Коленчатый вал назначение: то, что делает двигатель двигателем

Содержание

Коленчатый вал

Устройство коленчатого вала

Коленчатый вал внешне полностью соответствует названию, так как состоит из нескольких колен, расположенных на одной оси. Колена это крупные выступы сложной формы, отлитые единым целым с валом. Колена предназначены для крепления шатунов, на которых, в свою очередь, закреплены поршни. Кроме колен у вала есть и другие элементы. Прежде всего, это шейки, то есть цилиндрические опорные «проставки» между коленами, позволяющие крепить вал в теле блока цилиндров.

Коленчатый вал в процессе эксплуатации автомобиля прирабатывается к тому двигателю, в котором он установлен. Поэтому переставлять бывший в употреблении коленвал в другой блок не рекомендуется

Плохо закрепленный вал не смог бы вращаться долго, поэтому шейки расположены по всей его длине, создавая несколько точек опоры. Опорные шейки вала позволяют ему вращаться в блоке цилиндров. Для этого шейки опираются на особые подшипники, у которых нет роликов. Эти подшипники называют коренными вкладышами. Роль шариков или роликов выполняет смазка, которая непрерывным потоком льется в пространство между ними и опорными шейками.

Коленвал

Для обеспечения проворачивания шатунов в конструкции коленвала присутствуют другие опорные шейки, которые называются шатунными. В отличие от коренных, они расположены не на одной оси с коренными шейками, а с в стороне. Коренные шейки соосны с отверстиями в нижних концах шатунов.

Каждое колено вала состоит из двух щек и одной шейки, на которой «надет» нижний конец шатуна.  Шатуны, двигаясь вверх и вниз, давят на шатунные шейки и заставляют вал вращаться. Так и осуществляется трансформация возвратно-поступательного движения во вращение.

Помимо колен с шатунными шейками коленчатый вал имеет еще и противовесы для уравновешивания остаточных масс вала. Насколько важны эти элементы, можно представить, вспомнив, что средняя скорость вращения коленчатого вала при работе двигателя примерно 3000 оборотов в минуту. Коленчатый вал – деталь сложной формы. Чтобы тяжелые колена при вращении не создавали разрушительной вибрации, каждое из них и уравновешено своим противовесом.

Хотя при производстве коленчатого вала выполняются условия высочайшей точности, минимальное биение при вращении неизбежно. Именно поэтому текущие сальники коленвала одинаковы у Запорожца и Мерседеса

Внутри тела коленчатого вала имеются специальные каналы для подачи масла к коренным и шатунным вкладышам  и специальные пустоты, закрытые пробками, для улавливания грязи и частиц износа присутствующих в масле. При помощи этой системы вал при вращении мягко скользит в точках крепления, обильно смазанных чистым моторным маслом. При ремонте коленчатого вала пробки вскрываются и выполнятся прочистка пустот и каналов подачи масла с последующей продувкой воздухом под давлением.

На переднем конце (носке) коленчатого вала при помощи фрезеровального станка вырезают шпоночный  паз для крепления звездочки привода ГРМ и шкива привода вспомогательных механизмов.

На заднем конце вала на токарном станке вытачивают фланец, в котором имеется центральное отверстие под подшипник, служащий опорой первичного вала КПП. Фланец также имеет отверстия с резьбой для крепления маховика.  

Впереди и сзади коленчатый вал уплотнен сальниками, препятствующими утечке масла в тех местах, где концы маховика выходят наружу из блока цилиндров.

Помимо двигателей внутреннего сгорания, и даже до их появления, коленчатый вал нашел применение в поршневых двигателях, компрессорах, насосах, в прессовых установках и других механизмах, где используется кривошипно-шатунный механизма.



Коленчатый вал – деталь для каждого двигателя уникальная, и переставить ее из одного двигателя в другой можно, но не рекомендовано. На каждом двигателе колена вала расположены по своему, и расположение их зависит от расположения и количества цилиндров, рабочего цикла, длины хода поршня и еще массы параметров.

Материал и изготовление коленчатого вала

Для изготовления коленчатых валов используется легированная и углеродистая сталь или высокопрочный чугун.  Для изготовления кованых коленчатых валов используют  углеродистую или легированную сталь, а для литых – высокопрочный глобулярный чугун, ковкий перлитный чугун или легированная сталь. Заготовки для валов получают либо литьем, либо горячей штамповкой.

Коленчатый вал — большая деталь с точностью производства швецарских часов

Обработка готовых заготовок механическим способом на станках состоит из ряда операций: черновая, получистовая, чистовая и доводочная. При этом точность механической обработки увеличивается благодаря применению холодной правки вала в процессе его механической обработки.

В связи со сложной конфигурацией коленчатого вала ряд операций выполняется на отдельных автоматических участках, на специальных станках. Это выполнение центровки и подрезки торцов, сверление отверстий, обработка коренных и шатунных шеек, шлифование, динамическая балансировка.

Из чего состоит коленчатый вал

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.

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.

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.

Коленчатый вал или, как его называют опытные водители и автослесари, коленвал – важная функциональная деталь автомобильного двигателя, которая имеет строгую индивидуальную форму в зависимости от модели. В данной статье мы рассмотрим, что такое коленчатый вал двигателя, какие функции он выполняет и к чему приводит эксплуатация машины с неисправным валом.

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.

Для чего нужен коленчатый вал

Двигатели внутреннего сгорания работают за счёт функционирования поршневого блока. Его принцип действия заключается в следующем:

  • во время сгорания топливной смеси в цилиндре воздух расширяется с создаёт давление;
  • под действие давления поршень выталкивается, совершая поступательное движение;
  • благодаря соединению с шатунными шейками поступательное движение превращается во вращательное;
  • энергия вращения, переданная на коленчатый вал, передаётся колёсам автомобиля, и он приводится в движение.

Таким образом, коленвал – это преобразователь одного вида механического движения в другой. Как известно, поршни в ДВС двигаются несимметрично. В то время, как одни из них совершают поступательные движения (выталкиваются из цилиндра), другие – возвратное (затягиваются обратно). Конструкция коленчатых валов разрабатывается с предельной точностью, поэтому во время работы все цилиндры сохраняют общее вращение вала. Поэтому коленца имеют разные оси вращения.

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.

Читайте также: Что такое маховик в автомобиле и для чего он нужен.

Для чего нужен датчик коленвала

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) используется в автомобилях, которые оборудованы системами электронного управления мотором. Поскольку вращение вала сказывается на работе многих функциональных блоков и систем, своевременная подача топлива в цилиндры ДВС может улучшить ездовые характеристики. Датчик коленвала как раз отвечает за синхронизацию рабочих процессов. В различных моделях автомобилей его использование улучшает синхронизацию зажигания или топливных форсунок. Прибор передаёт на электронный блок управления данные о положении коленвала, направлении и частоте вращения.

Встречаются датчики следующих видов:

  • Магнитные (индуктивного типа). Сигнал на ЭБУ формируется в момент прохождения синхронизационной метки через магнитное поле, которое формируется вокруг датчика. Система не требует отдельного питания, и может параллельно работать как датчик скорости.
  • Датчики Холла (работают на эффекте Холла). Ток в приборе начинает движение при приближении изменяющегося магнитного поля. Перекрытие магнитного поля реализуется специальным синхронизирующим диском, зубья которого взаимодействуют с магнитным полем ДПКВ. Дополнительная функция – датчик распределения зажигания.
  • Оптические. В данном случае для синхронизации также используется зубчатый диск. Он перекрывает оптический поток, проходящий между приёмником и светодиодом. Приёмник фиксирует прерывания светового потока и передаёт в электронный блок управления импульс напряжения, соответствующий параметрам вращения вала.

Датчик коленвала устанавливается внутри корпуса двигателя, как и прочие датчики управления. Для его встраивания используется специальный кронштейн, расположенный возле приводного шкива генератора. Внешне он отличается от датчиков другого назначения наличием проводка длиной 55-70 см с особым разъёмом, который соединяет устройство с системой электронного управления.

Читайте также: Признаки неисправности датчика положения коленвала.

Видео на тему

Коленчатый вал — деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Составная часть кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Содержание

История [ править | править код ]

Впервые столь важную механическую деталь как коленчатый вал описал и сконструировал средневековый учёный Аль-Джазари в Османской империи в 13 веке. В 1206 году в трактате «Китаб фи марифат аль-хиял аль-хандасийя» (Книга знаний об остроумных механических устройствах) описан механизм вала.

Основные элементы коленчатого вала [ править | править код ]

  • Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.
  • Шатунная шейка — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).
  • Щёки — связывают коренные и шатунные шейки.
  • Передняя выходная часть вала (носок) — часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.
  • Задняя выходная часть вала (хвостовик) — часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.
  • Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Размеры коленчатых валов [ править | править код ]

Определяются как результат расчётов, причём часть размеров задаётся исходя из выбранной компоновки. Например, количество шатунных шеек определяется в зависимости от числа цилиндров. В многорядных двигателях (V, W, X-образных, звездообразных) одна шатунная шейка воспринимает нагрузки сразу нескольких шатунов (или одного центрального, соединённого с прицепными). Коленчатый вал воспринимает крутящий момент, имеющий переменное значение, а следовательно, работает на скручивание и должен иметь достаточный запас прочности (обычно 2,5) по усталостному напряжению на сдвиг.

Стальные валы (чаще всего) имеют невысокое внутреннее демпфирование крутильных колебаний, что в некоторых случаях угрожает валу разрушением из-за резонанса при прохождении опасной зоны по числу оборотов. Поэтому валы такие снабжают демпферами крутильных колебаний, расположенными на переднем носке вала.

Кроме усталостной прочности, коленвалы должны иметь определённую площадь шеек, задающую контактное давление подшипников скольжения или качения. Максимальное контактное давление и скорость скольжения для антифрикционных материалов может быть несколько повышено при высокой твёрдости шеек и высококачественной смазке. Превышение их выше допустимых ведёт к выплавке/растрескиванию антифрикционного слоя или питтингу роликов (подшипники качения).

Диаметр шатунных шеек (исходя из упомянутых соображений) может быть увеличен косым разъёмом шатуна (что увеличивает его трудоёмкость и стоимость), длину же можно увеличить либо за счёт коренных шеек (что увеличивает контактное давление), либо увеличением расстояния между цилиндрами (что ведёт к увеличению габаритов и массы двигателя). В последние десятилетия, в связи с появлением новых высопрочных антифрикционных сплавов и высококачественных масел, длину шеек валов (а вместе с ним — и межцилиндровое расстояние) конструкторы сокращают.

Материал и технология изготовления заготовок коленчатых валов [ править | править код ]

Материал и технология изготовления зачастую тесно увязаны между собой. В данном случае, стальные валы (с целью достижения наивысшей прочности и вязкости) получают ковкой, чугунные (материал ковке не поддаётся) — литьём.

Стальные коленчатые валы [ править | править код ]

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Наибольшее применение находят стали марок 45, 45Х, 45Г2, 50Г, а для тяжело нагруженных коленчатых валов дизелей — 40ХНМА, 18ХНВА и др [1] . Преимуществом стальных валов является наивысшая прочность, возможность получения высокой твёрдости шеек азотированием, чугунные валы – дешевле.

