипы находятся в масле и проникают в качестве загрязнений в лагерь. Таким образом, для шпинделя диаметром 100 мм, игры. Яркие игры очень важны. Слишком маленькие игры ведут к истиранию и, следовательно, к разрушению шпинделя. Слишком большие игры ведут к избиениям и, таким образом, устали от шпинделя и шпинделя.

Затухание эффектов этих ударов может быть достигнуто за счет увеличения масляного насоса и, следовательно, потока масла через подшипник.

В случае использования этилированных бронзовых подшипников необходимо увеличить поверхностную твердость шпинделей коленчатого вала. Соединение между локтями достигается с помощью опорных шпинделей, называемых шпинделями уровня. Из-за переменного перемещения поршней и широкого изменения давления в двигателе, существуют важные изменения крутящего момента двигателя и, неявно, вращательной угловой скорости. Для двигателей с одним действием угловое смещение Да двух последовательных воспламенений обусловлено расщеплением периода цикла двигателя.

Рис. 1. Общий вид и элементы конструкции коленчатого вала V-образного 8-цилиндрового двигателя ЗИЛ-130:

I, II, III, IV — шатунные шейки

Основными элементами коленчатых валов являются: коренные и шатунные шейки, щеки, хвостовик и носок. К обязательным элементам некоторых конструкций автомобильных и других ана-логичных валов относятся также противовесы. Представленный на рис. 1 вал двигателя ЗИЛ-130 и в этом отношении является типичным.

Это приводит к образованию эллиптических или даже круговых форм, которые также оказывают благоприятное влияние на сопротивление усталости. Это приводит к увеличению усталостной прочности, наиболее эффективным из которых являются шпиндельные шпиндели. Эти вибрации также вызывают сбои в работе вспомогательных систем. Они должны иметь высокую твердость и сопротивляться износу истирания. Высокий уровень требований коленчатого вала требует его производства с превосходной механической прочностью, которую получают с использованием качественного материала и, в частности, путем увеличения жесткости конструкции.

Коренные шейки 12 служат валу опорами, на которых он укла-дывается и вращается в соответствующих опорных (коренных) подшипниках двигателя.

Шатунные шейки 11 служат для шарнирного соединения вала с нижними головками шатунов. Шатунные шейки и устанавливае-мые на них головки шатунов называют иногда кривошипными. Масло к ним подается по сверлениям 5 от шеек 12.

Современная цивилизация не может сопротивляться без использования быстрого транспорта, даже если она имеет негативные последствия, например, несчастные случаи. Известно, что машина развивалась быстро, особенно после двигателя зажигания, а затем двигателя с воспламенением от сжатия.

Румыния была одной из десяти стран мира, которая представила автомобиль в обращение. Автомобильная промышленность развивалась по экспоненте, как по качеству, так и по количеству. В настоящий момент можно сказать, что мир задыхается от количества автомобилей в обращении.

Щеки 13 объединяют в один узел шатунные и коренные шейки. Две щеки, примыкающие к смежным коренным шейкам вместе с одной или несколькими шатунными шейками, образуют криво-шипы (колена) вала.

Хвостовиком называют заднюю часть 6 вала, которая в автомо-бильных двигателях обычно заканчивается фланцем 7, снабженным отверстиями 4 для крепления маховика. В торце хвостовика раста-чивают гнездо 8 под опорный подшипник первичного вала коробки перемены передач, а на цилиндрической его поверхности размещают маслоотражательный буртик 10 и маслоотгонную нарезку (спи-ральную канавку) 9 или же делают гладкую шейку под уплотнительный сальник.

Они неизбежно привлекали развитие многих других отраслей промышленности, которые привели к экономической революции в мире тем же темпом. Автомобиль связан как с теми, кто его строит, и с теми, кто его использует, но и с теми, кто имеет дело с его функционированием.

Двигатель, являющийся сердцем автомобиля, всегда находится в центре внимания. Как часть моторного механизма, мобильные органы играют важную роль в передаче и преобразовании движения. По этой причине кузов должен быть самого высокого качества и иметь очень хорошую производительность.

Носком называют переднюю часть 14 вала, на которой устанав-ливаются: шестерня привода газораспределения, маслоотражатель и шкив вентилятора, а в резьбовое отверстие 15 с торца — храпо-вик, необходимый для проворачивания коленчатого вала при пуске двигателя вручную. Если ручной пуск не предусмотрен, то вместо храповика ставится болт, обеспечивающий только крепление дета-лей на носке вала. В канавку 16 закладывается шпонка, фиксирую-щая в строго заданном положении шестерню привода газораспре-деления и удерживающая от проворачивания на носке другие детали.

Механизм двигателя — основной узел поршневого двигателя внутреннего сгорания. Он выполняет роль передачи механической работы, выполняемой циклической эволюцией моторного флюида в цилиндре при входе в автомобиль. Механизм двигателя состоит из. Фиксированные органы: блок цилиндров, головка цилиндров и картер.

Движущиеся органы: поршень, сегмен, болт, кнут, коленчатый вал и маховик. Он изготовлен из углеродистой стали и легированной стали методом ковки и литья или чугуна из чугуна. Коленчатый вал является самой важной и самой дорогой частью двигателя и имеет следующие компоненты: передний конец 1, задний конец 6, шпиндели 2 шпинделя, шпиндели шпинделя 3, шпиндельные рычаги.

Противовесы 1 устанавливаются на щеках 13 со стороны, про-тивоположной кривошипу, и служат в многооборотных двигателях для полной или частичной разгрузки коренных опор от местных центробежных сил. В ряде случаев они необходимы для уравнове-шивания двигателей.

Коленчатые валы многоцилиндровых двигателей представляют собой сложную пространственную конструкцию, форма которой во многом предопределяется числом коренных опор, принятым для данного двигателя. В этой связи коленчатые валы разделяют на пол-ноопорные и неполноопорные.

1-конец, 2-ходовые шпиндели, 3-шпиндельные втулки, 4-рычажные звездочки, 5-противовесы, 6-концевой конец, 7-фланец, 8-канальная звездочка, скорость, 10-звездная гонка. Также на предыдущем конце находится ручной запуск рейка. Уплотнение вала к раздаточному колпачку закрепляется масляным дефлектором или уплотнением.

Задний конец 6 просверлен для крепления бронзовой втулки или подшипника подшипника вала муфты. Он содержит фланец 7 для установки маховика винтами. Уплотнение от утечки масла обеспечивается прокладкой или асбестом или прокладкой, установленной на специальной крышке.

Рис. 2. Неполноопорный коленчатый вал рядного 6-цилиндрового двигателя ГАЗ:

1 — фланец крепления маховика; 2 — противовесы: 3 — коренные шейки; 4 — шатунные шейки; 5 — но-сок вала

У полноопорных валов между двумя смежными коренными опо-рами размещается только одна шатунная шейка, т. е. число корен-ных шеек всегда у них на одну больше числа шатунных шеек (см. рис. 1). Такие валы применяются в дизелях, карбюраторных V-образных и других двигателях, работающих с большими нагрузками на подшипниках.

Внутри вала имеются каналы для циркуляции смазочного масла, которые соответствуют каналам подачи подшипников и манекенов; у большинства деревьев есть один канал вдоль них. Коленчатый вал имеет ряд плоских шпинделей, равный числу цилиндров плюс один. Шпиндели расположены на одной геометрической оси, а их ширина различна. Шпиндель и два рычага коленчатого вала образуют кривошип. Диаметр шпинделей меньше, чем диаметр шпиндельных шпинделей.

Смещение шпинделей между ними производится в соответствии с их количеством, что обеспечивает плавный ход двигателя и балансировку коленчатого вала. Коленчатый вал уравновешивается противовесами 5, расположенными в продолжении кривошипных рычагов и правильным кривошипом кривошипов. Проверка балансировки выполняется на специальных машинах и доля вала через частичные выбросы материала.

Неполноопорные ко-ленчатые валы имеют по две и более шатунных шейки между двумя смежными коренными опорами. Они компакт-нее (короче) полноопор-ных, несколько легче их и менее трудоемки. Но из-за сравнительно боль-шого пролета между коренными опорами такие коленчатые валы не обладают достаточной жесткостью. Для неполноопорных авто-мобильных валов типичной является конструкция вала рядного шестицилиндрового двигателя ГАЗ-51, показанная на рис. 2. Массивные противовесы служат здесь для разгрузки коренных опор от местных центробежных сил.

Существуют также коленчатые валы, оснащенные центробежными масляными фильтрами, которые имеют некоторые стыки во внутренних каналах, для осаждения масляных примесей во время вращения. Коленчатый вал лежит в блоке двигателя на подшипниках скольжения. Картриджи, которые покрывают шпиндели, аналогичны тем, которые используются в белых.

Двухтактные двигатели имеют съемный коленчатый вал. Элементы такого вала отливают и обрабатывают отдельно, а затем собирают с помощью винтов. Руки тянутся над подшипниками, также действуя как шпиндель. Он собирает динамики и балансировки на специальных машинах.

Коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей подвергаются обязательной статической и динамической баланси-ровке в сборе с маховиком и фрикционной муфтой сцепления. Без этого трудно и практически вообще невозможно обеспечить спокой-ный ход двигателя из-за повышенной его вибрации.

Нарушение причин коленчатого вала: чрезмерный износ подшипника, изгиб или скручивание из-за несогласованных подшипников, сильные детонации, отсутствие смазки. Средство состоит в замене коленчатого вала и других поврежденных органов. Ремонт коленчатого вала выполняется после длительного периода работы при наличии дефектов, таких как.

Ткачество плоских шпинделей и долота. Закрывание корпуса втулки вала сцепления. Впитывающая нить для стартового гребня. Носите резьбовые отверстия в монтажном фланце маховика. Изменение длины шпинделя и шпинделей шпинделя. Передний фланец фланца маховика.

Рис. 3. Кривошипы коленчатых валов:

а) литого вала двигателя ЗМЗ-21: б) кованого вала двигателя МЗМА-408; в) кованого вала двигателя В-2; 1 — грязеуловитель; 2 — заглушка; 3 — коренная шейка: 4 — каналы подвода масла к поверхности шатунной шейки

Для увеличения износостойкости шеек вала наружные поверх-ности их закаливают токами высокой частоты на глубину 3—5 мм до твердости HRC 50—60 и тщательно обрабатывают (шлифуют и полируют), придавая им по возможности строго цилиндрическую форму (овальность и конусность шеек вала в автомобильных двига-телях не должна превышать 0,01 мм). Толщину закаленного слоя выбирают с учетом уменьшения диаметра шеек от перешлифовок при ремонтах двигателя.

После демонтажа коленчатый вал очищается с помощью растворителя, воздушные каналы сдуваются, воздух продувается и контролируется. Визуальный, поверхность шпинделей и нитей наблюдается, удары, поверхностные царапины удаляются очень мелким зерновым шлифовальным камнем, а острые — феррофлюсом, только путем ректификации.

Изгиб и кручение контролируются на плате управления, на коленчатом валу на двух призмах, а также с часами компаратора, установленными на центральном шпинделе, проверяется изгиб; такая же проверка выполняется на фланце вала по окружности. При кручении проверка с компаратором выполняется в передней части фланца.

Шейки вала с целью уменьшения его веса часто выполняются полыми, что легко достигается при отливке валов.

На рис. 3 показан один из кривошипов литого вала двигателя ЗМЗ-21, у которого полости в шейках получают в процессе отливки.

В этом случае масло подается от коренных к шатунным шейкам с помощью трубочек, которые запрессовывают в отверстия, просвер-ленные через стенки полости коренных шеек. Для фиксации трубо-чек в нужном положении их слегка изгибают, как показано на рис. 3, а. Полости 1 в шатунных шейках, закрытые с двух сторон резьбовыми пробками, образуют грязеуловители. Однако отверстия 4 для подачи масла к шатунным подшипникам при таком соосном с шейкой расположении полости должны быть просверлены на уров-не оси шейки или несколько ниже ее и перпендикулярно к плоскости кривошипа (см. рис. 3, а). Тогда взвешенные в масле твердые тя-желые частицы, включая продукты износа, отбрасываемые центробеж-ной силой к наиболее удаленным от оси вращения стенкам полости, не попадают в шатунные подшип-ники (схема улавливания и накоп-ления тяжелых частичек показана на рис. 3, а).

Изгиб и скручивание удаляются путем выпрямления коленчатого вала, холодного, с гидравлическим прессом; после выпрямления сердечника выпрямляется. Допустимое отклонение составляет 5 мкм для легковых автомобилей и 0, 02-0, 05 мм для грузовых автомобилей. На коленчатых валах узлового чугуна выпрямление выполняется только тогда, когда стрелка имеет низкое значение.

Запирание шпинделей определяется путем измерения с помощью микрометра, устанавливающего ступень ремонта. Шпиндели имеют меньший износ, чем на полу; наиболее часто используется центральная посадка. Изношенные шпиндели восстанавливаются. Ректификацию к этапу ремонта.

Дополнительная центробежная очистка масла в грязеуловителях шатунных шеек получила широ-кое распространение. Шатунные шейки кованых валов с этой целью специально рассверливают. Полу-чаемые таким образом грязеулови-тели изображены на рис. 1, а, б и рис. 3, б, б, где показаны криво-шипы карбюраторных двигателей V-образного ЗИЛ-130, рядного МЗМА-408 и V-образного дизеля В-2. У последнего масло подводит-ся к подшипнику главного шатуна через медную трубочку 4, погру-женную заборным концом непосред-ственно в грязеулавливающую по-лость. На каждой шатунной шейке двигателя ЗИЛ-130 размещаются по два шатуна, поэтому и грязеулавливающие полости 3, закрываемые резьбовыми пробками 2 (см. рис. 1, а), высверлены здесь с двух сторон кривошипа. При нали-чии на шейке одного шатуна достаточно одной полости, выпол-ненной по схеме рис. 3, б.

Погрузка. Выпрямление производится на шлифовальных станках коленчатого вала. Шпиндели выпрямляются с учетом их коаксиальности. На центральном уровне ширина и радиус кривизны будут поддерживаться в пределах допуска. После постукивания режущие шпиндели выпрямляются.

Окончательная ректификация заканчивается. Смазочные сопла затягиваются на краю, каналы стираются и сдувается сжатый воздух. После проверки выпрямления выполняется динамический баланс коленчатого вала и статическая балансировка вместе с маховиком и муфтой.

Когда выпрямление вала достигло максимального подъема, восстановление осуществляется путем загрузки одним из следующих способов. Сварка в среде защитного газа. После загрузки шпиндели подвергают термообработке, выпрямлению и завершению. Канал с концевой трубой загружается сваркой, а другой — за 90 секунд.

Размеры (диаметр и длину) шеек вала выбирают с учетом ранее выполненных конструкций, а затем уточняют их поверочным расчетом. Шатунные шейки у каждого вала, как правило, имеют одинаковый размер, а коренные часто различаются своей длиной. Наибольшую длину обычно имеют крайние шейки, особенно задняя шейка, примыкающая к хвостовику вала, несущая дополнительную нагрузку от маховика и сцепления. Так, длина задней шейки коленчатого вала ЗИЛ-130 составляет 45 мм против 31 мм у дру-гих его коренных шеек, а в двигателе ЗМЗ-66 все коренные шейки выполнены одинаковой длины. Это позволяет применять взаимоза-меняемые вкладыши для всех его коренных подшипников, что эко-номически более оправдано.

Корпус втулки вала сцепления отреставрирован отверстием и прижимая другую втулку с поднятым наружным диаметром. Если это подшипник, то жилье изогнуто и кишки. Также возможно использовать подшипник с внешним диаметром, увеличенным путем жесткого хромирования.

Используемые провода переустанавливаются на этапы ремонта. Передний фланец фланца снимается с выпрямлением вала. Коленчатый вал деформируется, когда. § диаметр шпинделей ниже минимума. § длина шпинделей выше предела. Замена полуцилиндров коленчатого вала выполняется, когда двигатель демонтирован для выполнения измерений шпинделей и полуподшипников.

Рис. 4. Конструкции щек коленчатого вала и крепление к ним проти-вовесов

Наряду с крайними шейками в ряде конструкций удлиняют средние коренные опоры, если это требуется по условиям компонов-ки двигателя, но в целом длину коренных шеек вала стремятся уменьшить. Чем короче шейки и меньше общая длина вала, тем большую жесткость приобретает его конструкция. Жесткость вала повышается также за счет «перекрытия» шеек. Это особенно резко проявляется в современных короткоходных автомобильных двига-телях, у которых сумма радиусов r к + r ш коренной и шатунной шеек всегда бывает больше радиуса г кривошипа (см. рис. 4, б).

Для повышения общей прочности вала сопряжение его щек с шейками выполняют с плавными переходами (см. рис. 4, б) — галтелями. Радиусы галтелей рекомендуется выбирать в пределах 0,06÷0,1 от диаметра шеек. Благодаря галтелям заметно умень-шаются местные напряжения в зоне сопряжения щек с шейками. Но так как развитые галтели уменьшают активную длину шеек (их цилиндрическую часть, находящуюся под вкладышами), то целе-сообразно галтели делать двойными: от шейки к технологическому пояску с радиусом r 1 (основная доля радиусного перехода) и далее к телу щеки с радиусом r 2 , как показано на рис. 4, б.

Небольшой технологический поясок в зоне сопряжения щек с шейками является обязательным элементом конструкции вала. При обработке вала он предохраняет шлифовальный круг от воз-можного опасного удара щеки.

Щекам придают овальную, круглую или призматическую (пря-моугольную) формы. Призматические щеки наиболее простые, но по условиям прочности они получаются сравнительно толстыми, что несколько переутяжеляет вал и увеличивает его габариты. В автомобильных двигателях старых моделей, где находили приме-нение валы с призматическими щеками, последние выполнялись с округлыми кромками и углами (см. рис. 4, а). Это позволяло снижать общий вес вала. Следует отметить, что с целью уменьшения веса вала малонагруженные части щек (кромки со стороны противо-положной сопряжению с шейками вала) при любой их форме сре-зают, как показано на рис. 4, а—д.

Круглые щеки (см. рис. 4, в) удобны для механической обработ-ки и обладают достаточной прочностью при относительно малой толщине. С круглыми щеками изготовляется- коленчатый вал V-образного 12-цилиндрового дизеля В-2. Круглые щеки можно использовать также непосредственно в качестве коренных опор в двигателях, вал которых вращается на подшипниках качения. В этих случаях чаще всего применяют разборные коленчатые валы, снабжаемые шариковыми или роликовыми подшипниками. Эле-менты конструкции кривошипа разборного вала на роликовых подшипниках показаны на рис. 4, е.

Овальные щеки (см. рис. 4, б) по своей прочности мало чем уступают круглым щекам, но при такой их форме удается лучше использовать металл и обеспечивать плавные переходы между отдельными элементами конструкции вала (см. рис. 4, б). Благо-даря этому овальные щеки широко применяются в автомобильных и тракторных быстроходных двигателях.

В зависимости от конструкции вала различают короткие и длин-ные щеки. Сочетание коротких и длинных щек применяют для неполноопорных валов, причем в рядных 6-цилиндровых двигателях используются гнутые длинные щеки (см. рис. 2). Щеки коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей часто отковываются или отливаются заодно целое с противовесами (см. рис. 1 и 2).

Противовесы, выполненные отдельно от щек, крепят к ним на шпильках или болтах, как показано на рис. 4, г, д. Гайки шпи-лек и болты тщательно при этом блокируются от возможного ослаб-ления затяжки. Иногда их прихватывают электросваркой. Толщину противовесов выбирают такой, чтобы при ремонте двигателя послед-ние не затрудняли перешлифовку шеек вала.

В качестве подшипников коренных опор в автомобильных дви-гателях обычно применяют тонкостенные биметаллические или триметаллические вкладыши.

Конструкция, их технология изго-товления и фиксация в опорах аналогичны конструкции с вклады-шами шатунных подшипников. От последних они отличаются только большей толщиной стальной ленты, из которой их штампуют. Общий вид вкладышей коренных опор (подшипников) показан на рис. 12 (позиция 12). Для большинства отечественных автомо-бильных двигателей применяют вкладыши коренных подшипников с общей толщиной 2,25 мм. Двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-66 и ЗИЛ-130 снабжаются триметаллическими вкладышами коренных подшипников.

Коленчатые валы строго фиксируют от осевого смещения в корен-ных опорах, которое в автомобильных двигателях допускается в пределах всего 0,2 мм. При большей величине смещения возникает опасность нежелательного нарушения взаиморасположения деталей кривошипно-шатунного механизма. Как правило, осевая фиксация осуществляется только у одной из коренных опор с тем, чтобы при тепловом расширении сохранялась возможность перемещения как самого вала, так и элементов остова двигателя. Для фиксации используют либо крайние опоры (задняя — в двигателе ЯМЗ-236; у носка вала — во всех двигателях ЗМЗ и ЗИЛ-130), либо средняя опора (двигатель МЗМА-408). При косозубом шестеренчатом или цепном приводе кулачкового вала газораспределения для фик-сации вала рекомендуется использовать переднюю коренную опору.

Коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей на выходе из картера должны надежно уплотняться в гнездах. При недостаточном уплотнении хвостовика и носка вала возможна как утечка масла из поддона, так и проникновение дорожной пыли в картерную полость двигателя. Утечка масла не только повышает его расход, но и может вызвать аварию из-за «задиров» или выплав-ления подшипников вследствие их перегрева. Не менее опасно и проникновение дорожной пыли, вызывающей повышенный износ трущихся деталей кривошипно-шатунного механизма.

Коленчатый вал уплотняется с помощью различных сальников, а также масло- и пылеотражающих устройств. Уплотнение носка вала особенно сложное.

С внешней стороны отверстие в крышке, через которое прохо-дит носок вала, защищено штампованным пылеотражателем, напрессованным на ступиц и вращающимся вместе со шкивом привода вентилятора. Пылеотражатель препятствует проник-новению к сальнику и в картер дорожной пыли.

Конструкция коленчатого вала и его форма выбираются так, чтобы вне зависимости от тактности двигателя обе-спечивалось равномерное че-редование рабочих ходов при любом принятом числе и рас-положении цилиндров, а так-же достигалось более полное уравновешивание двигателя.