Выбор стали определяется поверхностной твёрдостью шеек, которую нужно получить. Твёрдость около 60 HRC (необходимая для применения роликовых подшипников) может быть получена, как правило, только химико-термической обработкой (цементация, азотирование, цианирование). Для этих целей годятся, как правило, малоуглеродистые хромоникелевые или хромоникельмолибденовые стали (12ХН3А, 18ХНВА, 20ХНМА, причём для валов средних и крупных размеров требуется большее легирование дорогостоящим молибденом. Однако в последнее время для этого стали употреблять дешёвые стали регламентированной прокаливаемости, позволяющие получить высокую твёрдость при сохранении вязкости сердцевины. Меньшая твёрдость, достаточная для надёжной работы подшипников скольжения, может быть получена закалкой ТВЧ как среднеуглеродистых сталей, так и серого или высокпрочного чугуна (45..55 HRC).

Заготовки стальных коленчатых валов средних размеров в крупносерийном и массовом производстве изготовляют ковкой в закрытых штампах на молотах или прессах, при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций. После предварительной и окончательной ковки коленчатого вала в штампах производят обрезку облоя на обрезном прессе и горячую правку в штампе под молотом.

В связи с высокими требованиями механической прочности вала большое значение имеет расположение волокон материала при получении заготовки во избежание их перерезания при последующей механической обработке. Для этого применяют штампы со специальными гибочными ручьями. После штамповки перед механической обработкой, заготовки валов подвергают термической обработке — нормализация — и затем очистке от окалины травлением или обработкой на дробеметной машине.

Крупноразмерные коленчатые валы, такие как судовые, а также коленвалы двигателей с туннельным картером являются разборными, и соединяются на болтах. Коленвалы могут устанавливаться не только на подшипниках скольжения, но и на роликовых (шатунные и коренные), шариковых (коренные в маломощных моторах). В этих случаях и к точности изготовления, и к твёрдости предъявляются более высокие требования. Такие валы поэтому всегда изготовляют стальными.

Чугунные коленчатые валы [ править | править код ]

Литые коленчатые валы изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы по сравнению со «штампованными» имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла и хорошее демпфирование крутильных колебаний, позволяющее часто отказаться от внешнего демпфера на переднем носке вала. В литых заготовках можно получить и ряд внутренних полостей при отливке [2] .

Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и «оборудования», особенно в автоматизированном производстве.

Правку валов производят после нормализации в горячем состоянии в штампе на прессе после выемки заготовки из печи без дополнительного подогрева.

Масляные отверстия в коленвалах соединяют обычно соседние коренную и шатунную шейку, и выполняются сверлением. Отверстия в щёках при этом зачеканиваются либо закрываются пробками на резьбе.

Механическая обработка коленчатых валов [ править | править код ]

Сложность конструктивной формы коленчатого вала, его недостаточная жесткость, высокие требования к точности обрабатываемых поверхностей вызывают особые требования к выбору методов базирования, закрепления и обработки вала, а также последовательности, сочетания операций и выбору оборудования. Основными базами коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. Однако далеко не на всех операциях обработки можно использовать их в качестве технологических. Поэтому в некоторых случаях технологическими базами выбирают поверхности центровых отверстий. В связи со сравнительно небольшой жесткостью вала на ряде операций при обработке его в центрах в качестве дополнительных технологических баз используют наружные поверхности предварительно обработанных шеек.

При обработке шатунных шеек, которые в соответствии с требованиями технических условий должны иметь необходимую угловую координацию, опорной технологической базой являются специально фрезерованные площадки на щеках [3] . По окончании изготовления коленчатые валы обычно подвергают динамической балансировке в сборе с маховиком (автомобильные двигатели).

В большинстве случаев коленчатые валы предусматривают возможность их перешлифовки на ремонтный размер (обычно 4-6 размеров, ранее было до 8). В этом случае коленвалы шлифуют вращающимся наждачным кругом, причём вал проворачивается вокруг осей базирования. Конечно, эти оси для коренных и шатунных шеек не совпадают, что требует перестановки. При перешлифовке требуется соблюсти межцентровое состояние, и согласно инструкции, валы после шлифовки подлежат повторной динамической балансировке. Чаще всего это не выполняют, потому отремонтированные двигатели часто дают большую вибрацию. При шлифовании важно соблюсти форму галтелей, и ни в коем случае не прижечь их. Неправильная обработка галтелей часто приводит к разрушению коленчатого вала.

Термическая и химико-термическая обработка валов [ править | править код ]

Коленчатые валы для увеличения прочности и износостойкости шеек подвергают термической, а иногда и химико-термической обработке: закалка ТВЧ, азотирование, закалка поверхностного слоя (стали регламентируемой прокаливаемости 55ПП, 60ПП). Получаемая твёрдость зависит от количества углерода (закалка ТВЧ, обычно не более 50..55 HRC), либо вида ХТО (азотирование даёт твёрдость 60 HRC и выше) [1] . Глубина закалённого слоя шеек позволяет обычно использовать 4-6 промежуточных ремонтных размеров шеек вала, азотированные валы не шлифуют. Вероятность задира шейки с ростом твёрдости значительно снижается.

При ремонте коленчатых валов используются также методы напыления, в том числе — плазменного. При этом твёрдость поверхностного слоя может повышаться даже выше заводских значений (для закалки ТВЧ), а заводские диаметры шеек восстанавливают до нулевого размера.

Неисправности [ править | править код ]

При эксплуатации из-за разных причин могут наблюдаться такие неисправности:

  • износ вала по коренным или шатунным шейкам;
  • изгиб;
  • разрушение вала [4] ;
  • износ посадочных поверхностей под маховик, сальник (сальники), переднюю шестерню.

При износе шеек выше допустимого или незначительном изгибе, устранимом перешлифовкой, коленчатый вал обрабатывают под следующий ремонтный размер. Однако при больших задирах (например, при выплавлении вкладышей с проворотом) иногда перешлифовывают «через размер», т.е. сразу на 2 размера. Все коренные шейки, а также все шатунные шлифуют в один размер – например, коренные могут быть 2-го ремонтного размера, а шатунные 3-го, в любой комбинации размеров. Коленчатые валы с подшипниками качения и азотированные перешлифовке не подлежат.

Однако руководства по армейскому полевому ремонту (двигатели боевых машин) обычно предписывают индивидуальный ремонт, поэтому шатунные/коренные шейки могут иметь разный диаметр после шлифовки, и даже не иметь стандартного ремонтного размера(!). Вкладыши при этом растачиваются парами, используются заготовки с минимальным внутренним диаметром. Плюсом является наивысшая скорость починки и унификация запчастей (вкладыши).

Разрушение вала происходит от усталостных трещин [4] , возникающих иногда из-за прижога галтелей при шлифовке. Трещины развиваются в некачественном материале (волосовины, неметаллические включения, флокены, отпускная хрупкость) либо при превышении расчётных величин крутильных колебаний (ошибки при проектировании, самостоятельная форсировка по числу оборотов дизеля). Возможна поломка по причине превышения числа оборотов, отказе демпфера, заклинивания поршня [5] . Сломанный вал ремонту не подлежит. При износе посадочных поверхностей могут применяться электрохимическая обработка, плазменная или электродуговая наплавка поверхностей, а также другие решения.

Коленчатый вал: назначение, характеристики

Коленчатый вал – центральная часть не только двигателя, но и всего автомобиля. Само название говорит о его форме. Теперь немного о его назначении. В местах колен он имеет шейки, на которых закреплены шатуны при помощи крышек, притянутых болтами. Во время рабочего хода поршня энергия, которая оказывает давление на него, передается на колено, и, посредством рычага, проворачивает коленчатый вал вокруг своей оси. Момент, который оказывается на коленчатый вал для того, чтобы провернуть его на полный оборот, называется крутящим моментом. Двигатели, которые имеют равный объем и разное количество цилиндров, имеют разный крутящий момент, не трудно догадаться, у какого он будет больше.

Обороты коленчатого вала могут достигать 8 тысяч, поэтому нагрузки на него очень высоки, также велика и сила трения. Чтобы облегчить условия работы, а также снизить ту самую силу трения, используется система смазки, причем, под давлением. Не будем затрагивать ее подробно и рассматривать другие валы, скажем только то, что сама система под давлением. Для того чтобы снизить износ и отложить ремонт коленчатого вала, между нижней головкой шатуна и шейкой коленвала проставлены вкладыши, которые изготовлены из более мягкого металла, нежели сам коленчатый вал.

Между вкладышами и шейкой образуется пленка, толщиной в несколько микрон, которая служит для смазки и улучшает скольжение вращения.

Основной неисправностью двигателя, когда может потребоваться шлифовка коленчатого вала, является падение давления в системе смазки, когда на нем появляются борозды. Конечно, дело может быть совсем не в этом, а, например, в масляном насосе, но это самая распространенная неисправность.

Перед тем, как определиться, каким именно методом ее устранять, стоит провести замеры шеек, как коренных (они закреплены в блоке двигателя), так и шатунных (на них закреплены шатуны). Замеров надо делать два, перпендикулярных друг другу. Если отклонение от номинального размера шейки составляет более 0,05 мм, то коленчатый вал шлифуется. Естественно, что этим занимаются профессионалы на высокоточном оборудовании.

После шлифовки на маховиках коленчатого вала набивается индекс ремонтного размера, каждый из которых соответствует букве, именно по ней и стоит подбирать вкладыши. Обычно, коленчатый вал имеет три ремонтных размера, которые превышают номинальный с шагом в 0,25 мм.

Но все может быть не настолько сложно. Если же износ не превышает указанного, то можно ограничиться заменой вкладышей. Они могут быть того же размера, что и предыдущие, либо на размер больше. Второй случай применим, только если износ шеек равномерный, без борозд и каналов, поскольку именно из-за их появления и падает давление в системе смазки.

Из вышесказанного стоит сделать один простой, но очень важный вывод. Давление в системе смазки должно поддерживаться постоянно. Если его не будет, то коленчатый вал получит сильный износ, он будет перегрет, а вместе с ним и нижние головки шатунов. После их придется заменить, а это уже очень дорогостоящий ремонт, не сравнимый с шлифовкой шеек. Кроме того, под давлением смазывается распределительный вал газораспределительного механизма, а то и не один. Если давление упадет во всей системе, то и распредвал также не останется без повреждений, а это еще дороже.

как выглядит, из чего состоит, для чего нужен, неисправности

Коленвал или коленчатый вал – это стальная деталь, которая помогает преобразовывать тепловую энергию сгораемого горючего в механическую, которая нужна для вращения колёс. Простыми словами — коленвал похож на сильно изогнутую стальную железяку в виде вала. Основные детали вала — шатунные шейки, соединённых с коленной шейкой.

Вот как выглядит коленвал

Коленчатый вал относится к кривошипно-шатунному механизму (КШМ). Вал устанавливают прямо под блоком цилиндров.