С этой целью колена ва-ла, равноотстоящие от его середины (от оси симметрии), располагают в одной плоско-сти. В четырехтактных одно-рядных двигателях эти ко-лена бывают повернуты в од-ну сторону, т. е. имеют зеркальное расположение.

Чередование рабочих ходов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Для принятого взаиморасположения шатунных шеек вала или угла сдвига его колен существуют несколько поряд-ков работы, но используют тот из них, который обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по длине вала. Последова-тельно работающие цилиндры двигателя должны отстоять друг от друга как можно дальше.

Коленчатые валы поршневых двигателей испытывают перемен-ные скручивающие нагрузки, под воздействием которых в них возникают упругие угловые колебания. Сущность таких колебаний можно понять на примере любого упругого стержня, неподвижно закрепленного с одной стороны и несущего массу на другой. Если свободный конец рассматриваемого стержня закрутить на некото-рый угол и отпустить, то под действием упругости и инерционной массы он будет совершать угловые колебания с определенной часто-той (периодом). Стоит только к такому колеблющемуся стержню приложить внешнюю силу, периодически действующую с такой же частотой, как возникает явление резонанса (ритмичное раскачива-ние), вызывающее непрерывное увеличение амплитуды углового колебания стержня и в конечном итоге разрушение его.

Аналогично этому раскачивается и коленчатый вал, к криво-шипам которого прикладываются внешние силы, действующие периодически с частотой, зависящей от числа оборотов вала, тактности двигателя и числа цилиндров. При совпадении периода действия на вал какой-либо гармонической составляющей этих сил с периодом собственных его колебаний наступает явление резонанса.

Число оборотов, соответствующее возникновению резонансных колебаний, называют критическим.

При разработке конструкции коленчатого вала стремятся к тому, чтобы критическое для него число оборотов, соответствующее наи-более опасному резонансу, имело как можно большую величину и не попадало в диапазон рабочих чисел оборотов коленчатого вала. С этой целью коленчатым валам придают возможно большую жест-кость. Из теории колебаний известно, что чем больше жесткость вала при данных моментах инерции масс, колеблющихся вместе с валом, тем выше частота собственных колебаний вала данной системы и тем выше критическое число его оборотов. В результате этого в диапазоне рабочих чисел оборотов вала резонируют гар-моники более высоких порядков. Так как амплитуды этих гармоник уменьшаются с повышением их порядка примерно по экспоненте, то резонанс их тем менее опасен для прочности вала, чем выше порядок гармоники.

Если при расчете вала на крутильные колебания резонанс гар-моники какого-либо порядка, наступающий в рабочей зоне чисел оборотов вала, окажется опасным для прочности вала, то изменяют динамическую систему путем изменения жесткости вала. Если кон-структивно это невыполнимо, то ставят гаситель колебаний, настро-енный на гашение колебаний данной формы, определяющейся их частотой.

Принцип действия гасителей крутильных колебаний основан на частичном поглощении энергии (возникающего крутильного колебания коленчатого вала), затрачиваемой на работу трения в гасителе. Гасители устанавливаются на носке вала или в непосредственной его близости, где угловые колебания имеют макси-мальную величину.

В автомобильных двигателях применяют гасители фрикционные (сухого трения), внутреннего трения (резиновые) и жидкостного трения. Наиболее простыми и распространенными являются гаси-тели внутреннего трения — демпферы (рис. 5).

Рис. 5. Гаситель крутиль-ных колебаний внутренне-го трения двигателя ЗИЛ-114

Массивный диск (маховичок) 1 привулканизирован здесь слоем резины 2 к штампованному фа-сонному фланцу 3, который жестко кре-пится к ступице шкива привода венти-лятора. Крутильные колебания колен-чатого вала вызывают колебательное движение маховичка 1 относительно но-ска вала. Вследствие этого в слоях ре-зины возникает внутреннее трение, пог-лощающее часть энергии крутильных колебаний вала. Эта энергия превра-щается в тепло и рассеивается в атмо-сферу. Резиновые гасители изменяют амплитуду угловых колебаний вала двигателя, что способствует уменьше-нию возникающих в нем напряжений. Они достаточно эффективны, просты по устройству и надежны в работе.

В настоящее время применяют гаси-тели жидкостного трения, в которых используют силиконовую жидкость, об-ладающую большой вязкостью и мало зависящую от температуры. В замкну-тое кольцевое пространство силиконо-вого гасителя помещают свободную сейсмическую массу в виде кольца, а в кольцевую полость заливают силико-новую жидкость, в которой должна ко-лебаться сейсмическая масса. Трение, возникающее между вязкой жидкостью и этой подвижной массой, используется для гашения (ослабления) крутильных колебаний вала.

Необходимость применения демпферов для коленчатых валов обычно возникает в рядных 6 и особенно 8-цилипдровых двигате-лях, имеющих сравнительно большую длину вала.

Заключительное звено кривошипно-шатунного механизма поршневого двигателя – группа коленчатого вала. Детали этой группы завершают процесс преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение выходного звена.
В группу коленчатого вала входят: собственно коленчатый вал, противовесы, маховик, элементы привода газораспределительного и других вспомогательных механизмов и систем двигателя, узел осевой фиксации и детали маслоуплотняющих устройств.

Наиболее сложной и ответственной деталью группы коленчатого вала является сам коленчатый вал.
От технического совершенства конструкции и качества изготовления коленчатого вала во многом зависят полнота использования двигателем тепловой энергии сгоревших газов, т. е. КПД, потери на трение, долговечность, надежность, эффективность и экономичность двигателя.

Коленчатый вал двигателя

«Коленчатый вал – деталь, изогнутая до невозможности и вращающаяся до потери пульса»
Поговорка слесарей-мотористов

Коленчатый вал поршневого двигателя является деталью, конструкция которой позволяет завершить преобразование возвратно-поступательного прямолинейного движения поршня во вращательное движение. Как упоминалось в одной из статей об автомобилях, вращательное движение является оптимальным для большинства передвигающихся по суше машин и механизмов (т. е. для легковых, грузовых автомобилей и автобусов, тракторов и сельскохозяйственной техники и т. д.), поскольку основным движителем для таких машин является колесо, совершающее в процессе выполнения работы вращательное движение.

Коленчатый вал поршневого двигателя воспринимает усилие со стороны шатуна и преобразует их в крутящий момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя, а также приводит в действие вспомогательные механизмы и приборы двигателя и его систем.

Усилия со стороны газов и сил инерции при большой длине коленчатого вала вызывают заметные продольные и угловые деформации, причиной которых являются динамические (переменные) нагрузки, способные при продолжительных воздействиях привести к усталостным разрушениям.

Шейки коленчатого вала работают при больших окружных скоростях и испытывают значительные тепловые и механические напряжения. При этом шатунные шейки совершают сложные перемещения, вызывающие комплексные инерционные нагрузки.

Исходя из перечисленных выше условий, в которых работает коленчатый вал, к его конструкции предъявляются следующие требования:

форма коленвала должна обеспечивать уравновешенность двигателя в время работы;
высокая жесткость, исключающая недопустимые деформации;
высокая усталостная прочность и способность противостоять динамическим нагрузкам;
высокая износостойкость трущихся поверхностей;
минимальная масса, позволяющая снизить возникающие во время вращения вала инерционные силы и моменты.

Особенности конструкции коленчатого вала

Основными элементами коленчатого вала (рис. 1 ) являются коренные 4 и шатунные 2 шейки, соединяющие щеки 3 , носок 5 и хвостовик 1 . Две шатунные шейки, шатунная шейка и щеки, соединяющие их, образуют кривошип.

Торцевые поверхности щек, выступающие за шейки, шлифуются и образуют кольцевые пояски, используемые для осевой фиксации шатунов и самого коленчатого вала. Эти кольцевые пояски сопрягаются с цилиндрической поверхностью шеек плавными переходами – галтелями.

Внутри шеек и щек имеется система каналов и отверстий для подачи смазочного материала к подшипникам. Масло, как правило, поступает к шатунным вкладыши по каналам из смежных коренных подшипников.

Достаточную жесткость на изгиб обеспечивают так называемые полноопорные валы, в которых число коренных шеек на одну больше количества шатунных шеек.

Расположение шатунных шеек определяется из условия равномерного распределения воспламенения и уравновешенности деталей.

Коленчатые валы могут быть цельными и составными, т. е. разборными – состоять из отдельных кривошипов, соединяемых в единый узел. Составные валы применяются редко, только в случае использования коренных подшипников качения (рис. 2 ).

Щеки коленчатого вала со стороны коренных шеек часто имеют продолжение, заканчивающееся противовесами, предназначенными для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил вращающихся масс, которые обусловлены дисбалансом вала из-за смещения шатунных шеек относительно оси вращения, а также для общего уравновешивания двигателя.
Противовесы выполняются заодно с коленчатым валом, но в случае большой их массы (например, в дизелях) они могут изготавливаться отдельно от вала и крепиться к нему болтами, шпильками или штифтами.

На носке коленчатого вала устанавливают шкивы или зубчатые колеса для привода механизма газораспределения, насосов, вентилятора и других механизмов и узлов различных систем двигателя.
На хвостовике коленчатого вала устанавливается маховик, уравновешивающий вращающиеся массы двигателя, на котором выполнен зубчатый венец для пуска двигателя.
Иногда зубчатые колеса привода газораспределительного механизма устанавливают не на носке, а на хвостовике, где имеются элементы уплотнения – гребень и маслосгонная резьба или накатка.

Коленчатый вал воспринимает значительные осевые усилия, возникающие при работе косозубых распределительных зубчатых колес и при выключении сцепления. Для того чтобы предотвратить перемещение вала от воздействия этих усилий, применяется осевая фиксация, которая обеспечивается упорными буртами вкладышей или упорным подшипником (см. рис. 3 ). В собранном узле образуется осевой зазор 0,05…0,15 мм , обеспечивающий свободное вращение вала.

Для уменьшения трения рабочая поверхность упорных колец покрывается антифрикционным сплавом. От проворачивания упорные кольца фиксируются штифтами.

После изготовления коленчатые валы подвергаются статической и динамической балансировке.

Жесткость и прочность коленчатого вала достигается:

увеличением поперечного сечения шеек и щек;
максимальным уменьшением массы шатунных шеек;
рациональным размещением противовесов;
уменьшением концентрации напряжений, создаваемых шатунными шейками.

Концентрацию напряжений уменьшают увеличением радиуса галтелей, наклонным расположением отверстий в шатунной шейке, применением бочкообразной формы полости внутри шатунной шейки.

Высокая износостойкость шеек коленчатого вала достигается ограничением усилий воздействия на подшипники, оптимальным выбором материала антифрикционного слоя, закалкой шеек и галтелей вала токами высокой частоты с последующим отпуском, азотированием шеек и галтелей, а также обеспечением оптимального режима смазывания.

Как и из каких металлов изготавливают коленчатые валы?

Коленчатые валы изготавливаются штамповкой из стали или отливаются из специальных чугунов. Для штампованных валов используют стали 45, 45Х, 40ХФА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА .

Коленчатые валы бензиновых двигателей отливают из чугуна. Их производство дешевле, им легко придать необходимую форму, однако нагрузки на изгиб они выдерживают значительно хуже, чем валы из стали, поэтому в дизелях чугунные валы применяют редко.

Маховик

Маховик служит для накопления кинетической энергии во время рабочего хода, уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала, сглаживания момента перехода поршня через ВМТ и НМТ, облегчения пуска двигателя и трогании автомобиля с места. Маховик отливают из серого чугуна, располагая основную массу металла на ободе для увеличения момента инерции.

Для осуществления пуска двигателя электростартером на обод маховика напрессовывается зубчатый венец 2 (см. рис. 4 ), либо его крепят специальными болтами.

На ободе или торце маховика могут быть нанесены метки для установки поршня первого цилиндра в ВМТ или градусная шкала для установки момента зажигания (в градусах).

Для установки маховика на фланец коленчатого вала в однозначном положении одно из отверстий крепления маховика смещают на небольшой угол (примерно 2˚ ). В противном случае применяются установочные штифты и установочную втулку 4 .

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.

На каких шейках коленчатый вал вращается в двигателе

Размеры

Толщина коренного подшипника-вкладыша составляет около 1,5-2 миллиметров. Нужно отметить, что иногда в качестве материалов для производства этой детали может применяться другой состав – вместо меди и свинцово-оловянных сплавов используют специальные сплавы на основе алюминия.

Но стандартизация материалов для изготовления этих изделий отсутствует – каждый производитель изготавливает вкладыш по своим уникальным формулам. Единственное, что объединяет изделия между собой – это стальная лента.

Практика показывает, что используются следующие размеры слоев при производстве подшипников скольжения. Так, толщина стальной основы составляет от 0,9 миллиметра и более. Основной слой имеет толщину до 0,75 миллиметра. Слой никеля – 0,001. Слой сплава олова и свинца – 0,02-0,04 миллиметра. Оловянный слой – 0,005.

Любые сплавы, использующиеся в производстве, индивидуально подбираются для каждого мотора и рассчитываются, учитывая твердость материалов, из которых изготавливается коленчатый вал. Для повышения ресурса и работоспособности новых или ремонтных моторов рекомендуется применять только те детали, которые советует использовать производитель.

Чем тоньше коренной подшипник, тем более высокими характеристиками он обладает. Более тонкие изделия гораздо лучше лежат на постели, обладают лучшим отводом тепла, зазоры в них ниже. В современных моторах производители стараются использовать более тонкие подшипники скольжения.

Вкладыш должен быть изготовлен не только из правильно подобранных компонентов. Также очень важна и форма. Дело в том, что для правильного монтажа необходимо, чтобы подшипник имел натяг на диаметре постели коленчатого вала.

Натяг делают не только по диаметру изделия, но и по его длине. Так удается достичь отличного контакта между вкладышем-подшипником и постелью. Для валов диаметром до 40 миллиметров натяг должен составлять от 0,03 до 0,05 миллиметра. Для более крупных валов (70 миллиметров) и выше натяг составляет от 0,06 до 0,08 миллиметра.

В устройстве этой детали также имеется верхняя часть – это крышки коренных подшипников. Они фиксируются болтами или же шпильками на картере двигателя.

Производится данная деталь, а именно вкладыш, методом штамповки из стальной ленты. Штамп придает детали форму. А затем выполняется обработка торцевых частей и рабочей поверхности. Данная деталь очень точная. Допуск от номинального размера до 0,02 миллиметра на длину и до 0,005 по толщине.

Коленвал. Устройство и виды

В двигателе все детали одинаково нужны и важны. При поломке хотя бы одной запчасти весь мотор выходит из строя. Сегодня мы разберем подробно коленчатый вал, который преобразует возвратно-поступательные движения шатунов и поршней во вращательные.

Устройство

Коленвал состоит из:

Ось коленчатого вала – это коренные шейки, которые проходят ровно по центру. Шатунные шейки исполняют роль крепления и приема давления от шатунов. Шатунные шейки смещены по отношению оси вала и держатся с помощью щек.

Шатунных шеек по количеству столько же, сколько и цилиндров. Но во многих V-образных моторах на 1 шейку опираются 2 цилиндра. Так же можно встретить, когда V-образные двигатели имеют коленвал, в котором на 1 шатун рассчитана 1 шейка, но соединенные шейки тогда сдвинуты на 18 градусов по отношению друг к другу.

Что же касается щек, то они обладают несколькими функциями: соединяют шейки и являются противовесом, чтобы уравновесить шатуны и шатунные шейки. Если противовеса не было бы, то появлялась бы вибрация, а у высокооборотных ДВС, это верный признак указывающий на возможность выхода из строя мотора.

В коленчатом вале основная нагрузка распределяется на щеки и на места соединения шеек. Чтобы распределение было равномерным, данные отрезки изготавливаются галтелью – переход в виде закругленной формы от шейки к щеке.

В результате правильное расположение щек и шеек в коленвале обеспечивает эффективную работу возвратно-поступательного движения во вращательное: уравновешивает ДВС, противостоит изгибающим нагрузкам и предотвращает появление колебаний и вибраций.

Полноопорные и неполноопорные коленвалы

Коренные шейки по размеру больше шатунных, и они служат как осью, так и опорой КШМ (кривошипно-шатунного механизма). Нагрузка передается мотору от коленвала через коренные шейки, они же опираются на коренные подшипники в картере двигателя.

Коленвал делится на 2 вида по типу опоры:

Полноопорный. В нем шеек коренных на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек.
Неполноопорный. 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 XXI веке чаще используют полноопорные коленвалы, пусть сложнее в производстве, но на выходе легкие и надежные.

Смазка коленвала и других деталей КШМ

Смазка запчастей коленвала очень важна: для опоры коренных шеек и шатунов на шатунные шейки применяют подшипники скольжения (вкладыши), а они не могут правильно функционировать без постоянной смазки.

Чтобы масло поступало к запчастям, внутри коленчатого вала есть каналы. Благодаря давлению, смазочный материал поступает к подшипникам равномерно.

Взаимодействие коленвала совместно с другими запчастями

Нагрузка подается на коленчатый вал через шатуны, тем самым переводя в крутящий момент. Этот самый момент проходит через заднюю часть вала (хвостовик) к маховику и потом к трансмиссии. Через переднюю часть вала (носок) крутящий момент переходит на вал газораспределительного механизма и другие системы двигателя.

Зачастую на носке имеется гаситель колебаний. Это простое устройство состоит из 2 дисков, резиновой прокладки, соединительных пружин и упругого материала, такого как, например, силиконовая жидкость. Такой гаситель при работе мотора уменьшает крутильные колебания вала, что минимизирует риски повреждения.

Производство и материал

Во время работы на коленвал подается большая нагрузка. Для дизельных моторов производят цельной коленчатый вал. А вот сборные коленвалы на практике оказались несостоятельны для высокооборотных моторов, и поэтому их почти не применяют.

В качестве материала изготовления используют сталь или чугун. Коленвал из чугуна выполняют методом отливки, а из стали методом ковки или штамповки. Затем чугунные и стальные коленчатые валы механически обрабатывают, чтобы достичь нужных параметров – балансировка, чистота поверхности и т.д.

Автозапчасти для двигателя и его узлов вы найдете на нашем сайте в разделе «Категория запчастей».

Источник

Форма коленчатого вала

Форма коленчатого вала зависит от количества и расположения цилиндров, их порядка работы и тактов, которые выполняются цилиндропоршневой группой. В зависимости от этих факторов коленвал может быть с разным количеством шатунных шеек. Есть моторы, в которых на одну шейку воздействует нагрузка от нескольких шатунов. Примером таких агрегатов служат ДВС V-образной формы.

Даная деталь должна изготавливаться так, чтобы в процессе вращение на высоких оборотах была максимально минимизирована вибрация. В зависимости от количества шатунов и порядка образования вспышек в коленвалах могут использоваться противовесы, но также существуют и модификации без этих элементов.

Все коленчатые валы делятся на две категории:

Полноопорные коленвалы. Количество коренных шеек увеличено на оду по сравнению с шатунными. Это обусловлено тем, что по бокам каждой шатунной шейки стоят опоры, которые также служат осью кривошипно-шатунного механизма. Такие коленвалы используются чаще всего, так как производитель может использовать облегченный материал, что влияет на КПД двигателя.
Неполноопорные коленвалы. В таких деталях коренных шеек меньше, чем шатунных. Такие детали изготавливаются из более прочных металлов, чтобы в процессе вращения они не деформировались и не сломались. Однако такая конструкция приводит к увеличению веса самого вала. В основном такие коленчатые валы использовались в низкооборотных моторах прошлого столетия.

Полноопорная модификация показала себя более легкой и надежной, поэтому ее используют в современных ДВС.

Причины поломки

Конструктивные повреждения и износ в процессе эксплуатации – это самые распространенные причины для замены деталей. Несмотря на регулярное поступление смазки и аккуратную эксплуатацию мотора, данный процесс неизбежен. С течением времени утончается поверхность шеек, свободное пространство между ними становится больше, из-за этого коленвал приобретает свободный ход, снижается давление масла и, как следствие, его подача. Все это вызывает преждевременный выход из строя всей системы двигателя.

Прокручивание является второй причиной для проведения ремонтных работ. Многим доводилось слышать об этом или заниматься решением данной проблемы самостоятельно, но не все автовладельцы знают, из-за чего возникает такая ситуация. Вкладыши шатунные имеют тонкие пластины, которые ложатся в специальную постель. При этом небольшие выступы размещены по всей внешней поверхности полуколец, они должны соприкасаться с фронтальной частью блока, как это и происходит в новых моторах. Некоторые условия снижают сопротивляемость усиков по отношению к вкладышу, он прилипает к шейке коленвала и проворачивается. В такой ситуации работа двигателя прекращается. Стоит отметить наиболее частые причины ее развития:

функционирование мотора сопряжено с постоянным превышением установленных нагрузок;
смазка имеет слишком жидкую структуру;
крышки подшипников стоят с низким натягом;
отсутствие масла, его излишняя вязкость или же присутствие в составе абразивных соединений.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками. Они не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.

Свободное вращение коленчатого вала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем.

Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.

Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.

Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.

А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.

Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.

Источник

Принцип действия коленчатого вала

Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.

В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.

Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала. После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.

Последовательность работ по замене коленчатого вала

1. На «венец» маховика установить фиксатор коленвала MP 1-223 (он будет препятствовать вращению коленвала). Положение А для затяжки, В — для ослабления.

2. Открутить болты крепления маховика 15, демонтировать маховик.

3. Открутить болты 13 и, вытащив установочный штифт, демонтировать колесо датчика коленвала.

4. Открутив по периметру болты 1 и 17, демонтировать прижимной передний фланец 3, передний сальник 2, промежуточную пластину 16, уплотнительную прокладку 18.

5. Раскрутить болты 10, демонтировать крышки коренных шеек, верхние половинки подшипников 7 и полукольца 8.

6. Выполнить выемку вала 6 из блока двигателя, убрать нижние части подшипников 4 и полуколец.

7. Произвести дефектовку, шлифовку, балансировку коленчатого вала. Выполнить очистку постелей коленвала и блока двигателя.

8. Установку коленчатого вала выполнить в последовательности, обратной разборке. При монтаже колеса положения коленвала выполнить контроль размера превышения установочного штифта 11 согласно со схемой проверки.

9. После монтажа коленчатого вала в блок двигателя произвести контроль биений.

Источник

Разница между коренными и шатунными вкладышами

Необходимо знать, что есть два вида вкладышей. Это шатунные и коренные. Первые находятся между шатуном и шейкой коленвала. Коренной элемент похож на первый по своему предназначению. Однако он располагается там, где коленчатый вал проходит в корпусе двигателя. Вкладыши отличаются по своим размерам. Габариты зависят от типа ДВС, для которого конкретная деталь изготовлена. Существуют и специальные ремонтные вкладыши. Они отличаются от оригинальных новых, установленных в двигателе. Ремонтные вкладыши различаются лишь отметками, кратными 0,25 мм. Так, их размеры примерно такие — 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм, 1 мм.

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.

https://youtube.com/watch?v=Ue6cDpSOKu4

Устройство КШМ

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:

Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
Шатун.
Коленчатый вал.

Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.

Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.

После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.

Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.

Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.

Шатун

Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.

Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.

По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.

В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).

Коленчатый вал

Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.

Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.

В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.

Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.

Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.

Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.

Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.

На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.

Из чего состоит коленчатый вал

Конструкция коленчатого вала: 1. Носок коленчатого вала; 2. Посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала; 3. Отверстие подвода масла к коренной шейке; 4. Противовес; 5. Щека; 6. Шатунные шейки; 7. Фланец маховика; 8. Отверстие подвода масла к шатунной шейке; 9. Противовесы; 10. Коренные шейки; 11. Коренная шейка упорного подшипника.

Рабочие компоненты коленвала:

Коренная шейка – валовая опора, которая служит осью вращения самого вала. Она лежит в подшипнике, который встроен в картер.
Шатунные шейки – опоры, связанные с поршневыми шатунами. Во время работы они смещаются относительно оси вала по круговой траектории.
Щёки – вспомогательные детали, связывающие шатунные и коренные шейки. Они также предотвращают разрушение вала из-за резонансной нагрузки.
Хвостовик – задняя часть, соединённая с шестерной отбора или маховиком для передачи мощности на движение.
Носок – передняя часть вала, которая посредством шкива или зубчатого колеса передаёт мощность приводу газораспределительного блока и других вспомогательных механизмов.
Противовесы – детали, необходимые для распределения нагрузки и уравновешивания массы шатунов и поршней.

Для уплотнения носка и хвостовика используются защитные сальники. Это предотвращает просачивание масла в местах выхода частей маховика за границы блока цилиндров. Вращательное движение обеспечивается тонкими стальными подшипниками скольжения. Чтобы ось вращения вала не смещалась, на одну из коренных шеек ставится упорный подшипник.

Во время работы самые большие напряжения концентрируются в месте соединения шеек и щёк. Для разгрузки его делают с галтелью – полукруглым переходом с промежуточным технологическим поясом. По причине экстремальных нагрузок в месте перехода щёк в шейки в своё время производители отказались от составных коленвалов, детали которых соединялись крепежом.

Обработка коленвала.

Химическая обработка коленвалов — это закалка током высокой частоты (ТВЧ), азотирование, закалка поверхностного слоя. Изношенные азотированные валы не шлифуют, они подлежат замене. Благодаря всем этим хим и термическим обработкам повышается прочность и износоустойчивость.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Материалы для изготовления

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.

И до скорой встречи.

Предназначение коленчатого вала

Залогом движения автомобиля является поршневой механизм: в систему цилиндров подается смесь из топлива и некоторого количества воздуха, которая после воспламенения, увеличивается в объеме, что с силой выталкивает поршень. Возвратно-поступательные движения системы поршней преобразовываются коленвалом во вращательные. Затем передаются на другие детали, на коробку передач, на полуось или карданный вал.

Коленвал совершает преобразование механической энергии в крутящий момент. Он является цельным конструктивным элементом системы транспортного средства, поэтому правильнее будет назвать его деталью.

Стоимость этой детали достаточно высока из-за материала, из которого она сделана: легированная хромом или молибденом сталь. Она имеет особую прочность. А также цена зависит от расположения волокон и методики изготовления.

Способ производства и материал, из которого производится деталь, в большей мере зависит от класса автомобиля и его типа. Литой чугунный коленвал используется в серийных моделях, это позволяет уменьшить их стоимость и не выходить за пределы расчета. В спортивные авто устанавливают коленвал из стали, сделанный методом ковки.

Они значительно превосходят вышеупомянутые по габаритам, весу и прочности и все чаще используются в современной промышленности. Самые дорогие модели оснащены деталью, выточенной из цельного куска стали. На выходе получают чрезвычайно прочный материал и много отходов производства.

Деталь расположена в нижней части любого серийного двигателя, прямо над картером с моторным маслом. Он закрепляется при помощи подшипников и дополнительных упоров, которые прочно закрепляют его положение и не позволяют смещаться. Только оппозитные двигатели отличаются — коленвал расположен практически в центре.

Коленчатый вал двигателя

Коленчатый вал двигателя самый дорогой и ответственный элемент. В двигателе внутреннего сгорания он способен преобразовывать возвратно-поступательные движения поршня в крутящий момент. На него воздействуют переменные нагрузки, возникающие от давления сгорающих газов. Также на него воздействуют инерционные силы, возникающие от постоянно вращающихся масс.

Внешне коленчатый вал представляет собой конструктивный элемент, изготовленный из стали методом ковки или литья. Турбированные и дизельные двигатели имеют более прочные коленчатые валы.

Конструкция коленчатого вала

В конструкцию вала входят несколько шатунных и коренных реек, которые соединены щеками. Число коренных шеек на одну больше, чем шатунных и их диаметр несколько больше. В противоположном от шатунной рейки месте – устанавливается противовес. Он предназначен для уравновешивания и делает работу двигателя плавной.

Шатунная рейка, установленная между щеками, именуется коленом. В зависимости от количества и порядка работы цилиндров, колена располагаются соответствующим образом. Таким образом, достигается равномерная работа двигателя, своевременное воспламенение, снижение крутильных колебаний.

Шейка является опорой для соответствующего шатуна. На V-образных двигателях, коленвал имеет несколько более удлиненные шейки, на которых установлены по два шатуна, приходящиеся на левый и правый цилиндр. Часть валов оснащается спаренными шейками, которые отклонены друг от друга на 18°. Такая конструкция делает воспламенение более равномерным и носит название Split-pin.

Самая большая нагрузка приходится на то место коленчатого вала, где шейка переходит к щеке. Для снижения воздействующих на это место сил, здесь выполнена галтель – радиус закругления. Совокупность галтелей увеличивает общую длину вала, которая компенсируется углублениями в шейке и щеке.

Для вращения коленвала в опорах предусмотрены специальные подшипники скольжения. В их роли выступают тонкостенные вкладыши из стальных пластин, на которых нанесено специальное покрытие для улучшения скольжения. Для того, чтобы не допустить проворачивания вкладышей, в шейке имеется специальный выступ. Благодаря выступу вкладыши надежно фиксируются в опоре.

Чтобы исключить осевые перемещения коленчатого вала, предусмотрен упорный подшипник, расположенный в крайней коренной шейке.

Схема смазочной системы

Шейные и коренные шейки входят в систему смазки. Для их смазывания предусмотрены специальные магистрали, в которые масло подается под давлением.

С задней части коленчатого вала, именуемой хвостовиком, происходит отбор мощности. К хвостовику закрепляется маховик. С передней части коленвала находятся посадочные места, где установлена звездочка. Посредством ременной передачи коленчатый вал соединяется с распредвалом и вспомогательными компонентами. В некоторых конструкциях там же устанавливается гаситель крутильных колебаний. Конструктивно это два диска, между которыми находится резина, пружина или силиконовая жидкость. Основная функция гасителя – поглощение возникающих во время работы двигателя вибраций.

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ

Конструкция коленчатого вала представляет собой относительно нежесткую деталь, на которую приходятся достаточно большие изменчивые нагрузки, во время работы на него действуют силы кручения и он подвергается изгибу. Коленчатый вал состоит из: коренных шеек; шатунных шеек; щеки; передней выходной части вала — носка; задней выходной части вала — хвостовика; противовесов. Коренные шейки являются опорами вала, которые находятся в коренных подшипниках, установленных в картере двигателя. Шатунные шейки — опоры вала, направленные на соединение с шатунами. Щечки выполняют функцию соединения коренных и шатунных шеек.

Передняя выходная часть вала определяется как часть для крепления шестерни или шкива отбора мощности для привода газораспределительного устройства и всевозможных дополнительных участков, систем и приспособлений. Задняя выходная часть вала служит для объединения с маховиком или массивной шестерней отбора ключевого количества мощности. Противовесы предназначены для создания разгрузки коренных подшипников относительно центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижнего компонента шатуна.

Коленчатый вал производится из стали, характеризуемой упрочением токами высокой частоты или азотированием, а также из высокопрочного чугуна. Противовес создается как единое целое с коленчатым валом, в противном случае противовесы напрессовываются на вал. Коленчатый вал устанавливается таким образом, чтобы опираться коренными шейками на коренные опоры картера двигателя, шатунные шейки фиксируются вместе с нижними головками шатунов. Коренные и шатунные шейки присоединяются при помощи щечек, которые организуют кривошипы вала. Неуравновешенные массы образуют центробежные силы на подшипниках вала, для их разгрузки предназначены противовесы.

В передней части вала предусмотрен сальник для уплотнения, при этом держателем сальника является корпус масляного насоса. Передняя часть вала оснащается зубчатым шкивом привода топливного насоса высокого давления и распределительного механизма двигателя и шкивом ременной передачи для привода генератора, водяного насоса и различных устройств и систем автомобиля. Сальником обеспечивается и задний конец вала, этот сальник фиксируется при помощи специального держателя. На задней стороне коленчатого вала имеется фланец, предназначенный для крепления диска привода, что характерно для моделей автомобилей, оснащенных автоматической коробкой передач, или маховика.

Для произведения ремонтных работ коленчатого вала необходимо перешлифовать коренные, шатунные шейки относительно следующего ремонтного размера. После проведения ремонтных работ коленчатый вал должен устанавливаться с маховиком и сцеплением, которые имелись до ремонта, при этом в обязательном порядке производится балансировка коленчатого вала со сцеплением. В случае дисбаланса создаются углубления в маховике посредством высверливания.

Коленчатые валы двигателя относительно диаметра коренных и шатунных шеек делятся на классы, при этом деление на классы является индивидуальной для каждого двигателя. Точность диаметральных габаритов коренных и шатунных шеек варьируется относительно 1—2 классов, при этом чистота поверхности определяется 8—10 классами и выше; допускаются отклонения на овальность и конусность, которые для автомобильных двигателей соответствуют отрезку от 0,010 до 0,005 мм. Расхождение в параллельности осей коренных и шатунных шеек не превышает 0,01 мм по всей длине каждой шатунной шейки; радиус кривошипа может иметь допуски в 0,05—0,15 мм.

Если отклонения радиусов кривошипов и угловых развала слишком велики, то образуется неравномерная степень сжатия в разных цилиндрах и относительно сдвига фаз распределения, что неблагоприятно отражается на работе двигателей. Для подшипников скольжения коленчатые валы должны обладать высокими требованиями к поверхности шеек, усиленной износостойкостью и усталостной прочностью. Маркировка должна наноситься на передней щечке вала, верхние цифры соответствуют классам шатунных шеек с первой по шестую, при рассмотрении поочередно слева направо, нижние цифры являются классами коренных шеек с первой по седьмую слева направо. Также маркировка может задаваться с номинальным значением диаметра, с диаметрами ремонтного размера с установленным снижением.

Коленчатый вал отслеживается по 80—90 позициям, например размер, форма, относительное положение контролируемых поверхностей вала, параллельность оси шеек, положение шатунных шеек относительно коренных, угловое положение шатунных шеек относительно друг к другу, угловое положение шпоночной канавки относительно кривошипов, положение торца фланца относительно оси коренных шеек и др. Для трудоемкого и непростого процесса контроля используются специальные многомерные индикаторные, пневматические, электронные измерительные приспособления.

При создании заготовки коленчатого вала большое внимание уделяется расположению волокон материала, для того чтобы исключить возможность перерезания материала на дальнейших этапах механической обработки, поэтому широкое использование получили штампы, оснащенные специальными гибочными ручьями. Пройдя штамповку, коленчатые валы подвергаются термообработке, нормализации, очистке от окалины при помощи травления или обработке с помощью дробеметной машины. На механическую обработку шеек допускаются припуски в 3—4 мм на сторону со штамповочными уклонами 7—10°. Точность заготовок определяется 8—9 классом. Допустимая кривизна в плоскости разъема штампов для автомобильного коленчатого вала составляет менее 1,5—1 мм, смещение от сдвига штампов разрешается не более 2 мм.

Литые заготовки коленчатых валов производятся из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием, для изготовления применяется способ прецизионного литья, т. е. в оболочковых формах, произведенные этим способом валы отличаются по сравнению со штампованными валами рядом положительных качеств, например высоким коэффициентом применения металла. Литые заготовки отличаются наличием внутренних полостей, которые образуются в результате отливки. Припуск на обработку должен быть менее 2,5 мм на сторону отклонения, соответствующего 5—8 классу точности. Снижение колебания припуска и начальной неуравновешенности способствует лучшему качеству при эксплуатации. Отлив в оболочковых формах осуществляется в горизонтальном положении: в случае, когда в одной форме необходимо произвести отлив двух валов, заливка металла создается с помощью общего литника.

Правка валов создается как следующий шаг после нормализации в горячем состоянии в штампе, на прессе после извлечения из печи, не прибегая к повторному подогреву.

Механическая обработка: главными базами для коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. К сожалению, они не могут использоваться как технологические на всех шагах обработки, поэтому иногда технологическими базами становятся поверхности центровых отверстий. Небольшая жесткость вала для некоторых этапов обработки, производимых в центре, заставляет создавать вспомогательные базы, которыми являются наружные поверхности предварительно обработанных шеек. Для обработки шатунных шеек, по техническим условиям обязанных иметь угловую координацию, выбирается опорная технологическая база в виде специально фрезерованной площадки на щеках. В результате действия сил резания возникает деформация коленчатого вала, поэтому необходимо произвести достаточно большое количество раз, примерно от 3 до 9, правку коленчатого вала с помощью пресса. Однако правка способна образовать внутренние напряжения, приводящие к последующей деформации вала, что также является нежелательным воздействием.

Технологические опорные базы представляются в качестве фрезерованных площадок на щеках коленчатого вала и обрабатываются до и после предварительной обработки. Также необходимо произвести токарную обработку коренных и шатунных шеек, коренные шейки обрабатываются на обычных токарных станках, затем они берутся как технологические базы для обработки шатунных шеек и остальных поверхностей. Обработку коренных шеек многоколенных валов осуществляют специализированными станками, оснащенными центральным или двусторонним приводом для снижения скручивающего и изгибающего моментов. Затем производится отделка смазочных каналов и внутренних плоскостей, далее необходимо отшлифовать шейки коленчатого вала.

Балансировка при массовом производстве создается при помощи автоматических балансировочных станков или автоматических линий. Необходимо проанализировать диаметральные размеры шеек, отверстия под подшипник во фланце, длину шатунных и коренных шеек, дистанцию от базового торца, радиус кривошипа, биение шеек и торца фланца по отношению к крайним коренным шейкам, взаимное отношение коренных и шатунных шеек относительно длины и расстояния от базового торца, угловое расположение кривошипов, местонахождение установочного отверстия и шпоночной канавки по отношению к коренным и шатунным шейкам. Также производится обкатка крупных коленчатых валов. Специальные токарные станки с неподвижным валом применяются для обкатки шатунных шеек.

Кстати, качественные фланцы смотрите здесь. Рекомендуем, проверенный производитель.

Предыдущее: КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР
Следующее: КОЛЕСО

Коленчатый вал двс

Коленчатый вал ДВС

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, он же коленвал — это однородная деталь (если состоит она из нескольких частей, то это составной вал) сложной формы в виде стержня с коленами, функция которой является преобразование возвратно-поступательного движения в крутящее.
Содержание статьи:

Металл коленвала

Коленчатый вал ДВС воспринимает большие нагрузки, поэтому он изготавливается с большим запасом прочности. Материалы для изготовления коленвала следующие:

углеродистая сталь;
хромомарганцевая сталь;
хромоникельмолибденовая сталь;
высокопрочный чугун.

Марки стали состава коленвала в порядке распространенности:

Сталь 45. Означает, что в сплаве металла содержится от 0,42 до 0,5 % углерода (С).

Сталь 45Х. Это конструкционный легированный сплав, в котором содержится хром в количестве 1%. Из справочников по ГОСТу хрома содержится в этой марке от 0,8 до 1,1 %.

Сталь 45Г2.
Буква Г в шифре стали означает, что содержится марганец (Mn) в количестве 2%.

Сталь 50Г. Этот шифр обозначает, что это марганцевая сталь с содержанием 1% марганца (Mn) и 0,5% углерода (С).

Если в шифре сплава металла содержится более, чем 2,14% углерода (С), то — это чугун.

Марки стали коленвалов дизельных двигателей:

Сталь 40ХНМА.

Сталь 18ХНВА.

Элементы коленвала

Коленчатый вал (коленвал) ДВС состоит из:

Коренная шейка.

Шатунная шейка.

Щёки.

Передняя выходная часть вала или, по-другому — носок.

Задняя выходная часть вала, или, по-другому — хвостовик.

Противовесы.

Коренная шейка вала коленчатого вала — это специальное посадочное место для коренного подшипника, на котором сидит и вращается коленвал.
Обозначения рисунка «Коленчатый вал ДВС»:

Фланец маховика.

Противовесы.

Шатунные шейки.

Коренные шейки.

Щека.

Отверстия подвода масла к шейкам.

Противовесы.

Коренная шейка упорного подшипника.

Посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала.

Носок коленчатого вала.

В строении коленвала ДВС имеются коренные шейки, соединяющиеся с шатунныйми шейками посредством щёк. Помимо соединительной функции щек, они еще являются балансирами кривошипно-шатунного механизма, то есть выравнивают вес поршней и шатунов. Благодаря сбалансированному вращению коленвалу, двигатель работает плавно, без рывков.
На коренные и шатунные шейки надеваются подшипники скольжения, называемые вкладышами. Вкладыши тонкостенные располовинчатые из стальной ленты с антифрикционным слоем (то есть, устойчивым к трению).
Шатунная шейка является опорой для шатуна. Самой большой нагрузке в строении коленвала ДВС подвергаются места перехода от шеек к щекам.

Чтобы весь коленчатый вал двигателя не перемещался по оси, не имел осевой люфт, используется упорный подшипник скольжения. Подшипник скольжения удерживающий от перемещения по оси коленвала устанавливается на крайней или средней коренных шейках.

В конструкции шеек и щек коленвала конструкторами предусмотрены специальные отверстия для смазки. Через эти отверстия под давлением подается моторное масло к каждой шейке вала. Коренные шейки обеспечены такой индивидуальной смазкой. Через каналы в щеках, масло подается на шатунные шейки.
Задняя часть коленвала — это хвостовик, обеспечивающий передачу крутящего момента маховику, который закрепляется на хвостовике, а маховик, в свою очередь, передает вращение на коробку переключения передач.
Передняя часть коленвала — это носок. На носке монтируются такие детали:

На носке также монтируется, так называемый гаситель крутящих колебаний. Так как коленвал ДВС постоянно испытывает огромные нагрузки на кручение и излом, на носке необходимо подавлять вибрацию (колебания).

Гаситель вибраций коленвала состоит из двух дисков и растягивающегося элемента (резина, силикон, масляная жидкость, пружина). Вибрация на носке вала уменьшается благодаря гасителю крутильных колебаний.

Назначение коленвала

Во всех сложно-технических устройствах происходит возникновение одной одного вида энергии, которая кинематическими схемами преобразуется в другую, например, вращательное — в поступательное, и т.д.
В двигателе ДВС коленчатый вал — это сердце двигателя. Принцип работы коленвала следующий: когда поршень удалился на самое максимальное расстояние — щёки и шатун вытягиваются в одну линию.

Далее, в рабочей камере сгорания цилиндра происходит взрыв топливно-воздушной смеси, из-за чего поршень опускается вниз с шатуном. Основание шатуна проворачивается вокруг оси шатунной шейки коленвала, так как шатун сидит на ней.

После достижения поворота на 180 градусов, шатун начинает движение вверх и поднимает поршень. Таким образом происходит цикл вращения деталей цилиндро-поршневой группы.

Максимально удаленное и максимально приближенное расстояния от коленвала до поршней называются мертвыми точками, в мертвых точках скорость движения равна нолю.

Обработка коленвала

Коленвалы ДВС в процессе изготовления подвергаются механической и химико-термической обработкам. Так как коленчатый вал двигателей — это сложное устройство с высокой точностью, оно делается с высокими квалитетами только на заводах. Механобработка вала, в основном, понятна многим — это изменение формы по заданным параметрам.
Химическая обработка коленвалов — это закалка током высокой частоты (ТВЧ), азотирование, закалка поверхностного слоя. Изношенные азотированные валы не шлифуют, они подлежат замене. Благодаря всем этим хим и термическим обработкам повышается прочность и износоустойчивость.

Коленчатый вал коленопреклонённый – Автомобили и люди

Когда я учился в автошколе, преподаватель в начале занятия, отправлял какого-нибудь «незнайку» к стеллажам, чтобы тот нашёл и принес изучаемую деталь. Независимо от названия детали, чтобы «помочь» незадачливому ученику, все показывали на него и конечно коленчатый вал это был.
То есть первая деталь, которую все научились узнавать с первого раза, был именно он коленчатый вал.
Вот и мы сегодня поговорим о назначении и конструктивных особенностях коленчатого вала, а также о материалах из которых его делают.

Назначение коленчатого вала

Коленчатый вал это, одна из важных деталей двигателя. Он преобразует поступательное движение поршня во вращательное, которое через трансмиссию передается к колесам.
Поршни через шатуны отдают механическую энергию на шейку коленвала, в результате поступательное движение преобразуется во вращательное. Как только вал поворачивается на 180˚, шатун начинает двигаться в обратном направлении, возвращая поршень в исходную позицию ‒ цикл повторяется.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками, которые не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.
Движение коленвала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем. Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.
У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.
Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.
Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.

Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.

Для супердорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы. Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.
А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.
Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.
И до скорой встречи.

Коленвал – что это такое и как он работает?