Коленвал – важная деталь любой машины, имеющая определённую форму. Она зависит от модели мотора. При движении автомобиля элемент будет как бы притираться к двигателю. При диагностике и ремонте коленвала мотористы всегда смотрят, как ходят трущиеся элементы и по издаваемому звуку могут определить проблему. Что держит коленвал в двигателе, зависит от типа машины.

В статье расскажу всё про коленвал – что это такое, как выглядит, как устроен этот механизм, его назначение, поломки и пути их устранения. Обещаю, вам понравится!

Что такое коленвал

Коленвалом называют такую деталь (либо узел деталей, если вал составной), которая работает за счёт работы элементов поршневой группы.

Вал передаёт крутящий момент на маховик, вращающий шестерни трансмиссии.

Затем механическая энергия передаётся на полуоси ведущей пары колёс (передней, задней или обеих сразу). Автомобиль начинает своё движение. По внешней форме коленвал напоминает поднятие и опускание колена.

Коленвал работает как колено

Число деталей вала зависит от количества цилиндров движка, которые соответствуют их форме и размещению. Коренные шейки подсоединяются к поршням благодаря шатунам. Они обеспечивают вращательно-поступательное движение, приводящее коленвал в действие. Устройство обеспечивает пуск мотора автомобиля.

Коленчатый вал передаёт крутящий момент на маховик, а он передаёт вращение на шестерни трансмиссии. Затем крутящий момент переходит на оси и колёса начинают своё движение. Машина начинает двигаться.

Деталь всегда устанавливается с поправкой на число и место расположения цилиндров мотора, порядка и работы, такта, обеспечиваемых цилиндропоршневой группой. От влияния перечисленных факторов, коленчатый вал содержит разное число шатунных шеек. В отдельных моделях на элемент влияет сразу несколько шатунов. Это обеспечивается в ДВС с V-образным строением.

Внимание! Какая деталь соединяет коленчатый вал двигателя с поршнем? Это палец, который при помощи шатуна соединяется с шейкой.

Основная задача производителя – изготовить деталь так, чтобы при вращении на больших оборотах не было вибраций или они бы минимизировались. От числа шатунов и порядка появления вспышек, в коленвалах могут быть противовесы, но есть модели и без этого элемента.

Виды коленвалов:

  1. Полноопорные. Здесь коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной. Количество коренных шеек увеличивается на единицу при их сравнении с шатунами. Это связано с тем, что по бокам каждой шатунной шейки располагаются опоры, выступающие основной осью кривошипно-шатунного механизма. Такая система считается самой распространённой, потому что позволяет изготовителю применять облегчённый вариант. Такое условие обеспечивает непосредственное действие на КПД.
  2. Неполноопорные. В этом случае коренные шейки находятся с одной стороны. Детали производят из высокопрочных сплавов и металлов, что предупреждает поломку и деформацию в результате эксплуатации. Недостатком в том, что конструктивный элемент системы значительно увеличивает массу вала. Такое тип вала признан устаревшим, они применялось в машинах с ДВС в 20-м веке в низкооборотных двигателях.

В настоящее время популярны полноопорные типы. Производители ведущих марок машин ценят их за лёгкость и высокую надёжность, потому компоненты широко применяются в современных ДВС. Теперь понятно, что такое коленвал в автомобиле, но стоит понять, для чего он нужен.

Для справки! Кто изобрёл важный элемент двигателя? Это был арабский учёный Исмаил ибн аль-Раззаз аль-Джазари, который жил в Турции в 12 веке. Его ещё называют как Да Винчи исламского мира, потому что он описал конструкцию почти пятидесяти механизмов, таких как человекоподобные роботы, водяные часы, музыкальные аппараты, фонтаны, клапанные насосы и кодовые замки.

Коленвал для 8-цилиндрового мотора Renault Nervastella 1930—1936 годов

Коленвал изготавливается:

  • Для недорогих машин – из легированной стали или из чугунного сплава.
  • Для мощных и дорогих автомобилей — из углеродистой стали с высоким показателем износостойкости.

Отмечу, что на дизельные моторы ставят очень прочные коленчатые валы. Это связано с тем, что этот механизм работает постоянно с очень высокой нагрузкой. Дополнительно коленвал закаляется высокочастотным током.

Внимание! Коленвал производят из легированной или углеродистой стали, модифицированного чугуна при использовании методики штамповки и литья.

А где находится в машине коленвал? В автомобилях со стандартным мотором коленвал стоит в нижней части мотора, в а оппозитном двигателе – в его центральной его части. Снизу вал защищён картером. На чём держится коленвал? Он закреплён в подшипниках, они не дают сместиться валу. Дополнительно могут применяться дополнительные упоры.

Интересно, что кроме массовых валов, выпускаются и спортивные механизмы, которые обеспечивают более быстрое движение поршней в крайней точке сжатия благодаря вытянутой форме шатунных шеек. Из-за этого характеристики мотора меняют своё значение.

Некоторые автолюбители говорят о том, что маркировка коленчатого вала может дать информацию об особенностях этой детали. Но эти данные лишь её номер и не более, с его помощью проще подбирать запчасти.

Назначение

Главная цель коленчатого вала – преобразование вращательно-поступательных перемещений поршней двигателя внутреннего сгорания в крутящий момент, передаваемый трансмиссией на колёса автомобиля. Главная функция коленвала – превращение поступательного движения во вращательное.

Основной технической характеристикой коленчатого вала цепочки является радиус кривошипа. Это расстояние от осей коренных шеек к шатунным. Коренных шеек выступающих в роли опор, обычно бывает 4, но бывает, встречаются и три. В 6-цилиндровом ДВС коренных шеек целых семь.

Удвоенный радиус представляет собой длину движения поршня, определяющую объем цилиндров. При изменении величины радиуса кривошипа и стабильном диаметре цилиндра, изменится объем последнего. Такую зависимость мотористы часто используют для проведения регулировки, когда надо изменить технические характеристики движка в каком-либо определённом направлении.

Конструктивно коленвал соединяет коренные и шатунные шейки благодаря так называемым «щёкам». Шатунные шейки имеют меньший диаметр, чем у коренных. У щеки есть продолжение, которое является противовесом. Благодаря ему шатунный и поршневой вес находятся в балансе, и силовой агрегат работает без рывков. Оба конца механизма уплотнены во избежание потери смазочной жидкости.

При установлении соотношения длины хода поршня и диаметра цилиндра, мотор можно сделать длинноходным или короткоходным. Последний вариант повышает мощность за счёт прироста числа оборотов. Длинноходные варианты признаны экономичными. Они обеспечивают повышенный крутящий момент при небольших оборотах.

Внимание! Изменение параметров коленчатого вала от исходных (заданных производителем) приводит к полной перемене всех параметров мотора. Это может отразиться на работе целостной системы.

Схема — из чего состоит

Коленчатый вал размещается в нижней части автомобильного мотора под масляным картером. Этот конструктивный и функциональный элемент имеет своё строение. Части коленвала:

  • коренная шейка – это опорная часть механизма, так называемая ось вращения. Эта деталь находится в подшипнике, который в свою очередь встраивается в картер двигателя;
  • шатунные шейки – это колено коленчатого вала, упоры для шатунов. Они при работе коленвала смещаются по отношению к оси по траектории в форме круга;
  • носок коленчатого вала – это выходная часть коленвала, на ней зафиксирован шкив или зубчатое колесо привода газораспределительного механизма (ГРМ), а также дополнительных механизмов. Носок передают энергию приводу ГРМ;
  • щека коленчатого вала – обеспечивает соединение шатунных шеек с коренными. Они имеют защитную функцию и не дают коленвалу выйти из строя при самых максимальных нагрузках;
  • фланец;
  • упорные полукольца;
  • вкладыши;
  • шестерня;
  • шкив;
  • противовесы – обеспечивает сохранение баланса во время возвратно-поступательных движений элементов поршневой группы и нейтрализует нагрузку центробежной силы. Помогают уравновесить вес поршней и шатунов;
  • хвостовик коленчатого вала – задняя часть механизма, к которому прикреплён маховик. Он приводит в движение шестерни коробки передач.

Полная схема коленвала

В конструкции коленвал имеется кривошип коленвала. Это узел, в который входит 1 шатунная шейка и 2 щеки. Отмечу, что раньше кривошипы были в сборе. Сейчас применяют только цельные коленчатые валы.

Ось коленвала выглядит в форме коренной шейки. Шатунные шейки всегда попеременно смещаются в противоположную сторону друг от друга. Внутри элементов есть отверстия, через которые моторное масло передаётся на подшипники. Кривошип представлен в формате отдельного узла, включающего две щеки и шатунную шейку.

Раньше в машины устанавливали исключительно сборные конструкции кривошипа. Сейчас все двигатели оснащаются цельными элементами. Их производят из стали высокой прочности при помощи ковки. Далее они проходят тщательную обработку на токарных станках. Более дорогие разновидности производятся из чугуна с помощью литья.

Заднюю и переднюю часть коленчатого вала уплотняют сальниками, обеспечивающими защиту от протекания масла. Выпускающие части маховиков могут выходить за пределы блоков цилиндров.

Фото сальника в коленвале

Вращение всех деталей вала создают подшипники скольжения. Они представлены в форме тонких стальных пластов (по-другому их называют вкладыши) с тонким слоем смазки. Для профилактики осевого смещения используется упорный подшипник, который располагается на коренной крайней или средней шейке. Теперь вы назовёте составляющие коленчатого вала без труда.

Подшипник коленвала HONDA

Отмечу, что для 4-цилиндровых моторов (применяют на большинстве серийных автомобилей) применяют плоский коленвал, когда щёки с шейками располагаются в одной плоскости. Это особенно заметно, когда смотришь на вал в «фас». Перейдём к описанию принципа работы коленвала.

Как работает коленчатый вал двигателя?

Несмотря на сложное строение, принцип работы устройства очень простой. Работа этого механизма схожа с работой педалей обычного велосипеда. Только в двигателях автомобилей применяется больше шатунов.

Поршни в моторе двигаются неравномерно. Когда одни поршни спускаются вниз, другие поднимаются вверх. Это увеличивает плавность хода и стабильность нагрузки. Коленвал как бы сдерживает движение поршней и заставляет их вернуться в прежнее положение, чтобы топливно-воздушная смесь смогла сжаться.

Вот как работает коленвал:

  1. В камере внутреннего сгорания происходит процесс сгорания поступающего внутрь горючего с выделением газов. При расширении они оказывают давление на поршни,
  2. Поршень выталкивается и производит поступательное действие.
  3. Элементы передают механическую энергию за счёт сообщения с поршнями, соединёнными посредством втулки.
  4. Шатун соединяется с шейкой коленвала и подшипником, потому каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращение вала.
  5. После того как случается поворот на 180 градусов, шатунная шейка следует в обратном направлении и происходит возвратное движение поршня.
  6. Циклы непрерывно повторяются.
  7. Вращательная энергия заставляет колёса автомобиля двигаться.

Посмотрите хорошее и понятное видео про коленвал:

Неисправности и их решение

Из чего сделан коленвал? Для его изготовления применяют металлы и сплавы повышенной прочности. Казалось бы, риск поломки исключён или минимален, но это не совсем так. Со временем из-за постоянных экстремальных нагрузок появляется износ, и даже стальной элемент способен выйти из строя.