Двигатель – сложный агрегат, в котором нет незначительных деталей. Одна из таких его составляющих – коленвал. С одной стороны, это не сложное устройство, а простая деталь, с другой, коленчатый вал – одна из основных деталей двигателя.
Для чего нужен коленвал?
Любой автомобильный двигатель является поршневым. Принцип его работы прост: в цилиндр подается топливно-воздушная смесь, которая воспламеняется и увеличивается в объеме.
Возникает избыточное давление, которое выталкивает поршень из цилиндра.
Поршень при этом совершает поступательное движение, которое нужно преобразовать во вращательное, чтобы передать его в коробку передач, а дальше – на полуоси или карданный вал.

Вот именно эту функцию и выполняет коленчатый вал – преобразовывает один тип механического движения в другой, а именно: поступательное во вращательное.

Материал, из которого изготавливаются коленчатые валы, это не простая сталь, поэтому и стоимость изделия так высока, по сравнению с ценой простой металлической болванки.
Сталь, из которой изготавливается вал, легируется хромом, молибденом и другими металлами, что придает изделию особую прочность.
Кроме того, немаловажен сам процесс изготовления, начиная от того, как расположены волокна заготовки, заканчивая методикой изготовления – прессованием или ковкой.

С тем, что делает вал, мы разобрались, но остался вопрос – где находится коленвал? Коленчатый вал расположен в нижней части двигателя, снизу он прикрыт картером, заполненным моторным маслом.

Вал закреплен в подшипниках, которые удерживают его и не дают смещаться, иногда для его усиления используются дополнительные упоры.
Но есть исключение – в оппозитных двигателях коленчатый вал располагается выше, по центру ДВС.

Что собой представляет и как работает коленчатый вал?

Теория ДВС: Коленвал
Поршня в двигателе перемещаются неравномерно – пока дни опускаются, другие поднимаются – это обеспечивает плавность хода, и равномерное распределение нагрузки по времени.
Коленчатый вал сдерживает ход поршней после сгорания топлива и возвращает их в исходное положение для сжатия смеси.
С одной стороны он связан с газораспределительным механизмом, с другой – передает вращательный момент в трансмиссию.
Коленчатый вал состоит из нескольких шеек:

Основные находятся точно по центральной оси вала и в процессе вращения не смещаются.
Между ними находятся шатунные шейки, которые смещены относительно оси под разными, строго определенными углами, и при вращении описывают круг. Именно они обеспечивают взаимодействие вала и поршня.
Между собой шейки соединены «щеками» – пластинами из толстого металла. Щеки кроме крепежной, выполняют антирезонансную функцию – во время вращения вал может войти в резонанс и разрушиться, но щеки не позволяют этому произойти.

Словами трудно описать внешний вид этой детали, если вы хотите точно представить коленвал, фото или схематическое изображение – наилучший вариант.
Принцип действия коленчатого вала:

В момент, когда в камере воспламеняется воздушно-топливная смесь, поршень, а соответственно и связанная с ним шейка, находятся в крайнем нижнем положении.
При воспламенении смеси поршень выталкивает шейку, которая смещается и тем самым проворачивает вал.
В свою очередь, другая шейка, смещенная относительно описанной, под действием вращательного момента проворачивается и вдавливает сопряженный с ней поршень в цилиндр, сжимая топливно-воздушную смесь.

Дальше все продолжается аналогично. Это простой примет, не стоит забывать, что автомобильный двигатель – четырехтактный, поэтому в определенный момент поршень находится в одном из следующих положений:

Впуск смеси.
Сжатие смеси.
Рабочий ход поршня.
Выпуск отработанных газов.

Поэтому каждая из шатунных шеек расположена под углом 90 градусов по сравнению с рядом стоящими.

Немного интересной информации о коленвалах

Вытачивание коленвала
Кроме обычных серийных, существуют спортивные коленчатые валы. Они обеспечивают более быстрый ход поршня в крайней точке сжатия за счет особой формы шатунных шеек. Если у обычного вала они имеют круглую форму, то у спортивного они слегка вытянутые, за счет чего общие характеристики работы двигателя изменяются.

Среди автомобилистов бытует мнение, что маркировка коленвала может рассказать о его характеристиках. На самом деле это не так – маркировка это всего лишь каталожный номер производителя или оригинальный номер. Она ничего общего не имеет со свойствами изделия, а используется для простоты подбора запчасти.
По сути, коленчатый вал это простой кусок обработанного должным образом качественного металла или сплава.
С точки зрения функциональности, это незаменимая деталь, которая испытывает огромные нагрузки, от работы которой зависит не только качество езды, но и ресурс двигателя и его деталей.

По сути же, это просто передаточное звено, которое обеспечивает работу других узлов автомобиля – генератора, трансмиссии, полуосей, карданного вала и так далее.

Устройство коленчатого вала

Коленчатый вал – это важная часть двигателя внутреннего сгорания, потому как он преобразует возвратно-поступательные движения поршней в крутящий момент. Устройство коленчатого вала следующее: щёки, шатунные и коренные шейки, противовесы, хвостовик, фланец.
Опора коленчатого вала – коренные шейки. В классических четырехцилиндровых двигателях коленвалы с пятью опорами. Конструкция из трех опор применяется редко, потому как не такая прочная.

Семиопорные валы имеют шестицилиндровые двигатели. Обычно в блоках цилиндров с небольшим диаметром цилиндра применяют коленвалы с одинарным противовесом.

Во время изготовления и ремонта поверхность коренных и шатунных шеек тщательно полируется.

Виды коленвалов

Различают коленвалы с двойными противовесами и без них. Коленвал должен быть износостойким, иметь низкую массу, уравновешен, иметь точную обработку.
Изготавливаются коленчатые валы из высокопрочной легированной стали. Также бывают литые коленвалы из высокопрочного чугуна, которые закаляются токами высокой частоты.
Также бывают полые коленвалы.

Как работает коленчатый вал?

На коленвал воздействуют изгибающие и скручивающие силы в процессе работы. Чтобы не было преждевременного разрушения сопряжение между шатунными шейками и щеками делают слегка закругленным. Если двигатель работает нормально, то коренные и шатунные шейки коленчатого вала постепенно изнашиваются, как и при скольжении подшипников.
Создается тонкая масляная пленка, благодаря подачи масла под давлением. Через некоторое время зазор между вкладышем и шейкой станет больше, уменьшится давление и снизится качество масляной пленки.
Износ увеличивается, шейка с большим усилием задевает вкладыш, давление уменьшается снова и теперь работа невозможна, потому что из-за излишнего трения повышается температура, шейка сцепляется с вкладышем и он проворачивается.

Проверить, износились ли шейки коленчатого вала можно благодаря давлению масла в масляной магистрали на максимальных и минимальных оборотах прогретого двигателя.

Между шейками и вкладышами на разобранном двигателе с помощью пластмассовой проволоки можно измерить зазор. Чем меньше зазор, тем деформация больше.
В зависимости от конструкции двигателя на хвостовик коленвала устанавливается шкив, демпфер крутильных колебаний, звёздочка привода распредвала, вспомогательных и балансирных валов.
Нашли ошибку? Выделите текст мышью и нажмите Ctrl+EnterСерьезная нагрузка направлена на коленчатый вал, имеющая сложный характер, складывается из сил давления газов, центробежных и инерционных сил, спорВместе с коленчатым валом дизеля существует выполненный с ним фланец, к которому крепится амортизатор.Каковы основные функции коленчатого вала, конструктивные особенности?Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленвала, шатуна, крейцкопфаВал коленчатый ямз 236 изготавливается на Ярославском моторном заводе или же его крупных представителях, как например ОАО “Автодизель”.Насколько важна балансировка коленчатого вала?ЗМЗ 402 коленчатый вал производится на Заволжском моторном заводе и имеют высокие гаранты качества.Зачем нужен датчик частоты вращения коленвалаКак правило, нужная частота вращенияПоказать еще

Коленчатый вал двигателя

Коленчатый вал с помощью шатунов воспринимает усилия, действующие на поршни, от давления газов в цилиндрах. Развиваемый на коленчатом валу крутящий момент передается механизмам силовой передачи автомобиля.
Рис. 1. Коленчатый вал и его элементы
Коленчатый вал (рис. 1) состоит из коренных шеек, шатунных шеек, щек, фланца, переднего конца и противовесов.
Прочность вала обусловливается соответствующими его размерами, применяемым материалом и обработкой. В большинстве двигателей коленчатый вал изготовляют из углеродистой стали ковкой или штамповкой нагретых заготовок. После этого вал подвергают механической и термической обработке.

Шейки вала для получения гладкой точной цилиндрической поверхности шлифуют и полируют, а для повышения их износостойкости подвергают поверхностной закалке т. в. ч. После обработки проверяют правильность распределения массы вала относительно оси вращения, т. е. вал балансируют.

На двигателях некоторых марок (ЗМЗ) применяют чугунные коленчатые валы, изготовленные путем точного литья из специального высокопрочного магниевого чугуна. Процесс изготовления таких валов упрощается и удешевляется. Чугунные валы подвергаются такой же механической и термической обработке, что и стальные.

Коренными шейками вал устанавливают в подшипниках картера двигателя, а к шатунным присоединяют нижние головки шатунов. Шейки соединяются щеками. Места перехода от шеек к щекам, которые для избежания поломок вала делают закругленными, называются галтелями.
Задняя коренная шейка коленчатого вала обычно имеет маслоотражатель-ный гребень и резьбу для устранения утечки масла из картера двигателя.
На переднем конце вала закрепляют распределительную шестерню, маслоотражатель, шкив привода вентилятора и храповик для проворачивания вала пусковой рукояткой. Фланец на заднем конце вала служит для присоединения маховика.

Расположение кривошипов вала и количество коренных шеек зависят от типа двигателя, числа и расположения цилиндров. В рядном четырехцилиндровом двигателе вал устанавливается на трех или пяти опорах, в шестицилиндровом рядном двигателе — на четырех или семи опорах. Чем больше число опор, тем выше жесткость вала и лучше условия его работы.

В V-образных двигателях каждая шатунная шейка вала используется для присоединения двух шатунов, число коренных шеек для восьмицилиндрового двигателя равно пяти, а для шестицилиндрового — четырем.
Для подачи масла к шатунным подшипникам из коренных в щеках вала высверливают каналы или заделывают трубки.
Шатунные шейки коленчатых валов обычно снабжаются грязеуловителями, которые значительно улучшают очистку масла, поступающего к шатунным подшипникам, от механических примесей, тем самым снижая износ шеек и подшипников.

Грязеуловитель представляет собой камеру, высверленную (или отлитую) в шатунной шейке и закрываемую пробкой на резьбе. Масло поступает в грязеуловитель по каналу из коренного подшипника.

Механические примеси, имеющиеся в масле, при вращении вала отбрасываются центробежной силой в карман грязеуловителя, и очищенное масло через отверстие проходит к шатунному подшипнику. Грязеуловители необходимо периодически очищать.
Для уменьшения веса вала и центробежных сил, возникающих при его вращении, коренные и шатунные шейки вала некоторых двигателей делают полыми.
Противовесы, имеющиеся на коленчатом валу, служат для разгрузки коренных подшипников от действия моментов, создаваемых центробежными силами, возникающими на кривошипах вала при его вращении, или для уравновешивания сил инерции поступательно движущихся частей. Противовесы делают обычно как одно целое со щеками кривошипов или крепят к щекам наглухо специальными болтами.

Коленчатые валы у дизелей делают особенно прочными и жесткими, что достигается применением специальной стали для изготовления вала, увеличенными размерами шеек и щек и установкой вала на возможно большем количестве опор.

Читать далее: Маховик двигателя
– Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Коленчатый вал

Коленчатый вал представляет собой деталь сложной конфигурации или узел деталей, характерный для составного вала, оснащается консолями для фиксирования шатунов, служащих для передачи плоско-поступательного движения коленчатому валу, который трансформирует это движение во вращательное, передавая вращение трансмиссии и приводным приспособлениям. Коленчатый вал является составным элементом кривошипно-шатунного механизма.
Конструкция коленчатого вала представляет собой относительно нежесткую деталь, на которую приходятся достаточно большие изменчивые нагрузки, во время работы на него действуют силы кручения и он подвергается изгибу.
Коленчатый вал состоит из: коренных шеек; шатунных шеек; щеки; передней выходной части вала — носка; задней выходной части вала — хвостовика; противовесов. Коренные шейки являются опорами вала, которые находятся в коренных подшипниках, установленных в картере двигателя.
Шатунные шейки — опоры вала, направленные на соединение с шатунами. Щечки выполняют функцию соединения коренных и шатунных шеек.

Передняя выходная часть вала определяется как часть для крепления шестерни или шкива отбора мощности для привода газораспределительного устройства и всевозможных дополнительных участков, систем и приспособлений.

Задняя выходная часть вала служит для объединения с маховиком или массивной шестерней отбора ключевого количества мощности.
Противовесы предназначены для создания разгрузки коренных подшипников относительно центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижнего компонента шатуна.
Коленчатый вал производится из стали, характеризуемой упрочением токами высокой частоты или азотированием, а также из высокопрочного чугуна. Противовес создается как единое целое с коленчатым валом, в противном случае противовесы напрессовываются на вал.

Коленчатый вал устанавливается таким образом, чтобы опираться коренными шейками на коренные опоры картера двигателя, шатунные шейки фиксируются вместе с нижними головками шатунов. Коренные и шатунные шейки присоединяются при помощи щечек, которые организуют кривошипы вала.

Неуравновешенные массы образуют центробежные силы на подшипниках вала, для их разгрузки предназначены противовесы.

В передней части вала предусмотрен сальник для уплотнения, при этом держателем сальника является корпус масляного насоса.
Передняя часть вала оснащается зубчатым шкивом привода топливного насоса высокого давления и распределительного механизма двигателя и шкивом ременной передачи для привода генератора, водяного насоса и различных устройств и систем автомобиля.
Сальником обеспечивается и задний конец вала, этот сальник фиксируется при помощи специального держателя. На задней стороне коленчатого вала имеется фланец, предназначенный для крепления диска привода, что характерно для моделей автомобилей, оснащенных автоматической коробкой передач, или маховика.

Для произведения ремонтных работ коленчатого вала необходимо перешлифовать коренные, шатунные шейки относительно следующего ремонтного размера.

После проведения ремонтных работ коленчатый вал должен устанавливаться с маховиком и сцеплением, которые имелись до ремонта, при этом в обязательном порядке производится балансировка коленчатого вала со сцеплением.
В случае дисбаланса создаются углубления в маховике посредством высверливания.
Коленчатые валы двигателя относительно диаметра коренных и шатунных шеек делятся на классы, при этом деление на классы является индивидуальной для каждого двигателя.
Точность диаметральных габаритов коренных и шатунных шеек варьируется относительно 1—2 классов, при этом чистота поверхности определяется 8—10 классами и выше; допускаются отклонения на овальность и конусность, которые для автомобильных двигателей соответствуют отрезку от 0,010 до 0,005 мм.

Расхождение в параллельности осей коренных и шатунных шеек не превышает 0,01 мм по всей длине каждой шатунной шейки; радиус кривошипа может иметь допуски в 0,05—0,15 мм.

Если отклонения радиусов кривошипов и угловых развала слишком велики, то образуется неравномерная степень сжатия в разных цилиндрах и относительно сдвига фаз распределения, что неблагоприятно отражается на работе двигателей.
Для подшипников скольжения коленчатые валы должны обладать высокими требованиями к поверхности шеек, усиленной износостойкостью и усталостной прочностью.
Маркировка должна наноситься на передней щечке вала, верхние цифры соответствуют классам шатунных шеек с первой по шестую, при рассмотрении поочередно слева направо, нижние цифры являются классами коренных шеек с первой по седьмую слева направо. Также маркировка может задаваться с номинальным значением диаметра, с диаметрами ремонтного размера с установленным снижением.

Коленчатый вал отслеживается по 80—90 позициям, например размер, форма, относительное положение контролируемых поверхностей вала, параллельность оси шеек, положение шатунных шеек относительно коренных, угловое положение шатунных шеек относительно друг к другу, угловое положение шпоночной канавки относительно кривошипов, положение торца фланца относительно оси коренных шеек и др. Для трудоемкого и непростого процесса контроля используются специальные многомерные индикаторные, пневматические, электронные измерительные приспособления.

Стальные коленчатые валы среднего размера, предназначенные для крупносерийного и массового производства, создаются с помощью ковки в закрытых штампах на молотах и прессах, весь процесс изготовления заготовки реализуется несколькими операциями. Производится предварительная и окончательная ковка в штампах, а далее переходят к обрезке облоя с помощью обрезного пресса, к горячей правке в штампе под молотом.
При создании заготовки коленчатого вала большое внимание уделяется расположению волокон материала, для того чтобы исключить возможность перерезания материала на дальнейших этапах механической обработки, поэтому широкое использование получили штампы, оснащенные специальными гибочными ручьями.
Пройдя штамповку, коленчатые валы подвергаются термообработке, нормализации, очистке от окалины при помощи травления или обработке с помощью дробеметной машины. На механическую обработку шеек допускаются припуски в 3—4 мм на сторону со штамповочными уклонами 7—10°. Точность заготовок определяется 8—9 классом.

Допустимая кривизна в плоскости разъема штампов для автомобильного коленчатого вала составляет менее 1,5—1 мм, смещение от сдвига штампов разрешается не более 2 мм.

Припуск на обработку должен быть менее 2,5 мм на сторону отклонения, соответствующего 5—8 классу точности. Снижение колебания припуска и начальной неуравновешенности способствует лучшему качеству при эксплуатации.

Отлив в оболочковых формах осуществляется в горизонтальном положении: в случае, когда в одной форме необходимо произвести отлив двух валов, заливка металла создается с помощью общего литника.

Правка валов создается как следующий шаг после нормализации в горячем состоянии в штампе, на прессе после извлечения из печи, не прибегая к повторному подогреву.
Механическая обработка: главными базами для коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. К сожалению, они не могут использоваться как технологические на всех шагах обработки, поэтому иногда технологическими базами становятся поверхности центровых отверстий.
Небольшая жесткость вала для некоторых этапов обработки, производимых в центре, заставляет создавать вспомогательные базы, которыми являются наружные поверхности предварительно обработанных шеек.

Для обработки шатунных шеек, по техническим условиям обязанных иметь угловую координацию, выбирается опорная технологическая база в виде специально фрезерованной площадки на щеках.

В результате действия сил резания возникает деформация коленчатого вала, поэтому необходимо произвести достаточно большое количество раз, примерно от 3 до 9, правку коленчатого вала с помощью пресса. Однако правка способна образовать внутренние напряжения, приводящие к последующей деформации вала, что также является нежелательным воздействием.
Технологические опорные базы представляются в качестве фрезерованных площадок на щеках коленчатого вала и обрабатываются до и после предварительной обработки.
Также необходимо произвести токарную обработку коренных и шатунных шеек, коренные шейки обрабатываются на обычных токарных станках, затем они берутся как технологические базы для обработки шатунных шеек и остальных поверхностей.

Обработку коренных шеек многоколенных валов осуществляют специализированными станками, оснащенными центральным или двусторонним приводом для снижения скручивающего и изгибающего моментов. Затем производится отделка смазочных каналов и внутренних плоскостей, далее необходимо отшлифовать шейки коленчатого вала.

Балансировка при массовом производстве создается при помощи автоматических балансировочных станков или автоматических линий.
Необходимо проанализировать диаметральные размеры шеек, отверстия под подшипник во фланце, длину шатунных и коренных шеек, дистанцию от базового торца, радиус кривошипа, биение шеек и торца фланца по отношению к крайним коренным шейкам, взаимное отношение коренных и шатунных шеек относительно длины и расстояния от базового торца, угловое расположение кривошипов, местонахождение установочного отверстия и шпоночной канавки по отношению к коренным и шатунным шейкам. Также производится обкатка крупных коленчатых валов. Специальные токарные станки с неподвижным валом применяются для обкатки шатунных шеек.
Кстати, качественные фланцы смотрите здесь. Рекомендуем, проверенный производитель.

Коленчатые валы и маховики

Коленчатый вал является высоконапряженной деталью, в процессе работы испытывает скручивающие и изгибающие нагрузки. Коленчатые валы изготовляют из углеродистой и легированной сталей (ковка, штамповка), а также из отливок модифицированного чугуна (двигатели типа Д-100). В конструктивном отношении валы могут быть цельными или составными из отдельных взаимозаменяемых частей.
На рис. 153 показано устройство коленчатого вала. Мотыли вала состоят из двух рамовых шеек 3, двух щек 2 и мотылевой шейки 1. Обычно диаметр мотылевых и рамовых шеек одинаков. В местах перехода шеек к щекам располагаются галтели. Щеки мотылей бывают прямоугольного, овального и круглого сечений.
Мотылевые и рамовые шейки обычно выполняют полыми и сообщаются между собой. Для герметизации этих полостей используют заглушки с прокладками, стягиваемые болтами. Для смазки трущихся деталей кривошипно-шатунного механизма применяют циркуляционную смазку.

Масло, нагнетаемое масляным насосом, поступает к шейкам рамовых подшипников, а затем через одно или два радиальных отверстия 4 — во внутреннюю полость рамовой шейки, откуда по сверлениям 5 в щеках переходит во внутреннюю полость мотылевой шейки.

Через радиальные отверстия 6 масло направляется к мотылевым подшипникам и по центральному сверлению стержня шатуна к поршневому пальцу или соответственно ползуну и головным подшипникам шатуна.
Носовой конец коленчатого вала используется для привода навешенных на двигатель вспомогательных механизмов — иасосов, компрессора и др. На кормовом конце коленчатого вала расположен маховик, часто шестерня привода распределительного вала и фланец съема полезной мощности.
Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных и дорогих деталей двигателя (до 20—30%, общей стоимости). Укладка коленчатого вала показана на рис. 154.

Наиболее равномерное вращение коленчатого вала двигателя достигается в результате равных промежутков времени между вспышками в отдельных цилиндрах.

Выполнить данное условие можно при расположении мотылей под углом ? = 720? / z в четырехтактных двигателях и ? = 360° /z – в двухтактных, где z — число цилиндров.
При выборе последовательности работы цилиндров стремятся облегчить работу рамовых подшипников. Не должны следовать друг за другом рабочие ходы в рядом стоящих цилиндрах.