Деталь постоянно сталкивается с механическими нагрузками от поршневой группы, поступающее давление измеряется в нескольких тоннах. Добавляет нагрузку инерционные силы в элементах коленвала. Помимо этого, при работе двигателя внутреннего сгорания температура коленвала стремительно возрастает и достигает нескольких сотен градусов.

Если вовремя обслуживать автомобиль, то коленчатый вал может без поломок прослужить до 300 тыс. км пробега. Ну а если на станцию техобслуживания ездить редко, то могут возникнуть разные неисправности. Какие основные неисправности коленчатого вала и как их исправить?

Задиры шатунных шеек кривошипа

Износ шатунной шейки встречается довольно часто потому что именно в области данного узла образуется максимальная сила трения при наибольшем давлении. Под воздействием перечисленных условий, в местах приложения нагрузки образуются выработки, создающие препятствия для естественного и свободного хода подшипника. Коленвал может неравномерно прогреваться после пуска мотора и в результате деформироваться.

Внимание! Рассматривать такую проблему как незначительную – не следует, потому что повышается уровень вибрации внутри мотора. Сам механизм набирает температуру, происходит его стремительное разрушение по цепочке (расплавляются вкладыши) и в итоге может пострадать двигатель авто.

Убрать проблему поможет моторист, умеющий делать качественную шлифовку шатунных шеек. Процедура приведёт к существенному уменьшению их диаметра. Для получения одномерности всех кривошипов, манипуляцию выполняют на качественных токарных станках, поскольку точность требуется для размеров меньше, чем 1 мм. Экономить не следует, элемент следует доверять только профессионалу, а не обращаться к сомнительным мотористам.

Задиры на шейке коленвала

После устранения основной проблемы диаметр технических зазоров детали заметно увеличится. После обработки на них стоит установить специальный вкладыш, призванный заполнить пустующее пространство.

Опытные автовладельцы знают – чтобы минимизировать вероятность появления проблемы, стоит постоянно контролировать уровень масла в баке и доливать его время от времени. Если смазки будет недостаточно, задиры появятся с большой вероятностью. Также мотористы рекомендуют смотреть на качество купленной смазки. Ездить на дешёвом или старом загустевшем масле – опасно, ремонт автомобиля потом может стоить гораздо дороже, чем стоимость важного расходника. Дополнительно может выйти из строя масляный насос.

Срез шпонки кривошипа

Что крутит коленвал и за что отвечает этот элемент, становится понятно при обнаружении этой проблемы. Именно шпонка механизма делает возможной передачу крутящего момента с вала на приводной шкив. Оба компонента имеют собственные пазы, в которых заключается специальный клин. При использовании материалов низкого качества в производстве, деталь обрезается. Это случается при заклинивании мотора. Ситуация – редкая.

Когда пазы шкива и КМН целы, можно сменить шпонку. В старых двигателях, манипуляция не даст результатов из-за образования большого люфта при соединении. Примитивный коленчатый вал не сможет работать как надо, потому ремонтники чаще всего советуют сразу менять детали на новые.

Износ отверстий фланца

На хвостике коленчатого вала крепится фланец с несколькими отверстиями, предназначенными для присоединения маховика. Со временем именно они разбиваются. Такое состояние называют износом усталости.

При работе элемента при больших нагрузках на металле образуются незаметные трещины, которые могут быть одиночными или групповыми. Последние чаще всего возникают в местах углубления детали.

Неисправность устраняется при рассверливании отверстий в результате установки болтов большего диаметра. Манипуляцию производят как с маховиками, так и с фланцами.

Течь из-под сальника

На коренных шейках вала есть два сальника. Они находятся с разных сторон. Основная цель элемента – предупредить протекание масла из-под подшипников. При попадании смазки на приводные ремни газораспределительного механизма их ресурс снижается, масло может разъесть резину. Это повышает расход горючего и масла, снижается управляемость автомобиля. А в итоге можно «попасть» на очень дорогой ремонт двигателя. Основные причины появления течи:

  • вибрации вала – происходит преждевременный износ внутренней части элемента из-за его неплотного прилегания к шейке;
  • длительное нахождение машины на улице зимой – сальник просто пересыхает, утрачивает собственную эластичность, дубеет от мороза;
  • плохое качество детали – бюджетный элемент всегда имеет пониженный рабочий ресурс;
  • попадание газов в картер, либо отсутствие вентиляции этой детали. Повышенное давление заставит протечь даже новенький сальник;
  • неточности при установке – монтаж не должен производиться набивным методом с использованием молотка, чтобы деталь работала полноценно, для её монтажа надо применять специальную оправку.

Текущий сальник коленвала

На что влияет сальник понятно. Это прокладка, являющаяся расходником. Чаще всего происходит одновременный износ обеих элементов. Если произошёл износ одного, все равно лучше менять весь комплект. Износ следует проверять после пробега в 100-200 тыс. км.

Неисправность датчика коленвала

Это важный элемент цепочки, размещаемый на самом двигателе, он обеспечивает синхронную работу инжектора и зажигания. При возникновении неисправности, пуск мотора будет невозможным.

Электромагнитный датчик считывает много данных, которые передаются в бортовой компьютер, а он их регулирует. Главными данными являются впрыск горючего и зажигание. Пока импульс не поступит, бортовой компьютер не отдаст команду на выполнение.

Что указывает на проблемы с датчиком? Ухудшение запуска двигателя, у него нестабильная мощность, а также он может внезапно заглохнуть. На приборной панели горит надпись Check Engine.

Ремонт элемента невозможен, проблема устраняется только при помощи замены. Важно суметь подобрать правильную модель для установки на двигатель определённого типа, иначе мотор будет работать неправильно. При несоблюдении этого параметра, положение коленвала может не соответствовать действительности. ДВС не будет работать полноценно, это может привести к преждевременному износу отдельных элементов цепи.

Ответы на популярные вопросы

Определённые вопросы, связанные с элементом автомобиля, в том числе с коленвалом, владельцы задают чаще других. Чтобы не искать подобные сведения в разных источниках, вниманию читателя представлен блок с ответами.

Чем отличается поршень от коленвала

Поршень двигателя выглядит в форме детали цилиндрической формы. Он совершает вращательно-поступательные движения внутри цилиндра и служит для преобразования изменения показателей давления газа, жидкости и пара в механическую работу. Изначально элемент производится из высокопрочного чугуна, но потом технологию переработали и решили применять алюминий. Если понять, какую работу выполняет поршень, ясно, чем он отличается от коленчатого вала.

Этот конструктивный и функциональный элемент обеспечивает передачу механических усилий на шатун, контролирует герметизацию камеры внутреннего сгорания и способствует своевременному отводу избытка тепловой энергии. Слаженная работа поршней двигателя с коленчатым валом важна при эксплуатации машины в сложных условиях.

Сколько весит коленвал

Вес коленвалов зависит от модели двигателя. Представить среднюю цифру очень сложно, потому целесообразно назвать массу элементов взятых с отдельных моделей машин:

  • ВАЗ 2112 – 12 кг 780 г;
  • ВАЗ 2108 – 10 кг 980 г;
  • LADA Priora и Калина – 10 кг 920 г.

Вес коленвала Тойота Королла

Эта информация позволяет сделать вывод о том, что в среднем вес коленвала находится в диапазоне 10-14 кг. Масса элемента используемого на двигателях грузового авто выше, более 18 кг.

Зачем нужен коленвал для проверки блока цилиндров

Сборку элементов шатунно-поршневой группы специалист начинает с проверки блока цилиндров. Связано это с тем, что именно он является основой всего двигателя, на нём находятся ключевые элементы, детали и узлы. Идеальный по геометрическим правилам цилиндр будет изнашиваться с увеличенной скоростью. Для проверки целостности системы, цилиндр перпендикулярно прикрепляют к оси постелей коленчатого вала. После этого оценивают величину пропуска.

Чем прикручивается коленвал к блоку цилиндров?

Перед установкой коленвала в блок вкладыши и коренные шейки смазываются маслом, желательно тем, которое применяется в данном двигателе. Упорные полукольца ставятся так, чтобы почти не было люфта. Далее болты крепления крышек коренных подшипников слегка затягиваются с правого ряда цилиндров мотора, а затем с левого. Затем болты закручиваются с более высоким усилием.

В каких подшипниках вращается коленчатый вал

Важнейшей деталью в двигателе является коренной подшипник. Он представлен в форме небольшого полукольца средней жёсткости со специальным покрытием. При долгой эксплуатации элемент изнашивается. По сути – это подшипник скольжения, обеспечивающий возможность вращения самого коленвала, которое происходит при сгорании топливной массы внутри камеры.

Сколько коленвалов в двигателе

Коленвал у автомобиля всегда один. Взаимодействие с коробкой двигателя обеспечивается за счёт разных узлов сцепления. Они могут быть механическими и автоматическими.

Почему коленчатый вал называется коленчатым

Действительно, связь названия элемента с человеческой анатомией волнует многих. Но, наименование объяснить довольно легко. Слово произошло от «голенастый». Те самые голени выступают в качестве шатунов и плотно сидят на шарнирах. Так произошло название «коленчастый», а потом его упростили.

Как делается коленвал

Заготовки коленчатого вала получают за счёт применения метода свободной ковки, штамповки и отливки. Из-за сложности конфигурации, полученные заготовки на этом этапе лишь отдалённо напоминают окончательные формы. Далее при обработке удаляется большая часть металла. После ковки заготовки подвергают полноценной термической обработке. Она необходима для улучшения структуры металла, устраняет напряжение и упрощает его дальнейшую черновую обработку. Для обычных автомобилей деталь отливается из чугуна, для мощных и быстрых машин – из кованой стали, а в самых дорогих коленвал вытачивают из цельного куска стали.

Рекомендую посмотреть интересное видео, как в Германии изготавливают коленвалы:

Что одевается на коленвал

Для избежания течи масла при замене сальника мотористы пользуются ремонтными втулками. Это детали в форме гладких тонкостенных гильз, которые одеваются на коленвал и восстанавливает поверхность под сальник.

Коленчатый вал – важная деталь, обеспечивающая работу двигателя машины, без его правильного функционирования, движение невозможно. Конструкция вала разная, зависит от марки мотора. По сути, коленвал это стальной элемент, содержащий множество шатунных шеек, сообщающихся друг с другом при помощи коленной шейки.

Количество элементов конструкции определяется в зависимости от числа цилиндров двигателя в соответствии с их формой и размещением под капотом автомобиля. Шейки соединены между собой при помощи шатунов, обеспечивающих поступательно-вращательное движение для пуска мотора. Устройство может выйти из строя, в таких случаях необходима его регулировка.

И напоследок видео про двухтонный коленвал, который крутится одной рукой:

Коленчатый вал и маховик | Хитрости Жизни

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.

Несмотря на относительную сложность устройства, его принцип работы достаточно простой. В камере сгорания сжигается топливо и выделяются газы, которые толкают поршни, и придают им поступательное движение.

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

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, 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.