Порядок работы цилиндров указывается в паспорте двигателя. Например, для двухтактного шестицилиндрового двигателя: 1—3—5—2—4—6, четырехтактного восьмицилиндрового 1—3—7— 5—8—6—2—4.
Коленчатый вал двигателя под воздействием вращающего момента переменной величины вращается с переменной угловой скоростью, что создает неравномерность хода двигателя.
Для более равномерной работы двигателя и облегчения пуска его в ход на кормовом конце коленчатого вала закрепляют маховик. При рабочем ходе маховик накапливает энергию и отдает ее во время нерабочих ходов.

С увеличением числа рабочих цилиндров двигателя равномерность работы двигателя возрастает.

Маховики изготовляют из чугуна и стали. Малые маховики при диаметре до 2 м выполняют сплошными литыми. На наружной окружности обода маховика иногда делают зубчатый венец, с которым сцепляется валоповоротное устройство.
Для проверки и регулирования газораспределения двигателя на обод маховика наносят метки, соответствующие положениям мертвых точек каждого цилиндра.
В быстроходных двигателях роль маховика выполняет демпфер — специальное устройство, предназначенное для ослабления крутильных колебаний коленчатого вала.

Коленчатый вал двигателя с деталями движения отдельных цилиндров, маховиком, промежуточными валами и гребным винтом образуют единую упругую систему, называемую судовым валопроводом. Под влиянием меняющегося крутящего момента двигателя в системе судового валопровода возникают крутильные колебания, т. е. относительные колебания масс, вызывающие закручивание отдельных участков вала.

Различают свободные и вынужденные крутильные колебания. Свободными крутильными колебаниями называются колебания системы, возникающие после прекращения действия первоначальных моментов.
Вынужденными крутильными колебаниями называют колебания системы, происходящие под влиянием периодически действующего возбуждающего момента.
Основными источниками вынужденных крутильных колебаний являются силы давления газов на поршни цилиндров и силы инерции поступательно-движущихся частей.
Крутильные колебания вызывают в системе валопровода дополнительные напряжения, которые в ряде случаев являются причиной серьезных аварий коленчатых, промежуточных и гребных валов. Во избежание сказанного система валопровода должна рассчитываться на крутильные колебания с целью выявления критического числа оборотов, при которых колебания достигают наиболее опасных значений.

Коленчатый вал

Ось идеального вала

V-образные призмы

Действительная ось коленчатого вала

Установите коленчатый вал в центры или на V-образные призмы. Установите штатив индикатора напротив центральной коренной шейки. Прижмите щуп индикатора к поверхности шейки.
Медленно поворачивая коленчатый вал, при помощи индикатора определите самое низкое положение центра вала. Установите шкалу индикатора на «0». Медленно поворачивая коленчатый вал, определите самое высокое положение вала. Считайте показание индикатора. Истинное биение вала равно половине показания индикатора.
Сравните вычисленное биение вала с техническими требованиями.
Многие заводы-изготовители двигателей выпускают вкладыши подшипников коренных и шатунных шеек коленчатого вала ремонтных размеров. Эти вкладыши имеют увеличенную толщину.

Для отечественных автомобилей обычно выпускаются вкладыши одного номинального и четырёх ремонтных размеров. Вкладыши ремонтных размеров имеют обозначения: +0,25; +0,50; +0,75 и +1,0.

При ремонте коленчатого вала шейки вала перешлифовываются так, чтобы соответствовать ремонтному размеру после устранения всех выявленных геометрических искажений формы шеек вала.
Обратите внимание, что ремонтный размер указывает изменение диаметра шейки, а не толщины вкладыша. То есть каждый вкладыш +0,25 будет толще номинального не на 0,25 мм, а на 0,25 / 2 = 0,125 мм, что соответствует уменьшению внутреннего диаметра подшипника на 0,25 мм.
Соответственно шейки вала ремонтных размеров имеют обозначение -0,25; -0,50; -0,75 и -1,0. В этом случае диаметр шейки вала изменяется именно на указанную величину.

Так же выпускаются ремонтные осевые упорные вкладыши (полукольца) увеличенной толщины. Эти вкладыши предназначены для регулирования осевого люфта коленчатого вала.

Некоторые заводы-изготовители вкладыши ремонтных размеров не выпускают. В этом случае при обнаружении того, что геометрические размеры шеек вала выходят за установленные ограничения, необходимо заменить коленчатый вал.
Не путайте вкладыши ремонтных размеров с вкладышами селективной подборки, обычно имеющие цветовые метки, также имеющие некоторые различия по толщине. Вкладыши селективной подборки предназначены для точного подбора необходимого зазора в подшипнике, с учетом в различия в точности обработке диаметра коренных и шатунных шеек.
Если приходится ремонтировать автомобиль, ранее принадлежащий другому владельцу, вполне возможно, что коленчатый вал уже подлежал ремонту. Поэтому после снятия коленчатого вала обязательно замерьте диаметр шеек, и определите, к какому ремонтному размеру относится вал.
Зазор в коренных и шатунных подшипниках

Масло, поступающее в подшипники скольжения коренных и шатунных шеек, выполняет три функции, смазывает трущиеся поверхности, вымывает продукты износа трущихся поверхностей и производит охлаждение трущихся поверхностей.

Поэтому, для обеспечения необходимого охлаждения подшипника, при конструировании двигателя, в зависимости от степени форсирования двигателя, определяется количество масла, проходящего через подшипник скольжения. Это количество регулируется зазором в подшипнике.
Некоторые форсированные двигатели для увеличения общего количества проходящего через подшипник масла имеют специальную канавку для отвода масла из зазора подшипника.

Обычно зазор в коренных и шатунных подшипниках указывается в руководстве по ремонту автомобиля. При ремонте двигателя в условиях специализированного предприятия специалисты, производящие перешлифовку коленчатого вала, обеспечиваю необходимый зазор в подшипнике.
Определения зазора в подшипнике при помощи измерения отверстия при помощи нутромера и измерения диаметра шейки при помощи микрометра
Установка вкладыша в крышку
коренного подшипника
Измерение внутреннего диаметра коренных подшипников
Направление измерений внутреннего диаметра коренного подшипника для определения износа, овальности и конусности

Измерение диаметра коренной шейки при помощи микрометра для определения износа, овальности и конусности шейки.

Для измерения зазора, убедившись в чистоте всех деталей, установите вкладыши в постели подшипников в блоке цилиндров и в крышки коренных подшипников. Вставьте фиксирующие выступы вкладышей в специальные выемки в постели и крышке подшипника.
Вкладыши некоторых двигателей не имеют фиксирующих выступов, в таких двигателях вкладыши удерживаются от прокручивания за счёт затяжки крышки подшипника.
В этом случае измеряется на соответствие технической норме выступание вкладыша относительно соединительной поверхности.

Затяните болты крышек коренных подшипников моментом затяжки, указанным в руководстве по ремонту. При помощи нутромера замерьте внутренние диаметры всех коренных подшипников и запишите результаты измерений. Проводите измерение в направлениях указанных на рисунке, это поможет определить правильность установки вкладышей подшипников.

При помощи микрометра замерьте наружный диаметр шейки вала и запишите результаты измерений. Для определения зазора в каждом подшипнике вычтите из диаметра отверстия диаметр соответствующей шейки вала.
Не зависимо от того, каким способом подбирались вкладыши, для обеспечения необходимого зазора, при помощи подбора вкладышей с использованием цветовых меток или при помощи измерения обязательно проведите окончательное измерение зазора при помощи индикаторной пластмассовой проволоки «Plastigage».
Измерение зазора в подшипнике при помощи «Plastigage»
Установка измерительной проволоки «Plastigage»
Измерение ширины расплющенной проволоки и определение зазора в подшипнике
Определение зазора в коренных и шатунных подшипниках при помощи пластиковой проволоки «Plastigage» можно считать не только самым точным, но и самым дешёвым способом.

Для его проведения не требуется приобретения дорогого мерительного инструмента. Многие заводы-изготовители рекомендуют обязательно проводить окончательный контроль зазора в подшипниках только этим способом.

Во многих странах измерение зазоров при помощи «Plastigage» производится уже более 30 лет.
Измерительная пластиковая проволока «Plastigage» имеет точную калибровку по диаметру и имеет стабилизированные физические свойства по всей длине проволоки в широком диапазоне температур.
Разумеется, её применение при отрицательных температурах не рекомендуется, поскольку при низких температурах проволока «Plastigage» меняет свои физические свойства и становится хрупкой.
Не следует проводить подобные измерения также при очень высокой температуре.
Хрупкой проволока может стать также в результате длительного хранения.
Внимание! Перед началом измерения зазора внимательно ознакомьтесь с инструкцией по применению измерительной проволоки «Plastigage». Измерительная проволока может быть предназначена для измерения ограниченного диапазона зазоров.

Перед проверкой тщательно очистите и обезжирьте все детали – коленчатый вал, вкладыши подшипников и места установки вкладышей, как в блоке цилиндров, так и в крышках коренных подшипников, при измерении зазоров в коренных подшипниках.

При измерении зазоров в шатунных подшипниках, соответственно, очистите места установки вкладышей в шатунах и крышках шатунов. Убедитесь, что под вкладыши не попали никакие посторонние материалы.
Наличие посторонних материалов не только исказит результаты измерения, но и в дальнейшем ускорит износ вкладыша.
Не применяя никакой смазки, осторожно установите именно те вкладыши, которые будут использоваться. Отрежьте куски измерительной проволоки «Plastigage» длиной чуть меньше ширины шеек. И положите куски проволоки строго вдоль оси коленчатого вала.

Внимание! После установки измерительной проволоки на шейки вала не допускается даже минимальное вращение вала. Даже небольшое смещение вала приведёт к искажению измерений.

Установите крышки подшипников и, используя динамометрический ключ и, при необходимости, измеритель угла доворота болта затяните болты крышек коренных (шатунных) подшипников. Болты крышек коренных подшипников затягивайте строго в установленной очередности за несколько проходов, в соответствии с методикой установки коленчатого вала.

В соответствии с методикой снятия коленчатого вала снимите все крышки коренных подшипников. При помощи специального шаблона, входящего в комплект «Plastigage» определите ширину расплющенной проволоки и на основании этого определите зазор в подшипнике.
Если зазор не соответствует установленной технической норме, подберите вкладыши другой толщины. Если при помощи подбора вкладышей не получается установить рекомендованный техническими нормами зазор, отремонтируйте или замените коленчатый вал.
Ширина расплющенной измерительной проволоки должна быть одинаковая по всей длине одного куска. Если ширина расплющенной измерительной проволоки имеет различное значение по длине, в подшипнике имеется конусность. Придётся проверить конусность шейки коленчатого вала и конусность отверстия подшипника.

При помощи измерительной проволоки можно проверить и овальность шейки коленчатого вала (но не отверстия подшипника). Для этого после измерения зазора в подшипнике указанным способом, поверните коленчатый вал на 90? – 100? и ещё раз выполните измерение зазора. По разности двух измерения можно определить овальность шейки коленчатого вала.

После выполнения всех измерения тщательно удалите остатки измерительной проволоки. В целях исключения повреждения поверхности шеек вала, не применяйте для удаления проволоки металлические предметы. Остатки проволоки легко удаляются при помощи растворителя.
Установка коленчатого вала
Главное чистота!
Часто при снятии двигателя автомеханик видит его с довольно неприглядной стороны. Почти на всех старых двигателя присутствуют подтёки масла с налипшими на него толстым слоем частицами грязи.
Но это совсем не значит, что при ремонте двигателя можно занизить требования к чистоте.

При ремонте двигателя, как и при ремонте некоторых других агрегатов автомобиля, например автоматической коробки передач или рулевого механизма с гидравлическим усилителем, требуется чистота, соизмеримая с чистотой в медицинских учреждениях.

Перед установкой коленчатого вала ещё раз очистите все устанавливаемые детали, особенно постели установки вкладышей. Наличие даже чистого масла на поверхностях установки вкладышей не допускается, Тем более не допускается присутствия на этих поверхностях любых посторонних материалов.
Тщательно промойте коленчатый вал, при помощи специального ершика очистите масляные каналы коленчатого вала и продуйте их сжатым воздухом.
В руководстве по ремонту двигателя ознакомьтесь с расположением всех вкладышей. Почти всегда все верхние вкладыши (устанавливаемые в блок цилиндров) имеют одинаковую конструкцию, но встречаются двигатели, в которых двигатели различных шеек имеют различную конструкцию.

Верхние вкладыши часто отличаются от нижних (устанавливаемых в крышки коренных подшипников) наличием масляной канавки посередине вкладыша. Если по каким-либо причинам устанавливаются снятые вкладыши, устанавливайте их только на то место, в котором они находились до снятия.

Новые вкладыши устанавливайте только на то место, где они находились при проверке зазоров в подшипниках.
Не нанося на вкладыши или на место их установки масла, стараясь не прикасаться руками к рабочим поверхностям вкладышей, установите верхние вкладыши, установив упоры вкладышей в специальные паза. Если вкладыши не имеют специальных упоров от проворачивания, установите вкладыши так, что бы оба конца вкладыша находились на одинаковой высоте относительно установочной поверхности блока цилиндров.
Не нанося на вкладыши или на место их установки масла, установите верхние полукольца упорных осевых подшипников. Устанавливайте упорные полукольца так, чтобы масляные канавки, имеющиеся на упорных полукольцах, были направлены в сторону упорных поверхностей коленчатого вала.

Не дотрагиваясь руками до рабочих поверхностей вкладышей, при помощи маслёнки нанесите на все вкладыши обильный слой чистого масла, которое будет заливаться в двигатель. Некоторые производители рекомендуют при ремонте наносить на вкладыши специальное ремонтное мало.

Нанесите масло на поверхности коренных шеек коленчатого вала. Стараясь не сместить установленные верхние вкладыши, осторожно установите коленчатый вал в блок цилиндров.
При установке коленчатого вала примете все меры предосторожности, исключающие повреждение поверхностей коренных и шатунных шеек, а также полированных уплотнительных поверхностей вала, контактирующих с уплотнительными кромками переднего и заднего сальников коленчатого вала.
Не нанося на вкладыши или на место их установки масла, стараясь не прикасаться руками к рабочим поверхностям вкладышей, установите нижние вкладыши в крышки подшипников, установив упоры вкладышей в специальные пазы крышек. Установите нижние упорные полукольца. При помощи маслёнки нанесите чистое моторное масло на вкладыши.

Крышки коренных подшипников допускается устанавливать только на то место, откуда они были сняты при разборке.

Устанавливайте крышки руководствуясь установочными метками, имеющимися на крышках и блоке цилиндров. Крышки можно устанавливать только в одном направлении.
Иногда на крышки наносятся цифровые метки обозначающие группу отверстия под подшипник, не путайте эти метки с установочными метками.
Крышки коренных подшипников в некоторых случаях устанавливаются при помощи направляющих втулок или штифтов, но чаще направляющим элементом служит болт крепления крышки. Блок общих крышек коренных подшипников всегда устанавливается при помощи направляющих втулок.

Перед установкой крышек необходимо проверить состояние болтов крепления крышек. Строго выполняйте указания руководства по ремонту автомобилей.

Некоторые производители указывают на недопустимость повторной установки снятых болтов, некоторые производители допускают установку болтов ограниченное число раз, иногда требуется проверка общей дины болта или диаметра его зауженной части.
В общем, резьбовое соединение крышек коренных подшипников является очень критическим местом. При замене болтов допускается установка только специальных болтов, выпушенных заводом-изготовителем и приобретённым строго по каталогу запасных частей.
Установка крышек коренных подшипников
Перед установкой болтов нанесите на резьбовую часть болта и упорную поверхность головки болта масло, в строгом соответствии с указаниями по ремонту. Излишнее масло удалите. Не выполнение этого правила не позволит обеспечить необходимую силу прижатия крышки, даже при применении динамометрического ключа.

Установите крышку и, прижимая крышку руками, заверните болты крепления крышки только усилием руки. Установите все остальные крышки. Затягивайте болты крышек коренных подшипников, за несколько проходов, в строгом соответствии с очерёдностью, указанной в руководстве по ремонту.

В случае отсутствия прямого указания очерёдность, руководствуйтесь указаниями стандартной установки коленчатого вала. При затяжке болтов обязательно используйте динамометрический ключ.
При установке болтов, работающих за пределом текучести, используйте специальный транспортир, точно определяющий угол доворота болта или используйте для этих целей специальные метки, нанесённые на головку болта фломастером.
После установки коленчатого вала обязательно проверьте лёгкость вращения вала в подшипниках. Но для подобной проверки необходимо иметь некоторый опыт по определению лёгкости вращения правильно собранного двигателя.

При затруднённом вращении коленчатого вала, работу по установке вала придётся повторить, при этом необходимо точно определить причину затруднённого вращения вала.

Установка верхнего вкладыша коренного подшипника в блок цилиндров.
Грязь, попавшая под установленный вкладыш во время ремонта, приведёт к быстрому разрушению вкладыша.

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

Коленвал – это один из главных элементов двигателя. Он является частью кривошипно-шатунного механизма. Она имеет сложное устройство. Что собой представляет данный механизм? Давайте рассмотрим.

Устройство и назначение

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршня и преобразует их в механическую энергию. На этот механизм воздействуют силы вращения. Работает он постоянно под высокой нагрузкой.

Поэтому, чтобы деталь не вышла преждевременно из строя, коленчатые валы изготавливают из качественных, высокопрочных чугунных сплавов. Затем все детали закаляются током высокой частоты. Различают валы с двойным противовесом или вовсе без противовеса.

Располагается колневал двигателя непосредственно в корпусе мотора. Что касается конструкции, то она в целом зависит от двигателя. Несмотря на некоторые различия, в конструкциях есть очень много общего. Коленвал — это комплекс из нескольких деталей. В качестве опоры для этой конструкции используются коренные шейки – чаще встречаются модели с четырьмя шейками, но также есть и трехопорные. В шестицилиндровых моторах установлены валы, где таких опор 7. Для того чтобы коленчатый вал был уравновешен, применяют противовесы. Если цилиндры имеют небольшой диаметр, тогда используют одинарные противовесы. За счет этих деталей обеспечивается максимально плавная работа силового агрегата.

Вспомогательные механизмы

Итак, зная, для чего предназначен коленвал двигателя и какие силы воздействуют на него во время работы, можно понять, почему сопряжения между щеками и шатунными шейками немного закруглены. Это позволяет предотвратить преждевременные разрушения. Между щек расположена шатунная рейка. Механики, которые обслуживают двигатели, называют ее «коленом». Она предназначена для того, чтобы обеспечивалось равномерное воспламенение, чтобы работа двигателя была максимально уравновешенной, чтобы на вал действовали минимальные крутильные и изгибающие силы. Коленвал это – деталь, работающая при высоких оборотах. Вращение шатунов и самого вала на опорах обеспечивается за счет подшипников скольжения. Установлены упорные элементы на крайней или средней коренной шейке. В задачи этого подшипника входит предотвращение осевых смещений и перемещение механизма. Если учесть, сколько деталей должны слаженно и четко работать в одном механизме, нетрудно сказать, что в процессе производства коленчатый вал тщательно балансируется. Но иногда удается обнаружить и разбалансируемые детали. В продажу такие изделия не поступают.

Работа коленчатого вала изнутри

Принцип работы в целом простой. Когда поршень максимально удален, щеки и шатун коленчатого вала выстраиваются в одну линию.

В этот момент в камерах сгорания воспламеняется топливо и выделяются газы, которые двигают поршень к коленчатому валу. С поршнем движется и шатун, головка которого проворачивает коленчатый вал.

Когда последний развернется, шейка шатуна движется вверх и с ней перемещается поршень.

Система смазки

Неисправности

В силу высоких нагрузок данный механизм выходит из строя. Среди типовых неисправностей можно выделить ускоренный износ шеек. Он связан с проблемами в блоке цилиндров. Также нередко случаются задиры на поверхностях шеек. Это случается из-за неудовлетворительной циркуляции или отсутствия смазки, либо в связи с нарушением температурных режимов. Царапины на поверхностях шеек можно видеть особенно часто. Необходимо различать просто царапины и трещины, которые образуются вследствие усталости металла. Нередко случаются биения и прогиб детали. Это особенно актуально для двигателей высокооборотистых автомобилей. Еще одна типовая неисправность – отклонение шеек от их заводского размера. Но это более естественный процесс, чем все остальные. Нужно учитывать, что размеры коленвала имеют допуск не более 0,02 миллиметров. Любое несоответствие устраняется проточкой на специализированном оборудовании.

Как выполнить замену?

Конечно, при некоторых видах неисправностей можно обойтись ремонтом – шлифовкой либо проточкой. Но иногда восстановить вал не получается. В таком случае можно заменить старый механизм на новый. Кстати, в двигателе это наиболее дорогая составляющая. Особенно в дизельных силовых агрегатах.Прежде чем будет выполнена замена коленвала, проверяются осевые люфты. Это упростит подбор осевых вкладышей. Необходимо найти метки на вкладыше и блоке цилиндров. Они указывают направление установки крышек коренных подшипников. Все детали, которые мешают демонтировать вал, необходимо также снять. В руководствах по ремонту процесс демонтажа описывается по-разному, так как есть 8-ми и 16-клапанные двигатели, с рядной или V-образной системой расположения цилиндров. Затем необходимо установить новый коленчатый вал на место старого – нужно строго соблюдать инструкции производителя автомобиля и не перепутать положение коленвала. Ввиду высокой ответственности все работы нужно производить в специализированном сервисе.

Итак, мы выяснили устройство, назначение и принцип работы коленчатого вала автомобиля.

Источник: https://autogear.ru/article/279/965/kolenval-eto-chto-ustroystvo-naznachenie-printsip-rabotyi/

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.

Устройство коленчатого вала

Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки,
неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.
Итак, основными элементами коленвала являются:

Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.

Фронтальная и тыльная сторона коленчатого вала уплотняется защитными сальниками, которые препятствуют протеканию масла там, где выступающие части маховика выходят за пределы блока цилиндров.

Вращательные движения всего механизма коленвала обеспечивают подшипники скольжения – тонкие стальные вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).

Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.

Принцип действия коленчатого вала

Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.

Процесс смазки коленчатого вала

Смазка коленвала обеспечивается за счет шатунных и коренных шеек. Важно помнить, что смазка коленчатого вала всегда происходит под давлением. Каждая коренная шейка обеспечена индивидуальным подводом масла от общей смазочной системы. Поступившее масло попадает на шатунные шейки по специальным каналам, расположенным в коренных шейках.

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.

Из каких материалов и как изготавливается

Материал и технология производства зависят от класса и назначения автомобиля:

Для стандартных серийных автомобилей коленчатый вал отливается из чугуна, этим достигается минимальная себестоимость производства.
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.
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.

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.

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.

Устройство кривошипно-шатунного механизма

Но кривошип имеет П-образную форму, поэтому относительно оси коленвала, на которой размещен этот кривошип, расстояние между поршнем и самим валом меняется. За счет применения кривошипов и удалось организовать преобразование перемещения поршня во вращение вала.

Но это схема взаимодействия только цилиндро-поршневой группы с кривошипно-шатунным механизмом. Начнем с ЦПГ. Основными в ней являются гильзы и поршни.

Устройство современного двигателя

Современные автомобильные двигатели получили различные типы газораспределительных механизмов, разработка которых была основана на опыте эксплуатации более ранних моделей.

Классификация ГРМ по четырем основным различиям: 2. По количеству распределительных валов : — один распредвал (SOHC — Single OverHead Camshaft) — два распредвала (DOHC — Double OverHead Camshaft),

Группа деталей коленчатого вала

В группу коленчатого вала входят: собственно коленчатый вал, противовесы, маховик, элементы привода газораспределительного и других вспомогательных механизмов и систем двигателя, узел осевой фиксации и детали маслоуплотняющих устройств.

Наиболее сложной и ответственной деталью группы коленчатого вала является сам коленчатый вал. От технического совершенства конструкции и качества изготовления коленчатого вала во многом зависят полнота использования двигателем тепловой энергии сгоревших газов, т. е. КПД, потери на трение, долговечность, надежность, эффективность и экономичность двигателя.

Коленчатый вал двигателя

«Коленчатый вал – деталь, изогнутая до невозможности и вращающаяся до потери пульса» Поговорка слесарей-мотористов

Как упоминалось в одной из статей об автомобилях, вращательное движение является оптимальным для большинства передвигающихся по суше машин и механизмов (т. е. для легковых, грузовых автомобилей и автобусов, тракторов и сельскохозяйственной техники и т. д.

), поскольку основным движителем для таких машин является колесо, совершающее в процессе выполнения работы вращательное движение.

форма коленвала должна обеспечивать уравновешенность двигателя в время работы,
высокая жесткость, исключающая недопустимые деформации,
высокая усталостная прочность и способность противостоять динамическим нагрузкам,
высокая износостойкость трущихся поверхностей,
минимальная масса, позволяющая снизить возникающие во время вращения вала инерционные силы и моменты.

Особенности конструкции коленчатого вала

Основными элементами коленчатого вала (рис. 1) являются коренные 4 и шатунные 2 шейки, соединяющие щеки 3, носок 5 и хвостовик 1. Две шатунные шейки, шатунная шейка и щеки, соединяющие их, образуют кривошип.

Щеки коленчатого вала со стороны коренных шеек часто имеют продолжение, заканчивающееся противовесами, предназначенными для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил вращающихся масс, которые обусловлены дисбалансом вала из-за смещения шатунных шеек относительно оси вращения, а также для общего уравновешивания двигателя. Противовесы выполняются заодно с коленчатым валом, но в случае большой их массы (например, в дизелях) они могут изготавливаться отдельно от вала и крепиться к нему болтами, шпильками или штифтами.

Иногда зубчатые колеса привода газораспределительного механизма устанавливают не на носке, а на хвостовике, где имеются элементы уплотнения – гребень и маслосгонная резьба или накатка.

Источник: https://advokat-32.ru/17257-rabota-kolenchatogo-vala-dvs.html

Коленчатый вал

Чтобы исключить причины, вызывающие появление остаточных напряжений, в технологию изготовления вала введены дополнительные операции перецентровки: первая — после обтачивания коренных шеек, вторая — после термической обработки. Базой при перецентровках приняты первая и четвертая коренные шейки, что позволило усреднить биение и снизить припуски на последующую обработку

Во время второй перецентровки, производимой на алмазно-расточном станке, кроме корректировки центров улучшается форма центровых фасок, уменьшается шероховатость поверхности, что важно для последующей обработки детали на финишных операциях. Все это позволило ликвидировать операции правки валов, уменьшить и стабилизировать межоперационные припуски и, в конечном итоге, благоприятно сказалось на надежности коленчатых валов в эксплуатации

Проблема снижения остаточных напряжений решена путем внедрения более производительного и прогрессивного способа предварительной обработки коленчатых валов методом кругового фрезерования.

При этом методе обработка производится многорезцовыми фрезерными головками, оснащенными твердосплавными неперетачиваемыми пластинками с механическим креплением. Резание ведется на скорости 100—150 м/мин. Коленчатый вал производит за цикл медленный поворот в режиме подачи.

Количество шеек, обрабатываемых за один поворот детали, соответствует количеству фрезерных головок. Таким методом можно обрабатывать как коренные, так и шатунные шейки. По сравнению с точением фрезерование характеризуется сравнительно невысокой нагрузкой на коленчатый вал во время обработки.

Достигается это соответствующим расположением режущих кромок пластинок фрезерной головки, благодаря чему весь профиль шейки делится на отдельные участки (секторы). При этом режущие кромки инструмента вступают в работу попеременно, что значительно снижает силы резания.

Привод круговой подачи осуществляется с обоих концов вала, благодаря чему исключается его деформация и обеспечивается высокая геометрическая точность. Стружка дробится, что также положительно сказывается на параметрах процесса.

что это Устройство коленчатого вала. Фото, видео

Наверное каждый автолюбитель задавался вопросом: что такое коленвал, что он из себя представляет? В данной статье мы дадим ответ на это вопрос.

Усилия, передаваемые поршнями через шатуны, воспринимает коленчатый вал. Затем они преобразуются в крутящий момент. Главные требования к коленчатому валу – это жёсткость и прочность.

Материалом изготовления коленчатого вала является сталь и высокопрочный чугун. Стальные валы куют, а чугунные выливают в изготовленные формы. Поверхности шатунных и коренных шеек обрабатывают термически, придают им прочность, а затем шлифуют.

На коленчатом валу имеется несколько шатунных и коренных шеек. Они соединены между собой щёчками, которые имеют продолжение в противоположную от шейки сторону и создают противовес.

В конструкции двигателей некоторых грузовых автомобилей имеются противовесы, крепящиеся к коленчатому валу при помощи болтов. Диаметр коренных шеек всегда больше шатунных.

Если посмотреть на коленчатый вал с его торца, и Вы увидите, как шатунные шейки перекрывают коренные, то это означает, что у него очень жёсткая конструкция. Двигатель, в котором поршень имеет короткий ход, сделать перекрытие шеек проще.

Коленчатый вал называется полноопорным, если слева и справа от шатунной шейки расположены коренные шейки. При отсутствии с обеих сторон коренных шеек, такой вал называют неполноопорным. Его масса будет увеличенной, он может выдерживать сильные закручивающие и изгибающие нагрузки, а конструкция при этом более жёсткая.

Наибольшее распространение получили полноопорные коленчатые валы. Разборные коленчатые валы в современных двигателях внутреннего сгорания применяют редко. Сопряжение от щёчки к шейке делают по радиусу, потому что в этом месте большое количество напряжений. Образование трещин и дальнейшее разрушение в этом месте в такой конструкции сведены почти на ноль.

Тонкостенные, разъёмные вкладыши используются как подшипники скольжения в шатунных и коренных шейках. Их изготавливают из тонкой стали, на поверхность которой наносят антифрикционный сплав (баббит).

С помощью особого выступа они устанавливаются в специальные канавки, что не даёт им проворачиваться в опорах коленчатого вала. Упорные подшипники скольжения удерживают коленчатый вал от осевого смещения.

Технологические отверстия (масляные каналы) просверлены внутри шеек и щёчек коленчатого вала. Моторное масло поступает всё время под давлением, потому что незначительная продолжительность работы коленчатого вала без масла приведёт к его поломке. Он не выдержит нагрузки и заклинит.

Маховик крепится к его задней части. Он выводит кривошипо — шатунный механизм из мёртвых точек, запасает и отдаёт энергию на разных тактах, а также снижает неравномерность работы двигателя в целом. Маховик изготавливают из чугуна, и он имеет форму диска. Масса у него большая.

Зубчатый венец напрессован на наружную поверхность маховика. При помощи него электрический стартер при пуске передаёт движение на коленчатый вал. Если на двигателе внутреннего сгорания три и больше поршня, то рабочий ход одновременно начинается в двух или большем количестве цилиндров.

Масса маховика на таких двигателях мала, а крутящий момент плавный.

Видео — изготовление коленвала

Крутильные колебания – это непрекращающееся раскручивание и закручивание коленчатого вала. Если произойдёт совпадение частот внешних сил и крутильных колебаний, то последствием этого станет резонанс, который приведёт к поломке коленчатого вала. На старых автомобилях в двигателях коленчатые валы ломались в месте сопряжения коренной шейки со щёчкой.

Количество оборотов и высокая жёсткость современных коленчатых валов не подвержены пагубному влиянию резонансных частот. Однако на двигателях имеются гасители крутильных колебаний, снижающие виброактивность коленчатых валов.

Шкив коленчатого вала делят на две части, заливают их резиной, центруют, и после этого за счёт внутреннего трения он будет поглощать вибрацию.

В настоящее время огромную популярность приобрели двухмассовые маховики, выполняющие роль гасителей крутильных колебаний.

Также на двигатели внутреннего сгорания устанавливают новейшие тороидные стартер – генераторы, позволяющие ему работать при максимальных нагрузках, при помощи электронного блока управления снижать вибрации и колебания, а также бесшумно производить запуск.

Материалы изготовления коленчатого вала

Коленчатые валы двигателя шести- и восьмицилиндровых четырехтактных двигателей изготовляются из марганцовистой стали 50Г, а двенадцати цилиндровых — из Хромованадиевой стали 60ХФА. Коренные и шатунные шейки, а также шейки под уплотнительные манжеты подвергаются поверхностной закалке с нагревом ТВЧ.

Сложная форма кованых коленчатых валов влечет за собой необходимость сравнительно большого съема металла при механической обработке. Металл снимается не только на шейках, но и на щеках. Сравнительно большие припуски имеют коленчатые валы У-образных двигателей, когда шейки расположены в нескольких плоскостях.

Кроме того, стремление использовать штамп как можно дольше также приводит к увеличению припусков. Согласно исходной технологии токарная обработка коренных шеек, переднего и заднего Концов коленчатого вала проводилась одновременно на многорезцовых станках мод. МК-840, а шатунных шеек на многорезцовых станках мод. МК-8212.

При этом суммарная ширина режущих кромок одновременно работающих резцов на станке мод. МК-840 для шестицилиндровых валов составляла 440 мм, для восми-цилиндровых 490 мм, а на станке мод. МК-8212 — соответственно 240 и 320 мм.

Наличие значительных сил резания и ударных нагрузок при обработке щек в сочетании с перераспределением внутренних напряжений в материале вала после снятия поверхностного слоя штампованной заготовки приводило к короблению вала на предварительных операциях его изготовления.

Нагрев шеек при закалке ТВЧ также вызывал дополнительное коробление вала. При этом суммарные деформации вала достигали 1,5—2 мм. I С целью их устранения технологическим процессом предусматривалась правка вала, которая производилась после обтачивания коренных и шатунных шеек и после термической обработки.

Процесс правки заключался в неоднократном прогибе вала с устранением биения до допустимых величин.

Что такое коленвал

Коленчатый вал – это механическая деталь автомобильного двигателя, которая является промежуточным звеном-преобразователем тепловой энергии сгораемого топлива в механическую энергию вращения колёс.

По внешнему виду он представляет собой вал из стального сплава со множеством шатунных шеек, которые между собой соединены коленной шейкой. Число шеек-колен соответствует числу цилиндров в двигателе, их расположению, форме. Шейки соединены с поршнями через шатуны, которые, двигаясь возвратно-поступательно, приводят вал в движение.

Если в коленчатом вале шатунные шейки находятся с двух сторон от коленной шейки, он называется полноопорным. Если же они расположены только с одной стороны – неполноопорным.

Коленвал производится из углеродистой или легированной стали с повышенной износостойкостью (для спорткаров, люкс-моделей и автомобилей с повышенной мощностью) или модифицированного чугуна (для стандартных серийных моделей) с помощью литья или прессования. Для легирования стали применяются молибден, хром и иные металлы, существенное увеличивающие прочность сплава.

В большинстве двигателей коленчатый вал располагается в нижней части, над картером, в оппозитных – выше, по центру мотора.

Почему коленвалы называют плоскими

В процессе изучения устройства коленчатого вала, порой кажется, что ты на уроке биологии. Первым делом в глаза бросаются массивные плоские «щеки», между которыми находятся «шейки».

Одни шейки (как вы наверняка знаете) — коренные (на них вал опирается, лежа в картере) и шатунные (именно к ним сверху «цепляются» шатуны).

Если посмотреть на коленвал «в фас», возможны два варианта: либо щеки с шейками лежат в одной плоскости, либо половина из них расположена под прямым углом к другой половине. В первом случае вал и называют плоским.

При сборке двигателя вашей малолитражки наверняка использован именно плоский вал — это самой собой разумеющееся решение для 4-цилиндрового двигателя. А вот при создании V-образной «восьмерки» уже есть выбор.

Изначально (на заре автомобилестроения) все конструкторы предпочитали именно плоские валы, однако с ростом мощности силовые агрегаты генерировали все больше вибраций и все труднее поддавались балансировке.

Именно в попытках уменьшить уровень вибраций создатели моторов и пришли к схеме с установкой шеек под прямым углом друг к другу. И сейчас на большинстве V-образных «восьмерок» стоят именно такие коленвалы.

А «плоские» остались уделом гоночных моторов или двигателей для суперкаров — можно вспомнить силовые агрегаты Ferrari или 5-литровый двигатель под капотом нового Shelby Mustang GT350.

Понять разницу между плоским коленвалом (справа) и коленвалом с шейками, установленными под прямым углом, проще всего с помощью картинок.

Окончательно отказываться от плоского коленвала мотористы не собираются. Ведь более простая конструкция делает его компактнее и легче, а значит — при прочих равных такой вал способен быстрее раскручиваться, делая мотор более приемистым.

К тому же, сто последних лет металлурги не сидели спустя рукава — и благодаря продвинутым материалам, позволяющим при прежних размерах сделать деталь ощутимо легче, у современных плоских валов вибрации на порядок меньше, чем у их далеких предков.

Остается вопрос: почему же тогда коленвалы 4-цилиндровых моторов делают плоскими? Дело в том, что уровень вибраций, вызванных т.н.

силами инерции 2-го порядка (именно они проявляются на V-образных «восьмерках» с плоским коленвалом), сильно зависит от рабочего объема мотора. 4-цилиндровые двигатели компактны — поэтому на такие вибрации порой можно просто закрыть глаза.

А если нельзя — проще и дешевле использовать т.н. балансирные валы. О которых мы поговорим в другой раз.

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.

https://youtube.com/watch?v=Ue6cDpSOKu4

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.

Источник: https://ProAutoMarki.ru/kolenval/

Регулятор частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя

ОГЛАВЛЕНИЕ

Двурежимный регулятор
Центробежный регулятор всережимного типа

В отличие от бензинового двигателя дизельные двигатели не имеет во впускном трубопроводе дроссельной заслонки, позволяющей четко регулировать частоту вращения коленчатого вала за счет изменения подачи воздуха с одновременным изменением подачи топлива.

У дизельного двигателя не существует положения управляющей рейки, которое бы позволило двигателю поддерживать определенную частоту вращения коленчатого вала двигателя без помощи регулятора.

Например, при запуске холодного двигателя и его работе на холостом ходу, потери на трение кривошипно-шатунного, газораспределительного и других механизмов и приводимых от двигателя агрегатов начинают снижаться, а количество подаваемого топлива будет постоянным.

При отсутствии регулятора частота вращения будет увеличиваться и может достичь критической точки, при которой может произойти разрушение двигателя.

Регуляторы частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя устанавливаются на насосе высокого давления и приводятся в действие от кулачкового вала. Его работа основана, как и в автоматической муфте опережения впрыска, на использовании центробежных сил.

Например, при заданном положении педали управления подачи топлива и возникновении дополнительного сопротивления движению (на подъеме) частота вращения коленчатого вала двигателя будет уменьшаться, а скорость автомобиля падать.

Чтобы ее поддержать на заданном уровне, необходимо повысить крутящий момент двигателя. Это может быть достигнуто увеличением количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя.

Регулятор воспринимает снижение частоты вращения коленчатого вала и автоматически увеличивает подачу топлива насосом высокого давления, благодаря чему скорость автомобиля восстанавливается до заданного значения.

Аналогичным образом регулятор изменяет подачу топлива при уменьшении нагрузки на двигатель, только в этом случае управляющее воздействие регулятора сводится к уменьшению количества впрыскиваемого топлива.

В результате при снижении нагрузки на двигатель происходит уменьшение скорости движения и доведение ее до заданного уровня.

Таким образом, регулятор автоматически изменяет подачу топлива при изменении нагрузки на двигатель и обеспечивает установку любого выбранного скоростного режима при отклонениях от него в пределах – 10…20%.

Различают двухрежимный и всережимные регулятора частоты вращения коленчатого вала.

Двухрежимный регулятор (типа RQ) поддерживающий определенную частоту вращения коленчатого вала на режимах минимальной и максимальной частоты вращения коленчатого вала. Всережимный регулятор (типа RSV) поддерживает необходимую частоту вращения на всех режимах работы двигателя.

Всережимные регуляторы устанавливаемые на небольших высокооборотистых двигателях позволяют поддерживать частоту вращения коленчатого вала в пределах 6…10%.

В топливных насосах применяют регуляторы с различными принципами работы:

механические
пневматические
гидравлические
комбинированные

Для автомобильных двигателей наиболее широко применяют механические центробежные регуляторы и реже пневматические регуляторы.

Центробежный регулятор представляет собой систему, состоящую из вращающихся грузов, пружин и рычагов, связанных с рейкой топливного насоса высокого давления, управляющей цикловой подачей топлива.

Двурежимный регулятор

В двухрежимных регуляторах механизм регулятора связан с рейкой насоса высокого давления при помощи дифференциального рычага, соединенного также и с тягой педали акселератора, которой управляет водитель.

Основными элементами двухрежимного центробежного регулятора являются большие 4 и малые 3 грузы.

Рис.

Схема работы двухрежимного центробежного регулятора

Грузы свободно посажены на пальцы крестовины 1 и упираются лапками в скользящую муфту 5, также свободно установленную на вращающемся валу 6 регулятора, связанном зубчатой передачей с валом топливного насоса. С противоположной стороны в скользящую муфту под действием слабой пружины 12, помещенной в стакане 13 и втулке 11, упирается основной (вильчатый) рычаг 7 регулятора.

Этот рычаг соединен при помощи двуплечего рычага 8 с рейкой 9 топливного насоса высокого давления и тягой 14 педали акселератора. Сильная пружина 10, установленная на втулке 11, упирается в неподвижную стенку корпуса регулятора.

Грузы со слабой пружиной и сильной пружинами образуют две последовательно действующие системы регулирования, в которых используется общий рычажный механизм.

Массы грузов и затяжку слабой пружины подбирают так, чтобы действующие на муфту составляющие центробежной силы грузов и силы пружины оказались равными, т.е. чтобы система была в равновесии при минимальной частоте вращения коленчатого вала.

Педаль акселератора во время работы двигателя на холостом ходу с минимальной частотой вращения коленчатого вала полностью отпущена и двуплечий рычаг находится в положении I.

При самопроизвольном уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила грузов уменьшается и пружина 12, отклоняя вильчатый рычаг, перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива.

В случае самопроизвольного повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила грузов увеличивается и муфта 5, отклоняя вильчатый рычаг и сжимая при этом пружину 12, перемещает рейку насоса в сторону уменьшения подачи топлива. Таким образом, одна система двухрежимного регулятора обеспечивает устойчивую работу дизеля при минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Массу грузов и затяжку сильной пружины подбирают так, чтобы равновесие системы обеспечивалось при максимальной частоте вращения коленчатого вала, допустимом для данного двигателя.

Педаль акселератора при работе двигателя с максимальной частотой вращения коленчатого вала полностью нажата, и двуплечий рычаг находится в положении II.

При этом большие грузы регулятора раздвигаются до упоров 2 и не изменяют своего положения, сжимая слабую пружину вильчатым рычагом настолько, что стакан 13 вдвигается до упора в торец втулки 11.

С дальнейшим увеличением частоты вращения коленчатого вала, которое может происходить при уменьшении нагрузки дизеля, центробежная сила грузов увеличивается и муфта 5, отклоняя вильчатый рычаг и сжимая при этом пружину 10, перемещает рейку насоса высокого давления в сторону уменьшения подачи топлива. Таким образом, вторая система двухрежимного регулятора ограничивает максимальную частоту вращения, не допуская его разноса, даже при его полной разгрузке.

На рисунке приведены скоростные характеристики дизеля с двухрежимным регулятором.

Рис.

Характеристики дизеля с двухрежимным регулятором:
Мкр – крутящий момент; Nе – мощность; n – частота вращения коленчатого вала

Кривые 1, 2 и 3 соответствуют различным положениям педали акселератора. Участок n1…n2 регулируется системой минимальной, а участок n3…n4 системой максимальной частоты вращения регулятора. В диапазоне между этими участками режим работы двигателя управляется только педалью акселератора без воздействия регулятора.

Центробежный регулятор всережимного типа

Центробежный регулятор всережимного типа также представляет собой систему, состоящую из вращающихся грузов, пружины и основного рычага, связанного с рейкой топливного насоса высокого давления, управляющей цикловой подачей топлива.

Особенность регулятора этого типа заключается в отсутствии непосредственной связи рейки топливного насоса с педалью акселератора. На рисунке дана схема всережимного центробежного регулятора.

Рис.

Схема работы всережимного центробежного регулятора

На вращающемся валу 9 регулятора, который при помощи шестерен связан с кулачковым валом топливного насоса, закреплена крестовина 6. В проушинах крестовины на пальцах 7 установлены качающиеся грузы 8 с лапками, которые упираются в подвижную муфту 10, надетую на вал регулятора.