Важный момент ‒ расположение волокон материалов в заготовке. Чтобы они не перерезались в процессе обработки, применяют гибочные ручьи. Когда заготовка изготовлена, её еще раз обрабатывают высокой температурой и освобождают от окалины.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

  1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
  2. 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.
  3. 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.

Многие автомобилисты считают, что по маркировке коленчатого вала можно узнать о его характеристиках. Это заблуждение – маркировка лишь номер в каталоге производителя, который используют для подбора запчасти. К свойствам изделия она не имеет отношения.

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.

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на пор­шень и силы инерции возвратно — поступательно движущих­ся и вращающихся масс кривошипно — шатунного механиз­ма.

Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, созда­ют крутящий момент, который при помощи трансмиссии пере­дается на колеса автомобиля.

Коленчатый вал двигателя КАМАЗ-740 стальной, изготов­лен горячей штамповкой, упрочен азотированием или закал­кой токами высокой частоты шатунных и коренных шеек. Имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки (рис. 3.9). В

шатунных шейках вала выполнены внутренние полости, кото­рые сообщаются с масляными каналами в коренных шейках. В этих полостях под действием центробежной силы оседают заг­рязнения моторного масла. Загрязняющие частицы скаплива­ются во втулках 3. Полости снаружи закрыты заглушками 4.

Рис. З.Э.Коленчатый вал КАМАЗ — 740 в сборе:

1-передний противовес; 2-шестерня привода масляного насоса; 3-втул-ка; 4-заглушка шатунной шейки; 5-задний противовес; 6-ведущая шес­терня; 7-маслоотражатель; 8-коленчатый вал

На носке и хвостовике коленчатого вала установлены шес­терня 2 привода масляного насоса и ведущая шестерня 6 в сбо­ре с маслоотражателем 7. Выносные противовесы 5 и 1 съем­ные, закреплены на валу прессовой посадкой.

Осевые перемещения коленчатого вала ограничены четырь­мя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в про­точках задней коренной опоры так, чтобы сторона с канавка­ми прилегала к упорным торцам вала, а ус входил в паз на крыш­ке заднего коренного подшипника.

Хвостовик коленчатого вала уплотнен резиновым самопод­жимным сальником, установленным в картере маховика.

Коленчатый вал двигателя ЗИЛ-131 (рис. 3.8) также из­готовлен штамповкой из легированной стали. В заднем кон­це выполнены отверстия для установки шарикоподшипни­ка ведущего (первичного) вала коробки передач и фланец для крепления маховика. На переднем конце коленчатого вала устанавливаются храповик для пусковой рукоятки, шестерни газораспределения и шкив для привода вентиля­тора, жидкостного насоса и генератора. В щеках 9 коленчатого вала просверлены наклонные каналы 10 для подвода масла от коренных подшипников к масляным полостям 25, выполненным в шатунных шейках в виде каналов большого диаметра, закрываемых резьбовыми заглушками 26. Эти полости, как и на валу КАМАЗ-740, являются грязеулови­телями, в которых под действием центробежных сил при вращении коленчатого вала собираются продукты изнаши­вания, содержащиеся в масле.

Гнезда в блоке цилиндров под коренные подшипники и их крышки 24 растачивают совместно, поэтому при сборке двига­теля их необходимо по меткам устанавливать только на свои места. Тонкостенные вкладыши 6 коренных подшипников по­крыты таким же антифрикционным сплавом, что и вкладыши шатунных подшипников, и отличаются от последних только размерами. От продольного смещения и проворачивания вкла­дыши удерживаются выступами 27, входящими в соответству­ющие пазы в гнездах блока и их крышках.

Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве карбюра­торных двигателей воспринимаются упорной шайбой 4 и сталь­ными упорными кольцами 5, залитыми с внутренней стороны антифрикционным сплавом СОС-6-6, содержащим свинец, оло­во, сурьму.

На двигателе ЗИЛ-131 передний конец 31 коленчатого вала уплотнен резиново-каркасным сальником, расположенным в крышке распределительных шестерен, а между шестерней 30 и шкивом 1 коленчатого вала установлен маслоотражатель 3, отгоняющий масло внутрь картера. Уплотнение заднего кон­ца коленчатого вала обеспечивается графитоасбестовым саль­ником 17, размещенным в кольцевой канавке гнезда подшип­ника и его крышке 24, в плоскости разъема которой дополни­тельно устанавливают резиновые прокладки 22, а по бокам -деревянные уплотнители 23. Кроме того, на задней шейке ко­ленчатого вала находятся спиральная маслоотгонная канавка 15 и маслосбрасывающий гребень 14, от которых масло от­брасывается через сливные (дренажные) отверстия 13 в под­дон картера.

Маховик. Служит для обеспечения вывода поршней из мер­твых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя при его режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных пе­регрузок при трогании автомобиля с места и передачи крутя­щего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах рабо­ты двигателя. Маховик 21 изготовляют из чугуна и динами чески балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце 19 маховик центрируется в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов 20, которыми он крепится к фланцу.

Рис. 3.10.Маховик КАМАЗ-740:

1-зубчатый венец; 2-фиксатор маховика; 3-маховик; 4-установочная втулка; 5-сухарь отжимного рычага сцепления; 6-болт крепления махо­вика; 7-упорное пружинное кольцо; 8-установочная втулка; 9-манжета первичного вала коробки передач

У дизеля КАМАЗ-740 (рис. 3.10) маховик центрируется с помощью двух штифтов и крепится болтами не к фланцу, а непосредственно к коленчатому валу. На обод маховика на­прессован зубчатый венец 1, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. На торце или ободе маховика многих двигателей наносятся метки, по которым поршень первого цилиндра можно установить в вер­хнюю мертвую точку на такте сжатия для установки зажига­ния у карбюраторных двигателей или момента впрыскива­ния у дизелей.

3.4.Возможные неисправности кривошипно-шатунного меха­низма, причины, признаки и способы устранения

Износ коренных и шатунных шеек коленчатого вала и их под­шипников

— ослабление крепления крышек подшипников;

— применение масла несоответствующего сорта;

— ослабление крепления маховика на валу;

— естественный износ сопряженных поверхностей.
Признаки неисправности:

Признаком износа коренных и шатунных подшипников ко­ленчатого вала, шеек вала являются глухие стуки, которые прослушиваются при переходе на большую частоту враще­ния.

Для устранения неисправности необходимо:

— расточить коленчатый вал под очередной ремонтный раз­
мер и заменить вкладыши;

— подтянуть болты крепления маховика и зашплинтовать их;

— заменить масло в соответствии с инструкцией по эксплуа­тации.

Читайте также:

  1. Коленчатый вал
  2. Расчет маховика

Коленчатый вал относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей двигателя. При работе двигателя вал нагружается силами давления газов, а также силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей, вызывающими значительные напряжения кручения и изгибные напряжения. Кроме того, возникают напряжения от крутильных колебаний. Шейки вала испытывают переменное давление, обусловливающее значительную работу трения и износ шеек. Вследствие этого коленчатый вал двигателя должен обладать высокой прочностью, жесткостью и износостойкостью трущихся поверхностей (шеек) при относительно небольшой массе (масса вала составляет 7–15% массы двигателя).

Коленчатые валы изготовляют обычно из качественных углеродистых или легированных сталей ковкой или штамповкой. Применяют также литые валы из высокопрочного чугуна и стали.

На рис. 1.19 показана конструкция коленчатого вала двигателя. Коленчатый вал имеет коренные 4 и шатунные 3 шейки. Последние расположены под определенным углом одна к другой. Щеки 2 вала выполнены как одно целое с противовесами 6. В шатунных шейках имеются полости для дополнительной центробежной очистки масла. Осевые силы воспринимаются полукольцами, расположенными в расточке блок-картера и крышке коренного подшипника. К фланцу 5 крепится маховик 1.

Относительное расположение колен на валу должно удовлетворять требованиям равномерности хода и уравновешенности двигателя.

Рис. 1.19. Конструкция коленчатого вала двигателя

Наиболее нагружены коленчатые валы дизелей скоростью нарастания давления и значительными массами деталей кривошипно-шатунного механизма. Как правило, число коренных опор коленчатых валов дизелей на одну больше числа шатунных шеек. В менее нагруженных (карбюраторных) двигателях иногда применяют валы, имеющие коренные опоры через два колена, что упрощает устройство двигателя и уменьшает его длину. Большая часть валов для уравновешивания центробежных сил снабжается противовесами. Противовесы изготовляют как одно целое со щеками или отъемными. Отъемные противовесы крепятся к щеке шпильками, болтами или при помощи шипового соединения с коническим пальцем. Большинство коленчатых валов является неразъемными, только в крупных крейцкопфных двигателях, а также в мотоциклетных двигателях малой мощности применяются составные конструкции коленчатого вала.

Маховик служит для вывода поршней из мертвых точек и уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала.

Накопленная кинетическая энергия облегчает работу двигателя при трогании с места и преодолении кратковременных перегрузок. Маховик представляет собой массивный литой диск, который отливается из чугуна. Он крепится болтами и фиксируется штифтами на фланце коленчатого вала или непосредственно на его хвостовике. На ободе маховика установлен зубчатый венец, который передает коленчатому валу момент от пускового устройства.

Размеры и масса маховика зависят от частоты вращения и числа цилиндров. С увеличением частоты вращения количество кинетической энергии повышается, поэтому у быстроходных двигателей масса и размеры маховика меньше. Неравномерность вращения коленчатого вала уменьшается с увеличением числа цилиндров, следовательно, чем больше цилиндров, тем легче маховик двигателя.

    1. Кинематика кривошипно-шатунного механизма

    При изучении кинематики КШМ предполагают, что коленчатый вал двигателя вращается с постоянной угловой скоростью ?, отсутствуют зазоры в сопряженных деталях, и механизм рассматривают с одной степенью свободы.

    В действительности из-за неравномерности крутящего момента двигателя угловая скорость переменна. Поэтому при рассмотрении специальных вопросов динамики, в частности крутильных колебаний системы коленчатого вала, необходимо учитывать изменение угловой скорости.

    Независимой переменной принимают угол поворота кривошипа коленчатого вала ?. При кинематическом анализе устанавливают законы движения звеньев КШМ, и в первую очередь поршня и шатуна.

    За исходное принимают положение поршня в верхней мертвой точке (точка В1) (рис. 1.20), а направление вращения коленчатого вала по часовой стрелке. При этом для выявления законов движения и аналитических зависимостей устанавливают наиболее характерные точки. Для центрального механизма такими точками являются ось поршневого пальца (точка В), совершающая вместе с поршнем возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, и ось шатунной шейки кривошипа (точка А), вращающаяся вокруг оси коленчатого вала О.

    Для определения зависимостей кинематики КШМ введем следующие обозначения:

    l – длина шатуна;

    r – радиус кривошипа;

    ? – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

    .

    Для современных автомобильных и тракторных двигателей величина ? = 0.25–0.31. Для высокооборотных двигателей с целью уменьшения сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс применяют более длинные шатуны, чем для малооборотных.

    ? – угол между осями шатуна и цилиндра, величина которого определяется по следующей зависимости:

    Наибольшие углы ? для современных автомобильных и тракторных двигателей составляют 12–18°.