С другой стороны в муфту упирается основной вильчатый рычаг 2, установленный на оси 11 и соединенный с пружиной 3 и рейкой 1 топливного насоса высокого давления.

Другой конец пружины соединен с рычагом 4, жестко связанным общей осью с рычагом 5 управления регулятором, который размещен с наружной стороны корпуса регулятора.

Система находится в равновесии, когда составляющие центробежной силы вращающихся грузов и силы пружины, действующие на подвижную муфту, равны между собой.

При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя и связанного с ним вала регулятора, происходящем при уменьшении нагрузки, центробежная сила грузов увеличивается, заставляя их раздвинуться и переместить подвижную муфту, вильчатый рычаг и связанную c ним рейку топливного насоса в сторону уменьшения подачи топлива. В случае понижения частоты вращения, происходящем при увеличении нагрузки дизеля, центробежная сила грузов уменьшается и пружина, воздействуя на вильчатый рычаг, перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. Частоту вращения изменяют натяжением пружины, связанной с рычагом управления регулятором, причем для повышения частоты вращения коленчатого вала необходимо увеличить натяжение пружины.

На рисунке приведены скоростные характеристики дизеля с всережимным регулятором частоты вращения.

Рис.

Характеристики дизеля с всережимным регулятором:
Мкр – крутящий момент; Nе – мощность; n – частота вращения коленчатого вала

Каждому положению рычага управления регулятором соответствует определенная ветвь кривой – А1В1, А2В2 и т.д.

, характеризующая зависимость частоты вращения коленчатого вала от мощности и крутящего момента (нагрузки) двигателя в диапазоне от полной мощности, развиваемой при максимальной частоте вращения коленчатого вала, до холостого хода при минимальной частоте вращения коленчатого вала.

Из рассмотрения характеристик видно, что при постоянном положении рычага управления регулятором частота вращения мало зависит от изменения мощности в широких пределах.

Однако степень неравномерности увеличивается при уменьшении регулируемой частоте вращения и становится значительной (40…70%) при минимальной частоте вращения на холостом ходу. Это обусловливается постоянной жесткостью пружины и значительным уменьшением центробежной силы грузов при уменьшении частоты вращения вала регулятора.

Регуляторы принцип работы которых описан выше применяются на большинстве рядных ТНВД. На рисунке показан двухрежимный регулятор рядного ТНВД легкового автомобиля Мерседес.

Рис.

Двухрежимный регулятор:
1 – вакуумная камера остановки двигателя; 2 – контргайка; 3 – вакуумная камера увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя; 4 – ограничительный винт количества топлива на минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя; 5 – рычаг изменения подачи топлива; 6 – винт пружины регулятора; 7 – промежуточный рычаг; 8 – винт регулировки максимальной частоты вращения; 9 – центробежный регулятор; 10 – рейка; 11 – упорный рычаг; 12 – рычаг рейки

На режиме пуска вследствие максимального сближения грузов центробежного регулятора 9 рейка регулирования подачи топлива 10 через систему рычагов занимает положение полной подачи топлива.
При работе двигателя в режиме холостого хода, вследствие воздействия на рейку слабой пружины со стороны вертикального рычага и положения центробежных грузов, поддерживается стабильная частота вращения коленчатого вала.
В режиме частичной или полной нагрузки воздействие на рейку насоса осуществляется только от педали акселератора, которая связана системой тяг с рычагом изменения подачи топлива на регуляторе и регулятор частоты вращения в работе не участвует.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала во время торможения двигателем рейка насоса устанавливается в положение прекращения подачи. Если частота вращения коленчатого вала достигнет 5150 об/мин рейка устанавливается в положение прекращения подачи топлива, чем достигается ограничение максимальной частоты вращения, для предотвращения максимально допустимых нагрузок на двигатель.

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/regulyatory-chastoty-vrashheniya/

Коленчатый вал и его назначение

Подробно рассмотрим принцип работы коленчатого вала.

Среди всех элементов конструкции двигателя внутреннего сгорания именно коленчатый вал считается наиболее важным и дорогостоящим. И это неудивительно, ведь довольно трудно найти более ответственный элемент, чем коленчатый вал. Именно данный элемент ответственен за процесс преобразования в крутящий момент возвратно-поступательного движения поршней.

Восприятие переменных нагрузок, возникающих в результате действия сил давления газа, вращающихся и движущихся масс и их сил инерции – одна из важнейших задач, которая решается исключительно благодаря данному элементу конструкции.

Коленчатый вал является цельным элементом конструкции, потому правильнее будет дать ему название “деталь”. Методы ковки стали либо литья чугуна – вот главные способы изготовления этой детали.

Стоит отметить, что турбированные, а также дизельные силовые установки оснащаются коленчатыми валами из наиболее прочных видов стали, и они являются более надежными.

Схема коленчатого вала.

Рассмотрев конструкцию вала, можно увидеть, что эта деталь соединяет воедино шатунные(6) и коренные шейки(9), которые, в свою очередь, объединяются друг с другом при помощи щек(5). По количеству шеек коренные опережают шатунные на один элемент, а сам вал с подобной компоновкой называется “полноопорный”.

В сравнении с шатунными шейками, коренные обладают большим диаметром. Противовес(4) является естественным продолжением щеки(5) в направлении, противоположном шатунной шейке.

Основной задачей противовесов является создание условий для уравновешивания веса поршней и шатунов, что напрямую влияет на работу силовой установки, делая ее более плавной и размеренной.

Между щеками находится шатунная шейка, и она носит название “колено”.

Расположение колен напрямую зависит от нескольких факторов, среди которых: количество цилиндров, порядок их работы, расположение, а также тактность силовой установки.

Уравновешенность мотора обеспечивается за счет положения колен. Кроме того, от данного фактора зависит равномерность воспламенения, изгибающие моменты и наименее возможные крутильные колебания.

Шатунная шейка является важнейшей опорной поверхностью для шатунов. В V-образной силовой установке коленчатый вал создается при помощи специальных шатунных шеек удлиненной формы.

На этих шейках и основывается пара шатунов правого и левого ряда цилиндров.

На определенных валах таких двигателей спаренные шейки шатунов несколько сдвинуты друг против друга под углом в 18 градусов, за счет чего и обеспечивается равномерное воспламенение (данная технология более известна под названием Split-pin).

Переход к щеке от шейки считается элементом, который наиболее подвержен нагрузкам среди всех элементов конструкции коленчатого вала.

Чтобы добиться снижения концентрации напряжения, переход к щеке от шейки создается с определенным радиусом закругления, который также известен как галтель.

За счет галтелей длина коленчатого вала способна увеличиваться, а чтобы уменьшить длину вала, эти галтели создают с углублением в шейку либо щеку.

Подшипники скольжения – еще один важный элемент, ведь они обеспечивают вращение в шатунных шейках шатунов, а вала – в опорах. Роль подшипников выполняют специальные, произведенные из прочной стальной ленты разъемные вкладыши. На эту же ленту наносится антифрикционный слой.

Но почему вкладыши не проворачиваются вокруг шейки? Все потому, что они надежно фиксируются в опоре благодаря наличию выступа. Чтобы недопустить лишних перемещений вала, применяется упорный подшипник скольжения. Этот подшипник устанавливается на крайней, либо средней шейке.

Схема системы смазки.

Шатунные и коренные шейки являются частью системы смазки двигателя, при этом сама смазка производится под давлением. Конструкцией предусмотрен подвод масла для смазки к каждой конкретной опоре коренной шейки, начинающийся от общей магистрали. В дальнейшем к шатунным шейкам масло переходит по каналам, расположенным в щеках.

С коленчатого вала мощность отбирается с хвостовика, заднего конца, а к этому концу прикрепляется маховик.

Спереди на конце вала (его также называют носком) имеются посадочные места, и на этих местах закрепляется звездочка (шестерня) привода распределительного вала, специальный гаситель крутильных колебаний (во многих, но не во всех конструкциях) и шкив привода вспомогательных агрегатов.

Гаситель представляет собой 2 диска, которые крепятся друг к другу при помощи материала, обладающего высокой степенью упругости (резина, пружина и силиконовая жидкость). Благодаря данному упругому материалу происходит поглощение вибраций вала через внутреннее трение.

Что такое коленчатый вал (коленвал) видео, лекция:

Графическое видео о процессе работы коленвала:

Как изготавливают коленчатый вал (видео):

Источник: https://autoportal.pro/tekhnichka/kolenchatyj-val

Коленчатые валы

— поршневой двигатель

Коленчатый вал устанавливается параллельно продольной оси картера и обычно поддерживается коренным подшипником между каждым ходом. Коренные подшипники коленчатого вала должны жестко поддерживаться в картере. Обычно это достигается с помощью поперечных перемычек в картере, по одной на каждый коренной подшипник. Перемычки составляют неотъемлемую часть конструкции и, помимо поддержки основных подшипников, повышают прочность всего корпуса.

Картер разделен на две части в продольной плоскости. Это разделение может быть в плоскости коленчатого вала, так что одна половина коренного подшипника (а иногда и подшипники распределительного вала) находится в одной части корпуса, а другая половина — в противоположной части. [Рис. 1] Другой метод состоит в том, чтобы разделить корпус таким образом, чтобы основные подшипники были прикреплены только к одной секции корпуса, к которой прикреплены цилиндры, тем самым обеспечивая средства снятия части картера для проверки без нарушения регулировка подшипников.

Рис. 1. Типичный оппозитный двигатель, разобранный на компоненты

Коленчатый вал является основой поршневого двигателя. На него действует большая часть сил, создаваемых двигателем. Его основная цель — преобразовать возвратно-поступательное движение поршня и шатуна во вращательное движение для вращения винта. Коленчатый вал, как следует из названия, представляет собой вал, состоящий из одного или нескольких кривошипов, расположенных в определенных точках по его длине.Кривошипы, или ходы, формируются путем штамповки смещений на валу перед его механической обработкой. Поскольку коленчатые валы должны быть очень прочными, их обычно выковывают из очень прочного сплава, такого как хромоникель-молибденовая сталь.

Коленчатый вал может быть цельным или составным. На рисунке 2 показаны два типичных типа цельных коленчатых валов, используемых в авиационных двигателях. Четырехходовая конструкция может использоваться как на четырехцилиндровых горизонтальных оппозитных двигателях, так и на четырехцилиндровых рядных двигателях.Шестиходовой вал используется в шестицилиндровых рядных двигателях, 12-цилиндровых двигателях V-образного типа и шестицилиндровых оппозитных двигателях. Коленчатые валы радиальных двигателей могут быть одноходовыми, двухходовыми или четырехходовыми, в зависимости от того, является ли двигатель однорядным, двухрядным или четырехрядным. Коленчатый вал двигателя с радиальным односторонним ходом показан на рис. 3. Независимо от того, сколько ходов он может иметь, каждый коленчатый вал состоит из трех основных частей — шейки, шатунной шейки и щеки кривошипа. Противовесы и амортизаторы, хотя и не являются настоящей частью коленчатого вала, обычно прикрепляются к нему для уменьшения вибрации двигателя.

Рис. 2. Цельнолитые типы коленчатых валов

Рис. поддерживается коренным подшипником и вращается в нем. Он служит центром вращения коленчатого вала. Поверхность закалена для уменьшения износа. Шатунная шейка — это участок, к которому прикреплен шатун.Это не по центру основных журналов, и его часто называют броском. Две кривошипные щеки и шатунная шейка совершают бросок. Когда к шатунной шейке прикладывается сила в любом направлении, кроме параллельного или перпендикулярного и через центральную линию коленчатого вала, это вызывает вращение коленчатого вала. Наружная поверхность упрочняется азотированием для повышения ее износостойкости и обеспечения необходимой опорной поверхности. Шатунная шейка обычно полая. Это уменьшает общий вес коленчатого вала и обеспечивает канал для передачи смазочного масла.На ранних двигателях полая шейка кривошипа также служила камерой для сбора шлама, нагара и других посторонних материалов.
Центробежная сила выбрасывала эти вещества за пределы камеры и не позволяла им достичь опорной поверхности шатуна. Из-за использования беззольных диспергирующих масел в новых двигателях больше не используются шламовые камеры. На некоторых двигателях в щеке кривошипа просверливается канал, позволяющий распылять масло из полого коленчатого вала на стенки цилиндра.Щека кривошипа соединяет шатунную шейку с главной шейкой. В некоторых конструкциях щека выходит за пределы шейки и несет противовес для уравновешивания коленчатого вала. Щека кривошипа должна иметь прочную конструкцию, чтобы обеспечить необходимую жесткость между шатунной шейкой и шейкой.

Во всех случаях тип коленчатого вала и количество шатунов должны соответствовать расположению цилиндров двигателя. Положение кривошипов коленчатого вала по отношению к другим кривошипам того же вала выражается в градусах.
Самый простой коленчатый вал — одноходовой или 360 °. Этот тип используется в однорядном радиальном двигателе. Он может состоять из одной или двух частей. При использовании этого типа коленчатого вала предусмотрены два коренных подшипника (по одному на каждом конце). Двухходовой или 180 ° коленчатый вал используется на двухрядных радиальных двигателях. В двигателе радиального типа предусмотрен один ход на каждый ряд цилиндров.
Балансировка коленчатого вала
Чрезмерная вибрация в двигателе не только приводит к усталостному разрушению металлических конструкций, но также вызывает быстрый износ движущихся частей.В некоторых случаях чрезмерная вибрация вызвана несбалансированным коленчатым валом. Коленчатые валы сбалансированы для статического и динамического баланса. Коленчатый вал статически уравновешен, когда вес всей сборки шатунов, щек кривошипа и противовесов уравновешен вокруг оси вращения. При проверке статического равновесия его кладут на два лезвия. Если вал имеет тенденцию поворачиваться в любое положение во время теста, это означает, что он не сбалансирован.
Динамические амортизаторы
Коленчатый вал динамически уравновешен, когда все силы, создаваемые вращением коленчатого вала и импульсами мощности, уравновешиваются внутри самих себя, так что при работе двигателя возникает небольшая вибрация или ее отсутствие.Чтобы свести к минимуму вибрацию во время работы двигателя, на коленчатый вал встроены динамические демпферы. Динамический демпфер — это просто маятник, который прикреплен к коленчатому валу так, что он может свободно перемещаться по небольшой дуге. Он встроен в узел противовеса. Некоторые коленчатые валы включают в себя два или более таких узла, каждый из которых прикреплен к отдельной щеке кривошипа. Расстояние, на которое маятник движется и, следовательно, частота его колебаний соответствует частоте импульсов мощности двигателя.Когда частота колебаний коленчатого вала возникает, маятник колеблется вне времени с вибрацией коленчатого вала, таким образом снижая вибрацию до минимума.
Рисунок 4. Принципы динамического демпфера
Конструкция динамического демпфера, используемого в одном двигателе, состоит из подвижного стального противовеса с прорезями, прикрепленного к щеке кривошипа. Два стальных шпильки в форме катушки входят в прорезь и проходят через большие отверстия в противовесе и щеке кривошипа.Разница в диаметре штифтов и отверстий дает эффект маятника. Аналогия работы динамического демпфера показана на рисунке 4.

СВЯЗАННЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Терминология коленчатого вала
КОЛЕНВАЛ ТЕРМИНОЛОГИЯ
части коленчатого вала можно обозначать разными словами.Однако условия в рис. 4-19 — это те, которые наиболее часто используются в технической документации NAVSEA. руководства по двигателям, используемым ВМФ.
ГЛАВНЫЕ ЖУРНАЛЫ служат точками опоры и центром вращения для вал. В качестве опорных поверхностей коренные шейки и шатун шейки коленчатых валов имеют поверхностную закалку, поэтому чем дольше изнашивается, тем больше можно использовать прочный металл подшипника, не вызывая чрезмерного износа вала.
Как Как показано на рис. 4-19, коленчатые валы имеют основную шейку на каждом конце вал с промежуточной главной шейкой между кривошипами. Каждая РУЧКА (бросок) вала состоит из трех частей, двух перемычек и штифта, как показано на рисунке 4-19. Кривошипные перепонки иногда называют щеками или руками. Шатуны, или броски, обеспечить точки крепления шатунов, смещенные от основные журналы.
В многие коленчатые валы, особенно в больших двигателях, шатунные шейки и Основные журналы имеют полую конструкцию.Полая конструкция не только уменьшает вес значительно, но также увеличивает крутящий момент коленчатого вала и обеспечивает проход для потока смазочного масла (рис. 4-20).
силы, которые вращают коленчатый вал дизельного двигателя, производятся и передаются к коленчатому валу пульсирующим образом. Эти пульсации создают крутильные вибрации, которые могут серьезно повредить двигатель, если они не уменьшается или ослабляется противодействующими силами.Многие двигатели требуют дополнительных демпфирующий эффект для обеспечения удовлетворительной работы. Это обеспечивается Гаситель крутильных колебаний установлен на свободном конце коленчатого вала. Несколько в настоящее время используются торсионные демпферы.
Вкл. у некоторых коленчатых валов часть перемычки коленчатого вала выходит за пределы основной журнал к
Рисунок 4-19. Цельный, Коленчатый вал 6-ти ходовой.
Рисунок 4-20.Пример полого шатуна строительство журнала.
форма или поддерживайте противовесы. Эти противовесы могут быть неотъемлемой частью полотно (рис. 4-19) или могут быть отдельными узлами, прикрепленными к полотну шпильками и гайками, или установочные винты (рис. 4-21). Противовесы уравновешивают смещенный по центру вес отдельные ходы кривошипа и тем самым компенсируют возникающую центробежную силу каждым ходом вращающегося кривошипа. Без такого баланса кривошипное действие создаст сильные вибрации, особенно на высоких скоростях.Если такие колебания без контроля, вал может быть поврежден. Чрезмерная вибрация может привести к полный отказ двигателя. Противовесы используют инерцию для уменьшения пульсирующее действие импульсов мощности аналогично маховику. Маховики описаны далее в этой главе.
Конструкция упорной поверхности штока — High Power Media
С точки зрения управления осевым положением и осевым смещением (в направлении, параллельном оси коленчатого вала) шатуна, есть два основных метода достижения этого: шатуны с направляющими кривошипами и стержни с направляющими поршнями.Как вы можете понять из описаний, первый тип давит на коленчатый вал, второй — на поршень. Шатуны с кривошипными направляющими остаются самым популярным типом для многих гоночных двигателей. Обычно контакт между упорными поверхностями кривошипа и штока представляет собой кольцевой контакт, определяемый двумя кольцевыми поверхностями.
При использовании плоских кольцевых контактов мы можем создавать давление в масляной пленке только благодаря операции «сжатой пленки», то есть при уменьшении зазора между двумя кольцевыми поверхностями.В противном случае мы рассчитываем, что через контакт будет проталкиваться достаточное количество смазки, чтобы предотвратить контакт металла с металлом. Существует ряд конструктивных особенностей, которые можно использовать на упорной поверхности шатуна, чтобы обеспечить установление гидродинамической смазки. Требуется очень небольшая площадь осевого напора, поскольку задействованные силы и, следовательно, напряжения очень малы. Обычно используется полное кольцевое пространство, потому что людям нравится это решение, особенно с учетом трудностей с созданием давления в масляной пленке.
Однако мы не ограничиваемся созданием полного кольцевого пространства на коленчатом валу, чтобы оно опиралось на упорную поверхность шатуна, и есть ряд причин, чтобы рассмотреть что-то иное, чем полное кольцевое пространство. Совершенно очевидно, что необходимо добиться экономии веса, особенно если часть упорной поверхности удалена на самом дальнем расстоянии от оси коленчатого вала. Можно не только сэкономить вес, но и уменьшить вес на противоположной стороне оси коленчатого вала, поскольку требуется меньшая масса для балансировки.На рис. 1 показан вид удаления материала, который может быть рассмотрен, если необходимо снять вес с внешней части упорной поверхности штока на коленчатом валу.