    Перемещение (путь) поршня будет зависеть от угла поворота коленчатого вала и определяться отрезком Х (см. рис. 1.20), который равен:

    .

    Рис. 1.20. Схема центрального КШМ

    Из треугольников А1 АВ и ОА1А следует, что

    Учитывая, что , получаем:

    Из прямоугольных треугольников А1АВ и А1ОА устанавливаем, что

    Откуда

    то, подставив полученные выражения в формулу для перемещения поршня, получим:

    Так как то

    Полученное уравнение характеризует движение деталей КШМ в зависимости от угла поворота коленчатого вала и показывает, что путь поршня можно условно представить состоящим из двух гармонических перемещений:

    где – путь поршня первого порядка, который имел бы место при наличии шатуна бесконечной длины;

    – путь поршня второго порядка, т. е. дополнительное перемещение, зависящее от конечной длины шатуна.

    На рис. 1.21 даны кривые пути поршня по углу поворота коленчатого вала. Из рисунка видно, что при повороте коленчатого вала на угол, равный 90°, поршень проходит больше половины своего хода.

    Рис. 1.21. Изменение пути поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

    Скорость поршня определяется как первая производная пути поршня по времени:

    где –угловая скорость вращения вала.

    Скорость поршня можно представить в виде суммы двух слагаемых:

    где – гармонически изменяющаяся скорость поршня первого порядка, т. е. скорость, с которой двигался бы поршень при наличии шатуна бесконечно большой длины;

    – гармонически изменяющаяся скорость поршня второго порядка, т. е. скорость дополнительного перемещения, возникающая вследствие наличия шатуна конечной длины.

    На рис. 1.22 даны кривые скорости поршня по углу поворота коленчатого вала. Значения углов поворота коленчатого вала, где поршень достигает максимальных значений скорости, зависят от ? и ее увеличением смещаются в стороны мертвых точек.

    Для практических оценок параметров двигателя используется понятие средней скорости поршня:

    .

    Для современных автомобильных двигателей Vср = 8–15 м/с, для тракторных – Vср = 5–9 м/с.

    Ускорение поршня определяется как первая производная пути поршня по времени:

    .

    Рис. 1.22. Изменение скорости поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

    Ускорение поршня можно представить в виде суммы двух слагаемых:

    где – гармонически изменяющееся ускорение поршня первого порядка;

    – гармонически изменяющееся ускорение поршня второго порядка.

    На рис. 1.23 даны кривые ускорения поршня по углу поворота коленчатого вала. Анализ показывает, что максимальное значение ускорения имеет место при нахождении поршня в ВМТ. При положении поршня в НМТ величина ускорения достигает минимального (наибольшего отрицательного) противоположного по знаку значения и абсолютная величина его зависит от ?.

    Рис 1.23. Изменение ускорения поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

      1. Динамика кривошипно-шатунного механизма

      Двигатели современных автомобилей и тракторов являются в большинстве случаев быстроходными, вследствие чего движущиеся детали их кривошипно-шатунного механизма перемещаются со значительными скоростями и ускорениями. В карбюраторных двигателях легковых автомобилей, например, ускорение поршня достигает 22000 м/с 2 , а величина средней скорости поршня – 16 м/с.

      Поэтому для надежного расчета быстроходного двигателя изучение всех сил, действующих в нем, является крайне необходимым. Основные силы, действующие в автомобильных и тракторных двигателях, следующие: силы давления газов, силы инерции, силы трения и силы сопротивления.

      Силы инерции масс двигателя, которые движутся с переменными по величине и направлению скоростями, имеют место как при холостом ходе, так и при работе его под нагрузкой и для некоторых деталей двигателя являются основными расчетными силами.

      В зависимости от характера движения силы инерции масс кривошипно-шатунного механизма можно распределить на три группы:

      • силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс;
      • силы инерции вращающихся масс;
      • силы инерции масс, совершающих сложное движение.

      Для определения величины этих сил необходимо предварительно найти величины соответствующих масс.

      | следующая лекция ==>
      Поршневая группа | Приведение масс движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма

      Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 1121 ; Нарушение авторских прав? ;

      Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

      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:

      1. Полноопорный. В нем шеек коренных на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек.
      2. 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

      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.

      1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
      2. 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.
      3. 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:

      1. Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
      2. Шатун.
      3. 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.

      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 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

      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.

      1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
      2. 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.
      3. 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.

      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.

      Конструкция коленчатого вала

      Конструкция и размеры коленчатого вала зависят от числа и расположения цилиндров двигателя, числа коренных и шатунных шеек, размещения шатунов, равномерности чередования рабочих ходов и уравновешенности.

      Коленчатые валы могут быть как целые, так и составные. Последние применяют в случае использования подшипников качения в качестве шатунных и коренных подшипников.

      Коленчатый вал состоит из следующих элементов: переднего конца вала, шатунных и коренных шеек, противовесов и хвостовика.

      На коленчатом валу обычно располагаются маховик, ведущая распределительная шестерня, шкив привода вентилятора, гаситель крутильных колебаний, маслоотражатели и другие второстепенные детали.

      Общая длина кривошипа, а также размеры составляющих его элементов (коренная и шатунные шейки и щеки) зависят от минимального расстояния между осями двух соседних цилиндров.

      В быстроходных дизелях и некоторых карбюраторных двигателях число коренных подшипников коленчатого вала на единицу больше числа колен. Карбюраторные двигатели часто имеют непол-ноопорные коленчатые валы. В «этом случае между двумя коренными подшипниками располагается по два колена, вследствие чего сокращается длина коленчатого вала и габаритные размеры двигателя.

      Чтобы повысить жесткость таких коленчатых валов на изгиб, увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, уменьшают их длину и увеличивают толщину щек. В V-образных двигателях применяют полноопорные коленчатые валы.

      Современные четырехцилиндровые карбюраторные двигатели с рядным расположением цилиндров обычно имеют три или пять коренных подшипников, а восьмицилиндровые V-образные двигатели — только пять коренных подшипников. Восьмицилиндровые дизели чаще делают с пятью коренными подшипниками. Шестицилиндровые карбюраторные двигатели могут иметь четыре и семь, а дизели — только семь коренных подшипников.

      В подавляющем большинстве случаев коленчатые валы изготовляют цельными.

      Исходя из условия равномерности чередования вспышек угол между кривошипами вала четырехтактного однорядного двигателя должен быть равен 720°/£ (где i— число цилиндров). Угол между кривошипами двухтактного двигателя согласно тому же условию должен быть 360°/£. При определении порядка работы двигателя из всех возможных вариантов выбирают порядок, при котором вспышки совершаются поочередно в цилиндрах наиболее удаленных друг от друга. Такой порядок работы несколько улучшает условия, в которых находятся коренные подшипники, и препятствует проникновению отработавших газов из одного цилиндра в другой.

      Ниже рассматриваются конструктивные элементы коленчатого вала.

      Передний конец коленчатого вала имеет ступенчатую форму, что необходимо для установки на нем шкива привода вентилятора, маслоотражающего устройства, распределительной шестерни и в некоторых случаях гасителя крутильных колебаний, который обычно объединяют в один узел со шкивом вентилятора. Все устройства и детали, расположенные на переднем конце коленчатого вала, стягивают болтом, ввернутым в его торец, или гайкой, навернутой на конец коленчатого вала. При установке коленчатого вала в подшипниках качения на его переднем конце должно быть предусмотрено место для устройства, при помощи которого масло подается в коленчатый вал.

      Коренные шейки коленчатого вала выполняют одинакового диаметра. Для фиксирования коленчатого вала от осевых перемещений служит одна из крайних или средняя шейка. Упорные подшипники у большинства двигателей (у дизелей в особенности) располагают со стороны маховика. В некоторых двигателях упорные подшипники устанавливают со стороны механизма газораспределения или у среднего коренного подшипника. При цепном приводе желательно упорный подшипник располагать со стороны переднего конца вала, так как при перекосах условия работы цепи ухудшаются.

      Для смазки коренных шеек масло подается из общей масляноймагистрали,расположенной в блок-картере, по каналам в стенках верхней части картера со стороны малонагруженной половины вкладыша.

      Щеки коленчатого вала могут быть различной формы: призматические овальные и круглые. У коленчатых валов автомобильных двигателей большей части щеки делают прямоугольной и овальной формы.

      Если между опорами расположены два колена, то длина щек увеличивается,аформаихусложняется,чтоусложняетконструкцию вала в целом и увеличивают его массу. Для лучшего

      использования материала не работающие, наиболее удаленные отоси коленчатого вала,части щек срезают.* — R .Чем больше перекрытие шеек, тем больше жесткость и прочность щеки. При этом можно уменьшить толщину щеки без увеличения ее ширины. Величина перекрытия шеек зависит от отношения хода поршня к диаметру цилиндра и диаметра шеек.

      Переходы (галтели) от щек к коренным и шатунным шейкам во избежание возникновения больших концентраций напряжения выполняют радиусом около (0,035—0,08) d. Для уменьшения опорной поверхности шейки галтель в некоторых конструкциях состоит из двух-трех сопряженных дуг различных радиусов гг, г2, г3 .

      Утолщение щек без увеличения длины двигателя ведет с одной стороны к повышению жесткости кривошипа, и с другой — к уменьшению ширины подшипников. При этом ширина подшипника не должна быть меньше 0,25 d.

      При наличии на коленчатом валу противовесов форма щек усложняется.

      Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил и моментов, вызываемых этими силами. Первые возникают от неуравновешенных масс колена вала. Для уменьшения массы противовесы следует конструировать так, чтобы их центр тяжести располагался на возможно большем расстоянии от оси коленчатого вала. Масса противовеса составляет 70—80%суммарноймассывращающихсячастей.Противовесыо бычно отковывают или отливают как одно целое со щеками. Толщина противовеса не должна превышать толщины щеки, чтобы приремонте шейки коленчатоговаламожнобыло шлифовать.

      В некоторых коленчатых валах сложной конструкции для упрощения их штамповки противовесы изготовляют отдельно. В этом случае противовесы к щекам крепятся специальными болтами 1 или шпильками 2 . Для фиксации головки болтов приваривают к противовесам.

      Число и установочный угол противовесов определяют из динамического расчета.

      В двигателях с кривошипно-камерной схемой газообмена противовесы, заполняя кривошипную камеру, уменьшают вредное пространство и способствуют созданию требуемого давления продувочного воздуха.

      Шатунные шейки коленчатых валов обычно имеют меньший диаметр, чем коренные. При увеличении диаметра шатунной шейки увеличивается нижняя головка шатуна, что ведет к возрастанию вращающихся масс. При уменьшении длины шатунной шейки повышается удельная нагрузка, вследствие чего ухудшаются условия работы масляной пленки. Для уменьшения массы шатунные шейки часто высверливают.

      Масло к шатунным шейкам подводится от коренных шеек по просверленным в валу каналам или запрессованным трубкам (в случае полых шеек).

      Хвостовик (задний конец) коленчатого вала обычно имеет фланец для установки маховика. При наличии гидравлического сцепления роль маховика играет корпус сцепления. Задний конец коленчатого вала уплотняется с помощью отражательных колец вместе с фетровыми или резиновыми кольцами и винтовой нарезкой на валу, имеющей направление, обратное направлению вращения коленчатого вала.

      Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами. Отверстия под болты располагаются несимметрично, чем достигается установка маховика в строго определенном положении.

      В торце фланца имеется отверстие для установки подшипника первичного вала коробки передач.

      Коленчатый вал — x-engineer.org

      Коленчатый вал — подвижная часть двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Его основная функция заключается в преобразовании линейного движения поршня во вращательное движение. Поршни соединены с коленчатым валом через шатуны. Коленчатый вал установлен внутри блока цилиндров.

      Изображение: Кривошипный механизм двигателя (источник: Rheinmetall)

      1. Поршни
      2. Шатуны
      3. Маховик
      4. Коленчатый вал

      Вторичная функция коленчатого вала — передача мощности другим системам двигателя:

      • фазы газораспределения
      • масляный насос
      • насос охлаждения (водяной)
      • компрессор кондиционера
      • генератор переменного тока и т. д.
      Коленчатый вал с коваными противовесами

      Коленчатый вал вставлен в блок двигателя через коренные шейки. Шатуны закреплены на шатунных шейках коленчатого вала. На противоположных сторонах шатунных шеек коленчатый вал имеет противовесы, которые компенсируют внешние моменты, минимизируют внутренние моменты и, таким образом, уменьшают амплитуды колебаний и напряжения в подшипниках.. На одном конце коленчатого вала соединен маховик, а на другом конце шестерня газораспределения.

      Изображение: двигатель Crankshaft Описание (Источник: Rheinmetall)

      1. Контрольная сторона или привод
      2. Координы
      3. Главный подшипник Mountain
      4. CONROD Journal
      5. Маховик / Force Transfer

      Количество основных шейки и шатунные шейки зависит от количества цилиндров и типа двигателя (V-образный, прямой и т.д.). Как на коренных, так и на шатунных шейках коленчатого вала имеются смазочные отверстия (масляное отверстие), через которые проходит масло при работающем двигателе.

      Изображение: Коленчатый вал ДВС с противовесами на болтах

      Крутящий момент двигателя не является постоянным, поскольку он создается только тогда, когда каждый поршень находится в цикле расширения. Благодаря этому на коленчатый вал насаживается маховик для сглаживания крутящего момента двигателя и снижения вибраций.

      На V-образных двигателях на одних шатунных шейках устанавливаются два шатуна.Благодаря такому расположению V-образный двигатель при том же числе цилиндров более компактен, чем рядный двигатель. Длина двигателя V6 короче длины рядного 6-цилиндрового двигателя (L6).

      Изображение: Анимация кривошипно-шатунного механизма ДВС (нажмите на нее)

      Между коленчатым валом и блоком двигателя на коренных шейках установлены подшипники коленчатого вала. Их роль заключается в уменьшении трения за счет слоя антифрикционного материала, который соприкасается с креплениями блока цилиндров.

      Производятся два типа коленчатых валов: литой и кованый . Противовесы также могут быть прикованы непосредственно к коленчатому валу или прикручены болтами (закреплены болтами с резьбой).

      Все поршни двигателя внутреннего сгорания передают свои усилия на коленчатый вал. С механической точки зрения коленчатый вал должен выдерживать высокие крутящие усилия, изгибающие усилия, давление и вибрации.

      Если у вас есть какие-либо вопросы или замечания относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

      Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!

      Типы и функции коленчатых валов — инженерное обучение

      Типы и функции коленчатого вала

      Что такое коленчатый вал?

      Типы коленчатых валов, функции и принцип работы: — Коленчатый вал относится к вращающемуся валу, который используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение. Эти валы обычно используются в двигателях внутреннего сгорания для выполнения таких операций.

      Коленчатые валы состоят из ряда кривошипов вместе с шатунными шейками, к которым прикреплены шатуны. Коленчатый вал содержит по меньшей мере один вал, который вращается внутри блока цилиндров. Он вращается с помощью основного подшипника. Шатуны вращаются между шатунами с помощью шатунных подшипников.

      Конструкция коленчатого вала Коленчатые валы

      изготовлены из таких металлов, как чугун. Металл берется в расплавленном виде, а затем заливается в форму в процессе литья, тогда как современные коленчатые валы изготавливаются из кованой стали, которая в основном используется в двигателях с некоторыми характеристиками.

      Процесс изготовления коленчатого вала включает в себя нагрев стального блока до тех пор, пока он не раскалится докрасна. Когда он нагревается, его форма формируется с помощью чрезвычайно высокого давления. Для термической обработки используются материалы из легированной стали или нитридной стали. Коленчатые валы также закалены.

      Функция коленчатого вала
      • Существует множество функций, которые обеспечивают более плавный привод двигателей с несколькими цилиндрами.
      • Преобразование прямолинейного движения поршня во вращательное также является одной из его функций.
      • Мощность вырабатывается за счет сжигания топливно-воздушной смеси.
      • Вал коленчатого вала расточен с несколькими отверстиями, что обеспечивает подачу в двигатель необходимого количества масла. Это масло в основном используется для разглаживания движений.
      • Коленчатые валы также функционируют как несущие, так как во время этого процесса нагрузка распределяется.
      • Одной из нагрузок является сильный изгиб и напряжение кручения, когда поршни соединены с коленчатым валом через шатун.
      • Следует отметить, что вращательное движение коленчатого вала постоянно ускоряется и замедляется, когда добавляются дополнительные нагрузки крутильных колебаний.
      • Коленчатый вал установлен внутри блока двигателя со следующими другими частями:
      1. Pistons
      2. Соединительные стержни
      3. Mywheel
      4. Коленчатый вал
      • Вторичная функция коленчатого вала Для передачи мощности других систем двигателя:
        1. Клапан Timing
        2. Масляный насос
        3. Охлаждение (вода) Насос
        4. Компрессор кондиционера
        5. Генератор

        Установка коленчатого вала

        Коленчатый вал устанавливается в блок двигателя через коренную шейку.Шатуны закреплены на шейках коленчатого вала. В то время как на противоположной стороне шатунных шеек коленчатый вал имеет противовесы, которые используются для компенсации внешних моментов, чтобы минимизировать внутренние моменты и, таким образом, уменьшить амплитуды колебаний и напряжения в подшипниках.

        Один конец коленчатого вала соединен с маховиком, а другой конец с шестерней газораспределения. Количество коренных шеек и шатунных шеек зависит от количества цилиндров и типа двигателя, например, V-образного, прямого и т. д.

        Как коренная шейка, так и шатунная шейка имеют смазанные отверстия коленчатого вала или масляное отверстие, через которое масло течет во время работы двигателя. Точное место установки коленчатого вала находится на коренных шейках, между коленчатым валом и блоком цилиндров. Их основная роль заключается в уменьшении воздействия трения за счет слоя антифрикционного материала, который вступает в непосредственный контакт с опорами блока двигателя.

        Принцип работы коленчатого вала

        Учитывая многоцилиндровый двигатель, это более сложный двигатель, так как используется коленчатый вал, тогда как в малом двигателе вполне достаточно простой конструкции.Шатун, к которому прикреплен большой конец, завершает момент в пределах двух движений. Это дополнительная опорная поверхность, ось которой смещена относительно кривошипа. Маховик или шкив коленчатого вала крепится к кривошипу для накопления вырабатываемой энергии, которую можно использовать для дальнейшей работы. Также встречается маховик, уменьшающий пульсацию, характерную для четырехтактного двигателя.

        Коленчатый вал установлен внутри коренного подшипника для обеспечения плавной работы двигателя без вибраций.Количество подшипников двигателя зависит от различных факторов, таких как конструкция двигателя, количество цилиндров, конструкция коленчатого вала и т. д. Но поскольку подшипников всегда не менее двух, один размещается на приводном конце, а другой на неприводном конце. В случае, если все идет нормально, возникает редкая необходимость в замене подшипника двигателя.

        Противовес используется для уменьшения изгибающей нагрузки на коленчатый вал, что также помогает двигателю не трястись при вращении кривошипно-шатунного механизма.Балансировка коленчатого вала в основном зависит от противовесов. Перемычка кривошипа двигателя — это часть кривошипа между шатунной шейкой или соседними шатунными шейками и валом, которая также известна как кривошип.

        Типы коленчатых валов

        Производятся два типа коленчатых валов, широко известные как литые и кованые. Противовесы также могут быть вкованы непосредственно в коленчатый вал или прикручены болтами с резьбой. Все поршни двигателя внутреннего сгорания передают свою нагрузку на коленчатый вал.Коленчатый вал должен подвергаться высоким скручивающим усилиям, изгибающим усилиям, давлениям и вибрациям. Давайте изучим больше о типах коленчатого вала:

        1. Литой коленчатый вал: (типы и функции коленчатого вала)

        Это типы коленчатых валов, которые обычно встречаются в течение длительного времени и в основном используются в дизельных и бензиновых двигателях. Название ясно предполагает, что они сделаны из ковкого железа в процессе литья. Они довольно экономичны в работе, поэтому обычно выбираются производителями.

        Плоский кривошип — это тот, в котором шейки расположены на 180 градусов относительно всех четырех рядных двигателей. Принимая во внимание, что когда дело доходит до кривошипа с поперечной плоскостью, им нужна форма из нескольких частей, потому что шейки и противовесы не такие симметричные. Литые кривошипы закалены пламенем для повышения износостойкости в определенных местах.

        2. Кованый коленчатый вал: (типы и функции коленчатого вала)

        Это сравнительно более прочный коленчатый вал, который чаще встречается в двигателях с более высокими нагрузками, которые входят в стандартную комплектацию некоторых двигателей 16v.Создание кованого кривошипа совершенно другое. Существуют различные наборы штампов, которые вместе обрабатываются до приблизительной формы кривошипа.

        Эти штампы устанавливаются в очень большой гидравлический пресс с усилием зажима в несколько тонн. Горячий стержень из легированной стали очень высокого качества помещается в нижнюю часть пресс-формы, после чего пресс-формы закрываются. Как только матрицы закрыты, металл очень сильно сжимается, после чего материал уплотняется и выравнивается для лучшего процесса литья. Кривошипы этого типа также закалены, как литые трещины, но с использованием индукционной закалки.

        3. Заготовка коленчатого вала: (типы и функции коленчатого вала) Коленчатый вал заготовки

        — один из лучших типов кривошипа, который когда-либо мог быть в двигателе, который обычно используется для производства этого типа кривошипа. Обычно он содержит такие материалы, как никель, хром, алюминий и молибден среди других элементов. Эти кривошипы наиболее распространены из-за наименьшего времени обработки коленчатого вала. Также они требуют минимальной балансировки из-за однородного состава материала.

        Лучший материал для коленвала

        Коленчатый вал чаще всего изготавливается из таких материалов, как углеродистая сталь, никель-хром или другая легированная сталь. Элементами сплава в углеродистой стали являются марганец, хром, молибден, кремний, кобальт и ванадий. Иногда также используются алюминий и титан. Считается, что если вы выберете эти вышеупомянутые материалы для коленчатого вала, вам вряд ли потребуется ремонт или замена коленчатого вала.