Менее очевиден тот факт, что столь же значительная экономия массы, сопровождаемая очень полезным снижением коэффициента концентрации напряжений, иногда может быть достигнута путем удаления части упорной поверхности штока на коленчатом валу в точке, ближайшей к оси коленчатого вала. Удалив самую внутреннюю часть упорной поверхности, мы можем создать больший радиус скругления, особенно там, где мы подрезаем перемычку кривошипа.Подрезание и удаление материала из шейки кривошипа, если это сделано разумно, является проверенным методом снижения концентрации напряжений. Я хотел бы отослать читателя к Тейлору *, который аккуратно резюмирует предыдущие работы других инженеров по вопросу концентрации напряжений коленчатого вала.
Соблюдайте осторожность при прерывании упорной поверхности штока на коленчатом валу. Требуется тщательная детализация передней кромки упорной поверхности для предотвращения износа. Край не должен оставаться острым.
Еще одно преимущество отсутствия полной кольцевой осевой зоны состоит в том, что такая конструкция действительно может обеспечить гидродинамическую масляную пленку, которую невозможно создать между параллельными плоскими поверхностями.
* Тейлор, К.Ф., «Двигатель внутреннего сгорания в теории и на практике», том 2 (Горючее, материалы, конструкция), MIT Press, 1985, ISBN 0-2627-0027-1
Рис. 1 — Уменьшение зоны осевого давления между кривошипом и штоком может дать ряд преимуществ, включая меньшую массу и инерцию коленчатого вала. Сравните левую сторону, уменьшив площадь тяги, с правой
.
Написано Уэйном Уордом
Часть 8 — Коленчатый вал
Введение
Начнем сначала с основ коленчатого вала…
Во всех поршневых двигателях коленчатый вал преобразует линейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Во время работы двигателя массовые силы возвратно-поступательных поршней, создаваемые таким образом в процессе взрывного сгорания, преобразуются в крутящий момент. Затем этот крутящий момент используется для приведения в действие генератора или гребного винта, прикрепленного к двигателю.
Для создания движения или крутящего момента, который является как можно более уникальным, коленчатый вал соединяется с маховиком или демпфером крутильных колебаний, чтобы уменьшить пульсирующие характеристики 4-тактного цикла и покрыть эластичность сам коленвал.
8.1 Коленчатый вал
Коленчатые валы, охватывающие весь спектр современных двигателей внутреннего сгорания, изготавливаются либо из чугуна с шаровидным графитом (например, для автомобильной промышленности), либо из легированной стали (например, для дизельных двигателей для электростанций и судовых двигателей с большим диаметром цилиндра). Коленчатые валы небольшого размера будут откованы в виде одной детали и, наконец, обработаны. Большой коленчатый вал будет кованым как отдельные детали; правильно выровнен и установлен в правильном направлении и окончательно обработан.
Коленчатые валы крупнопроходных дизельных двигателей для силовых установок и судовых дизельных двигателей в целом можно разделить на две различные категории:
Частично собранный коленчатый вал — отдельные изготовленные щеки собираются методом усадки.
Коленчатый вал в сборе — все отдельные детали вала собраны.
Коленчатые валы всех современных энергетических установок и судовых дизельных двигателей обычно изготавливаются из легированной стали с пределом прочности на разрыв от 800 до 900 н / мм². Малые коленчатые валы закалены пламенем или индукционной закалкой. Чтобы получить более высокое внутреннее напряжение сжатия, также необходимо укрепить переходную зону между штифтом и щеками.
Внутри коленчатых валов есть отверстия для подачи смазочного масла к коренным подшипникам, шатунным подшипникам и шатуну.
Если был спроектирован новый коленчатый вал, массовые силы, силы ускорения, крутящие силы и изгибающие моменты, использованные для конструкции коленчатого вала, должны быть проверены и утверждены классификационным обществом; если коленчатый вал, соответственно двигатель будет эксплуатироваться на морских судах.
В дополнение к этому, сам материал, механические свойства которого, все виды термообработки и все связанные производственные процессы также нуждаются в одобрении классификационного общества.
8.2 Проверка и обслуживание коленчатых валов
8.2.1 Измерение коленчатого вала
Круглость вала и штифта может быть измерена подвижными микрометрами
Очень важно, чтобы положение коленчатого вала в двигателе было абсолютно правильным. В противном случае сам коленчатый вал и / или подшипники коренной и шатунной головок будут повреждены из-за высоких сил или, соответственно, высоких напряжений, которые возникают в коленчатом валу во время работы двигателя.
Правильное положение коленчатого вала в двигателе должно обеспечиваться абсолютно правильной центровкой.
На правильную центровку коленчатого вала влияет тип муфты, установленной между двигателем и генератором, соответственно между двигателем и коробкой передач.
Как уже упоминалось, правильное положение коленчатого вала в двигателе должно быть обеспечено в любое время. Чтобы проверить это положение, необходимо измерить расстояние между каждой парой щек во время одного полного вращения.Если разница в расстоянии между отдельными позициями выходит за допустимые пределы, необходимо откорректировать центровку двигателя. Таким образом, могут быть приняты контрольные меры по результатам морских испытаний судов / двигателей или ввода двигателей в эксплуатацию.
Необходимо выполнить измерение прогиба коленчатого вала
До и после стыковки судна
Повреждение или посадка на мель судна
При обнаружении деформации фундамента двигателя
Если износ подшипников двигателя чрезмерно высокий или неравномерный (больший износ по краям, чем по середине).
8.2.2 Проверка креплений противовеса
Ослабленный противовес приводит к полной потере двигателя
Даже если это самоочевидно, мы настоятельно рекомендуем вам включить проверку правильности затянутых резьбовых соединений между противовесами и коленчатым валом в процедуру профилактического обслуживания . Это необходимо для того, чтобы эта важная проверка проводилась на регулярной основе.
Если противовес ослабнет, винты будут перегружены.Рано или поздно винт перегрузится и сломается …. во всяком случае. Наиболее вероятным последствием будет полная потеря вашего двигателя.
8.2.3 Трещины
Типичная коррозионная коррозия
Во время стандартного осмотра или после замены коренных и / или шатунных подшипников необходимо проверить наличие микротрещин по краям между кривошипами, валом и шатунным пальцем. Эти трещины действительно очень опасны и могут быть исходной точкой усталостной трещины.
8.2.4 Обработка смазочного масла и вязкость смазочного масла
Абразивный износ и разрыв шатуна из-за поврежденного подшипника
Подробности, касающиеся обработки смазочного масла, будут описаны в следующей главе) Смазочное масло, загрязненное углеродными остатками, увеличивает износ основных и больших подшипников. Если подшипник полностью изношен, подшипник может вращаться, и это повлияет на коленчатый вал: если система охлаждения не работает должным образом, температура масла будет слишком высокой, а вязкость масла слишком низкой: оно теряет свою смазывающую способность и износ подшипников также увеличится.
8,3 Ремонтные работы
Измерение шероховатости шатуна
Если вал или пальцы подвержены перегреву из-за износа подшипников или из-за вращения подшипников, коленчатый вал может быть отшлифован специализированной фирмой на месте или в мастерской. В этом случае необходимо использовать подшипники увеличенного размера, чтобы компенсировать потерю диаметра вала или пальца. Коленчатые валы предназначены для этой процедуры; однако необходимо проверить, достаточна ли оставшаяся сила для рассматриваемой мощности.
Неравномерность опорных поверхностей может быть измерена опытным персоналом сбоку с помощью профилометра (также известного как пертометр).
8.4 Резюме
Динамические напряжения, которые возникают во время работы двигателя и передаются в коленчатый вал, чрезвычайно высоки.
Однако, если коленчатый вал будет обслуживаться должным образом (измерение прогиба, надлежащая обработка смазочного масла, контроль крепления противовеса), срок службы коленчатого вала будет таким же, как и срок службы двигателя.
Что такое узкий подшипник?
Производство двигателя — это все о деталях, и выбор правильного набора подшипников двигателя, подходящего к вашему коленчатому валу, является важным! Внутри мы исследуем, что такое узкий подшипник и когда их следует использовать.
Кажется, что каждый день в социальных сетях появляется новый пост об уличных двигателях, вырабатывающих четырехзначную мощность. Убийственная последняя модель Hemi с воздуходувкой легко развивает мощность более 1100 лошадиных сил, а Майк Моран построил полностью заготовленный двигатель с двойным турбонаддувом мощностью 5300 лошадиных сил.Показатели мощности продолжают расти, и все же гораздо меньше внимания уделяется тому, что требуется для коленчатых валов, поршней и шатунов, чтобы выдержать эти постоянно растущие и более простые, чем когда-либо, уровни мощности.
Скругление — это радиус, образующийся при переходе от шатуна или главной шейки к вертикальной части коленчатого вала. Радиус увеличивает прочность коленчатого вала, но требует немного более узкого подшипника по сравнению с подшипниками серийного производства.
Один маленький момент, о котором часто забывают, — это ширина шатунного подшипника. Это то, на чем мы остановимся в этой статье. Но сначала давайте взглянем на конструкцию коленчатого вала.
Всем известно, что коленчатый вал из легированной стали 4340 значительно прочнее, чем у типичной чугунной версии. Эта легированная сталь обладает более высокой прочностью на разрыв, а также более ковкой, что означает, что кованая сталь способна слегка изгибаться при высоких нагрузках. Литые кривошипы имеют тенденцию быть хрупкими и растрескиваться при высоких нагрузках.
Еще одна хитрость для повышения прочности — это простой метод, известный как радиус скругления. В типичном коленчатом валу V8 напряжение возникает в нескольких местах, но концентрируется в углах, создаваемых как в месте соединения шейки шатуна с щекой кривошипа, так и в том же месте на основных шейках. Один из способов минимизировать напряжение в острых углах — создать небольшой радиус. Литые коленчатые валы оригинальных производителей иногда подрезают этот угол для создания радиуса.
Чтобы проиллюстрировать разницу между серийным подшипником и стержневым подшипником с более узкими рабочими характеристиками, мы измерили эти два подшипника Chevy Federal-Mogul с большим блоком.Трехметаллический высокопроизводительный подшипник на 0,020 дюйма уже, чем его алюминиевый собрат оригинального производителя.
Кованые коленчатые валы добавляют материал в этой позиции. Затем после обработки шейки создается очень плавный радиус, улучшающий прочность. Однако этот процесс также уменьшает общую ширину журнала. Благодаря высокопроизводительному коленчатому валу эта уменьшенная ширина требует более узкого подшипника по сравнению с версией со стандартной заменой.
В качестве обобщения стандартные заменяемые стержневые подшипники часто немного шире, чем их собратья с высокопроизводительными подшипниками.Рассматривать материалы подшипников выходит за рамки этой статьи — но в большинстве запасных подшипников используется алюминиевый сплав, в то время как в большинстве высокопроизводительных стержневых и коренных подшипников используется гораздо более мягкий и податливый трехметаллический материал, который изнашивается быстрее, но будет Не очищайте и не царапайте, как стандартные алюминиевые подшипники.
В дополнение к суженным подшипникам, рабочие подшипники также используют фаску, которая совпадает с фаской на стержнях, где стержень встречается со сторонами кривошипа.Эта фаска создает дополнительный зазор. Эти фаски должны совпадать с шатунами, поэтому подшипники шатунов имеют штамповку сверху и снизу, чтобы обеспечить их правильное размещение. Будьте осторожны при выборе подшипников, так как не все имеют фаски.
Чтобы проиллюстрировать этот момент, мы измерили ширину набора запасных алюминиевых шатунных подшипников Federal-Mogul для шатунных подшипников Chevy с большим блоком по сравнению с набором трехметаллических подшипников Federal-Mogul (Speed-Pro).Стандартные алюминиевые версии имели размер 0,885 дюйма, в то время как рабочие подшипники были на 0,020 дюйма уже на 0,865 дюйма. Использование более широких подшипников на высокопроизводительном коленчатом валу из кованой стали может привести к заеданию внешних кромок подшипника на большем радиусе галтеля коленчатого вала. Это может привести к немедленному отказу подшипника и, как минимум, к попаданию мусора подшипника в масло.
Могут возникнуть опасения по поводу использования подшипника, который теперь стал на 0,020 дюйма более узким, с точки зрения нагрузки на подшипник, но небольшая разница в ширине действительно несущественна, поскольку разница в ширине представляет собой уменьшение ширины всего на два (2) процента в этом приложении с большими блоками.
На этой фотографии показан зазор, созданный между краем суженного стержневого подшипника и радиусом галтеля. Это предотвращает контакт кромки с радиусом коленчатого вала.
Суженные подшипники также поднимают вопрос о фаске подшипников штока. Большинство высокопроизводительных стержневых подшипников имеют фаску на одной стороне подшипника, чтобы приспособиться к большому радиусу на краю шейки. Поскольку внутренняя сторона подшипника избегает этого радиуса скругления, нет необходимости в снятии фаски с обеих сторон подшипника.Но как для верхнего, так и для нижнего подшипника это требует правильной ориентации подшипника. Поскольку подшипник расположен на выступе, подшипник со скошенной кромкой должен быть установлен либо как верхний, либо как нижний подшипник, поскольку фаска будет находиться на противоположной стороне нижней половины подшипника по сравнению с верхней половиной подшипника.
Важно отметить, что существует два разных материала стержня и коренных подшипников. OEM и некоторые двигатели для умеренных уличных перевозок могут использовать подшипники из алюминиевого сплава (слева), но лучший вариант для любого двигателя с высокими рабочими характеристиками — это трехметаллический подшипник с очень мягким сплавом олова, меди и свинца.
Для этого необходимо, чтобы на подшипниках штанги рабочих характеристик с такими фасками были отмечены отметки «верхний» и «нижний». Некоторые производители подшипников сокращают это, используя буквы «U» и «L», нанесенные на задней стороне стержня. Если эти половины подшипника установлены неправильно, плоский край подшипника будет обращен к радиусу галтеля и вызовет немедленный износ подшипника в этом месте — часто стержень даже заедает после затяжки крышки. Даже не глядя на штамповку на подшипнике, внимательный производитель двигателя знает, как правильно установить подшипник, просто совместив фаску подшипника со скошенной стороной шатуна.
Все это относится к категории важных деталей, которые требуются в процессе создания двигателя производительности. Соберите его правильно, и двигатель вознаградит строителя стабильной и надежной работой. Если упустить одну или две из этих деталей, надежность сразу же станет под вопросом.
Оптимизация коленчатого вала с использованием метода анализа конечных элементов
Статический структурный анализ существующего коленчатого вала был выполнен с использованием метода анализа конечных элементов.Метод конечных элементов — это метод численного анализа для получения приближенных решений широкого спектра инженерных проблем, благодаря его разнообразию и гибкости в качестве инструмента анализа. Ему уделяется большое внимание в инженерных школах и отраслях промышленности. Сегодня мы обнаруживаем, что во все большем количестве инженерных ситуаций необходимо получать приближенные решения проблем, а не точное решение в замкнутой форме (рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6).
Фиг.1 Рис.2 Фиг.3 Фиг.4 Фиг.5 Фиг.6
Статический структурный анализ существующего коленчатого вала был выполнен с использованием инструментария ANSYS для оценки различных напряжений и деформаций в условиях статической нагрузки. Конечно-элементный анализ включает четыре основных шага для решения любой физической задачи с помощью программного обеспечения ANSYS (http: // www.ANSYS.COM).
1.
Предварительные решения
2.
Предварительная обработка
3.
Решение
4.
Постобработка
Предварительные решения Перед тем, как решить любую инженерную проблему с помощью программного обеспечения, нам нужно принять несколько решений, таких как тип анализа, тип данных САПР и тип элемента.
Предварительная обработка Как видно из названия, предварительная обработка — это то, что разработчик выполняет перед анализом обработки.На этом этапе свойства материала, создание / импорт геометрии и построение сетки необходимы для решения инженерной задачи.
Решение Решение представляет собой этап моделирования анализа методом конечных элементов для применения граничных условий в виде ограничений и нагрузок.
а. Постобработка Стадия постобработки связана с представлением результатов.Обычно на этом этапе вычисляются и отображаются деформированная конфигурация, формы колебаний, температура и распределение напряжений.
1.
Предварительные решения:
а.
Тип анализа: статический расчет конструкций
б.
Данные CAD: трехмерная твердотельная модель
c.
Тип элемента: Solid95
2.
Предварительная обработка
а.
Определить материал: конструкционная сталь
б.
Импорт геометрии
c.
Геометрия сетки: tet10
3.
Решение
а.
Приложите нагрузку: нагрузка и граничные условия применяются в соответствии со спецификацией двигателя
б.
Решение: физическая задача линейного анализа
4.
Постобработка
а.
Полная деформация
б.
Напряжение по Мизесу
c.
Напряжение сдвига
d.
Коэффициент безопасности
Динамический анализ исходного коленчатого вала
Модальный анализ — это метод исследования динамических характеристик конструкции при колебательном возбуждении.Модальный анализ является наиболее фундаментальным из всех типов динамического анализа и обычно является отправной точкой для другого, более подробного динамического анализа. Модальный анализ используется для определения характеристик вибрации конструкции, таких как собственные частоты и формы колебаний. Модальный анализ позволяет конструкции избегать резонансных вибраций или вибрации с заданной частотой и дает инженерам представление о том, как конструкция будет реагировать на различные типы динамических нагрузок. Коленчатый вал двигателя является одной из таких конструкций, динамические характеристики которой можно лучше изучить с помощью модального анализа.Целью данного исследования было определение собственных частот и его формы колебаний одноцилиндрового двигателя существующего и оптимизированного коленчатого вала. Модальный анализ коленчатого вала проводился с использованием программного обеспечения конечных элементов, то есть рабочей среды ANSYS. Преимущества использования программного обеспечения конечных элементов заключались в том, что формы колебаний можно было точно визуализировать и моделировать. Таким образом, деформации коленчатого вала могут быть точно локализованы [11–23].
Средняя рабочая частота вращения двигателя 63.73 км / ч. Эффект демпфирования очень незначительно влияет на собственную частоту коленчатого вала, поэтому коэффициент демпфирования не учитывался при свободных колебаниях коленчатого вала. Однако при расчете свободной вибрации коленчатого вала учитывался другой аспект, поскольку коленчатый вал поддерживался шарикоподшипниками с обеих сторон, поэтому эффект гистерезисного демпфирования, то есть из-за внутреннего трения подшипника и коленчатого вала, был незначительным. Следовательно, демпфирующий эффект игнорируется при свободных колебаниях коленчатого вала.{2} \) u = 0,
, где
ω _n = \ (\ sqrt {k / m} \) — собственная частота без затухания.
с _c = \ (2 \ surd km \) — критическое затухание, то есть порог между колебательным и не колебательным поведением.
ζ = с / с _c — коэффициент демпфирования, т.е.е. отношение затухания в системе к критическому затуханию.
\ (\ omega _ {\ text {d}} = \ omega _ {\ text {n}} \ sqrt {1 — \ zeta} \) — частота затухающих колебаний [1].
Ниже приводится процедура модального анализа коленчатого вала в условиях динамической нагрузки (рис. 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17).
Фиг.7 Рис.8
Первая мода и деформация
Рис.9
Вторая мода и деформация
Фиг.10
Третья мода и деформация
Рис.11
Четвертая мода и деформация
Рис.12
Пятая мода и деформация
Рис.13
Шестая мода и деформация
Рис.14
Седьмая мода и деформация
Рис.15
Восьмая мода и деформация
Рис.16
Девятая мода и деформация
Рис.17
Десятая мода и деформация
1.
Предварительные решения
а.
Тип анализа: модальный анализ
б.
Данные CAD: трехмерная твердотельная модель
c.
Тип элемента: Solid95
2.
Предварительная обработка
а.
Определить материал: конструкционная сталь
б.
Импорт геометрии
c.
Геометрия сетки: tet10
3.
Решение
а.
Приложение нагрузки: цилиндрические опоры и неподвижная опора
б.
Решение: физическая задача линейного анализа
4.
Постобработка
а.
Естественные формы колебаний
б.
Собственные частоты
c.
Деформация
Результат модального анализа
См. Таблицу 2.
Таблица 2 Частоты и соответствующие режимы
Коленчатые валы SCAT | Skip White Performance
Лучшие шатуны на рынке
SCAT CRANKSHAFTS — первопроходец в истории гонок. Их PRO STOCK CAST, СЕРИЯ 9000 CAST, 4340 КОВАНЫЙ СТАНДАРТНЫЙ ВЕС И ЛЕГКИЙ ВЕС F-43 разработан и спроектирован как для строителей двигателей, так и для гонщиков с ограниченным бюджетом.
Они разработаны для обеспечения высокой прочности и сопротивления усталости.Шатуны Scat на 25% прочнее, чем стандартные литые шатуны OEM, и представляют собой лучшее соотношение цены и качества. Коленчатые валы Scat — лучший способ создать прочную нижнюю часть для вашей уличной удочки, гоночных треков по бездорожью / кольцевым гонкам и двигателя для драг-стрипов.
Наши коленчатые валы Scat совершенно новые, с заводскими уплотнениями. Остерегайтесь других продавцов, предлагающих безымянные чудаки. Мы продаем множество безымянных продуктов, но мы видели слишком много проблем с безымянными шатунами на рынке.
Производство

«Как определить коленчатый вал SCAT?»
ТОЧКА КАЧЕСТВА
Последние 50 лет компания SCAT является одним из ведущих производителей инновационных конструкций коленчатых валов и шатунов.Вот некоторые подробности о нашем продукте, которые помогут вам избежать покупки поддельных компонентов.
ПОДЛИННЫЕ КОЛЛЕКЦИИ SCAT
Название SCAT отлито выпуклыми буквами на плече первого противовеса. Это помогает идентифицировать сертифицированный коленчатый вал SCAT.
ПОДЛИННАЯ ПЛОЩАДЬ SCAT И КОВАНЫЕ ШАРНИРЫ
Имя Ската выгравировано кислотой на лицевой стороне противовеса №1. Рядом с кислотным травлением проставляется номер задания или штрих.
ПОДЛИННЫЕ КОМПАКТНЫЕ КОЛОДКИ SCAT SPORT
Название SCAT выгравировано кислотой на лицевой стороне противовеса и проштамповано штрихом
УПАКОВКА SCAT FLEXPLATE
Номер детали, проштампованный на продукте
ПОДЛИННАЯ УПАКОВКА SCAT
Состоит из 350 фунтов.тестовая коробка. Шатуны SCAT защищены специальным антикоррозионным покрытием SCAT, завернуты в антикоррозионную бумагу и подвешены в коробке с помощью двухсекционных пеноблоков, разработанных SCAT, внутри коробки, чтобы гарантировать, что вы получите свой шатун в готовом к использованию виде.
Балансировка
Мы делаем всю балансировку на дому. Наш машинист, занимающийся балансировкой, особо отметил, насколько жестче эти кривошипы по сравнению с любыми другими литыми шатуновыми шатунами, представленными на рынке.
Осевой зазор
Мы рекомендуем вам проверить зазор тяги на кривошипе перед сборкой двигателя.Это рекомендуется для любого коленчатого вала, независимо от марки и стоимости. Также проверьте размер коренной шейки и шатунной шейки, так как также нередко можно найти кривошипы на малой или большой стороне всего на полтысячных или меньше.
Иногда в нашем моторном цехе требуется половинка кожуха, чтобы исправить это и добиться идеального зазора. Я бы сказал, что это происходит примерно с одним из 20 двигателей, но мы действительно стараемся держать наши допуски в средней зоне. Если вы столкнетесь с этим, у нас под подшипниками есть одна тысячная, и вы должны использовать их при необходимости, так как это важно для долговечности двигателя.
Не путайте то, что мы говорим, с повернутой рукояткой. Эти кривошипы меньше на 10 тысячных и более. Для многих заводских шатунов GM не редкость, когда прямо с завода установлен один нижний или верхний подшипник. Мы редко сталкиваемся с этим, но ничего не предполагаем. Просто проверьте перед установкой и сообщите нам, нужен ли вам комплект из 1 нижних или верхних подшипников или половинных вкладышей.

Автор: alexxlab
Навигация по записям
← Балансировка коленчатого вала с маховиком: Балансировка коленчатого вала в домашних условиях с маховиком
Покрытие авто стеклом: Защитные покрытия для кузова автомобиля — экспертища — журнал За рулем →
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Поиск для:
Рубрики
Двигател
Ламп
Привод
Разное
Регулир
Ремонт
Своими руками
Совет
Советы
Тормоз
Тюнинг
Уход
Фар
Чистка
2011 - 2019 © Сайт Автолюбителей
Вся информация на сайте защищена авторскими правами.
Карта сайта