        Компоненты и конструкция коленчатого вала

        Основные компоненты коленчатого вала включают: (Типы и функции коленчатого вала)

        • Коренные шейки: Коренные шейки отвечают за несущий коренной подшипник, а также задают ось вращения вала.
        • Шатунные шейки: Шатунные шейки позволяют прикрепить к ним шатун.
        • Перемычки шатунов: Перемычки шатунов соединяют шатунные шейки с коренными шейками.
        • Противовесы: Противовесы предлагают балансировку, которая крепится к перемычкам.

        Конструкция коленчатого вала зависит от мощности зажигания и количества цилиндров двигателя. Это также определяется конструкцией двигателя и номерами подшипников коленчатого вала и величиной их хода.

        Смазка коленчатого вала

        Смазка играет очень важную роль в эффективности двигателя, а также улучшает его рабочий механизм, который включает в себя трение двух металлических частей. Основная цель состоит в том, чтобы избежать ненужного износа коленчатого вала, коренных и шатунных шеек, которые скользят по масляной пленке. Эта масляная пленка отвечает за размещение на поверхности подшипника. Масло подается к коренным подшипникам через масляные каналы блока цилиндров, которые ведут к каждой опоре коленчатого вала и соответствуют отверстию во вкладыше подшипника, через которое масло поступает на шейку.

        Как работает коленчатый вал?

        Работа коленчатого вала проста, совсем не сложна. Между центральной точкой коренной шейки и шейкой коленчатого вала имеется приличное расстояние. Это расстояние называется радиусом кривошипа или ходом кривошипа. Его измерение говорит нам о диапазоне перемещения поршня при вращении коленчатого вала.

        Пройденное расстояние от верха до низа называется ходом, а ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера, который поддерживается фланцем маховика. Этот фланец представляет собой прецизионно обработанную деталь, которая крепится болтами к маховику. Коленчатый вал обычно прикручен к зубчатому венцу, особенно в автоматическом приводе.

        Общие неисправности коленвала

        Очень редко обнаруживаются проблемы с коленчатым валом, только в том случае, когда двигатель находится в одном из следующих экстремальных состояний. Компоненты двигателей довольно надежны и прочны, но некоторые распространенные неисправности, указанные ниже, могут привести к отказу:

        1.Поношенные журналы

        Износ шеек вызван недостаточным давлением масла. Шейки коленчатого вала вступают в непосредственный контакт с поверхностями подшипников, что постепенно увеличивает зазор и снижает давление масла. Изношенные шейки могут вызвать очень серьезные проблемы с двигателем, если о них не позаботиться. Это также может привести к разрушению подшипника и серьезному повреждению двигателя.

        2. Усталость

        Под усталостью понимается постоянное воздействие на коленчатый вал сил, приводящих к поломкам.Эта проблема обычно возникает на скруглениях, где журналы и полотно соединяются вместе. Образовавшиеся трещины можно проверить на коленчатом валу с помощью флюса. Большинство отказов стальных коленчатых валов происходит из-за усталостного разрушения, которое может возникнуть при изменении поперечного сечения.

        3. Отказ из-за вибрации

        Всякий раз, когда двигатель работает с сильной вибрацией во время крутильных колебаний, это может привести к трещине в шатунной шейке и шейке.

        4.При достаточном количестве смазки

         Если смазка подшипника в коленчатом валу недостаточна, это может привести к полному износу подшипника и выходу из строя коленчатого вала.

        5. Цилиндр избыточного давления

        Возможно, внутри вкладыша имеется гидравлический запор, вызванный чрезмерным давлением на коленчатый вал или даже погнутый.

        Причины перекоса коленчатого вала
        • Повреждение или износ коренного подшипника
        • Ослабление болта фундамента двигателя, приводящее к вибрации
        • Деформация корпуса судна
        • Трещина в седле подшипника
        • Ослабление болта коренного подшипника, приводящее к повреждению коренного подшипника момент прикладывается к коленчатому валу из-за чрезмерного усилия от сборки поршня.
        • Посадка судна на мель
        • Взрыв или пожар картера
        • Неисправные или изношенные подшипники дейдвудной трубы или промежуточного вала
        • Ослабленные или сломанные дроссели в фундаменте
        • Гнезда подшипников треснуты болты ослаблены или сломаны
        • Ослабление конструкции из-за коррозии

        Как это работает: Коленчатый вал

        ВЫШЕ: Это стандартный четырехцилиндровый кривошип с двумя внешними поршнями, движущимися вверх и вниз вместе, а центральная пара уравновешивает их

         

        Принципиально коленчатый вал выполняет простую задачу: переводит прямолинейное движение поршней во вращение.Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.

        Несмотря на то, что принцип прост, существует множество сложностей, когда речь идет о высокопроизводительных мотоциклетных двигателях. Но прежде чем мы углубимся в них, нам нужно несколько определений. Коленчатый вал (или кривошип) соединен с поршнями шатунами (шатунами), на каждом конце которых имеется подшипник. Конец, соединенный с кривошипом, больше, потому что подшипник, который он держит, должен соответствовать кривошипу, который должен быть массивным, чтобы противостоять множеству сил.Итак, это называется большой конец. Части кривошипа, которые удерживают подшипники, называются шейками и бывают двух типов. Основные шейки находятся там, где кривошип удерживается на месте, поэтому они расположены вдоль центральной линии кривошипа. Как вы уже догадались, шатунные шейки — это детали, к которым крепятся шатуны (они также известны как шатунные шейки). Тогда есть сети. Это бугристые части, которые выглядят относительно необработанными по сравнению с остальной частью коленчатого вала. Их работа состоит в том, чтобы попытаться уравновесить силы, создаваемые поршнями, летящими вверх и вниз, и вращением самого кривошипа.

         

        ВЫШЕ: Это кривошип от R1, и вы можете видеть, что поршни не спарены — шатунный палец для каждого шатуна смещен относительно предыдущего.

         

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

        Затем идут силы, создаваемые ускорением поршня. Например, когда поршень приближается к верхней точке своего хода, кривошип заставляет его замедляться — если бы он не был прикреплен к кривошипу, он бы взлетел вверх, врезавшись в клапаны. Хотя современные поршни (и связанные с ними втулки поршневого пальца, малый концевой подшипник и т. д.) легкие, скорости, которые они достигают, настолько высоки, что это замедление и связанные с этим силы, действующие на кривошип, велики.

        Помимо того, что кривошип достаточно силен для преобразования взрывных линейных сил во вращение, кривошип также определяет, когда поршни многоцилиндрового двигателя поднимаются и опускаются, что, в свою очередь, определяет уровень вибрации, тип производимого им шума и то, как мотоцикл держится. .Возьмем, к примеру, старого британского близнеца, такого как Triumph Bonneville 1960-х годов. У них есть кривошип, который точно выровняет два больших конца, поэтому оба поршня движутся вверх и вниз в унисон — это похоже на один цилиндр с двумя поршнями, хотя они вращаются попеременно, поэтому это немного более плавно. Результат? Много вибраций и этого великолепного шума кробба-кробба.

        Напротив, большинство рядных четырехцилиндровых двигателей имеют кривошип, который отправляет два центральных поршня вверх и вниз вместе, а два внешних поршня вместе вверх и вниз в противоположные моменты времени по отношению к центральной паре.Это означает, что основные (первичные) усилия поршней, движущихся вверх и вниз, уравновешены, и за счет запуска цилиндров с равными интервалами обеспечивается плавный поток мощности (что также означает, что перемычки могут быть легче, поскольку им не нужно удерживать кривошип вращается, ожидая следующего импульса мощности).

         

        ВЫШЕ: Если он выглядит длиннее других шатунов, то это — от шестицилиндрового двигателя BMW K1600

         

        Однако у этой схемы есть и недостатки.Коленчатый вал должен быть длинным, из-за чего мотоцикл может показаться толстым по сравнению с близнецом, а поскольку некоторые из меньших сил не сбалансированы, вы можете получить множество гудящих вибраций, если конструкторы не умны с опорами двигателя.

        Конечно, существует множество других конструкций шатунов — некоторые параллельные твины (например, новый BMW F850GS) имеют шатуны со смещенными шатунными шейками, поэтому они имитируют ощущение и звук V-твина. И Yamaha представила крестообразный кривошип для четырехцилиндровых двигателей — в нем используются те же смещенные шатунные шейки, что и в этих близнецах, что выравнивает импульсы того, что Yamaha называет инерционным крутящим моментом (который создается вращением кривошипа).Конечным результатом является крутой гудящий звук двигателя и, предположительно, лучшее сцепление с дорогой при ускорении.

        Еще есть новый V4 от Ducati, который по звучанию и ощущениям до смешного похож на один из их близнецов, потому что его кривошип заставляет четыре поршня двигаться парами. Две шатунные шейки (каждая из которых имеет два шатуна в V4) смещены на 70 градусов, так что одна пара цилиндров может срабатывать близко друг к другу, затем есть пауза, а затем другая пара срабатывает близко друг к другу. Это приводит к совершенно другому звуку и ощущениям от шелковистых гладких двигателей Honda V4, в которых шатунные шейки разнесены на 180 градусов.

         

        Коленчатый вал | Mein Autolexikon

        При сгорании топливно-воздушной смеси в двигателе вырабатывается мощность. Эта мощность преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

        Функция

        Сгорание топливно-воздушной смеси в двигателе производит мощность. Эта мощность преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Линейное движение поршней преобразуется посредством шатуна в крутящий момент и затем передается на маховик.

        При этом коленчатый вал должен выдерживать значительные нагрузки. С одной стороны он подвергается сильным нагрузкам на изгиб и кручение. Дополнительные нагрузки возникают из-за крутильных колебаний, так как вращательное движение коленчатого вала постоянно резко ускоряется и замедляется. Подшипники также подвержены высокой степени износа.

        Конструкция и компоненты коленчатого вала

        Чтобы выдерживать износ и нагрузку при вращательном движении, коленчатые валы должны иметь твердую поверхность и прочный сердечник.По этой причине коленчатые валы часто кованые. В качестве сырья используется легированная термообработанная сталь или азотированная сталь. Шейки коленчатого вала также имеют поверхностную закалку.

        Коленчатый вал состоит из следующих компонентов:

        • Коренные шейки
        • Шатунные шейки
        • Шатуны
        • Противовесы

        Коренные шейки проходят в коренных подшипниках и определяют ось вращения вала. Шатуны соединены с шатунными шейками.Перемычки кривошипа соединяют шатунные шейки с коренными шейками. Противовесы обеспечивают балансировку и крепятся к перемычкам.

        Конструкция коленчатого вала определяется порядком работы двигателя, количеством цилиндров, конструкцией двигателя, величиной хода и количеством подшипников коленчатого вала.

        Регулируемая по высоте опора коленчатого вала – например, с использованием эксцентрично установленного подшипника коленчатого вала – позволяет добиться переменного сжатия.Преимущество переменной степени сжатия заключается в том, что расход топлива может быть снижен до 25 процентов в диапазоне частичных нагрузок.

        Типы, функции и примеры — StudiousGuy

        Коленчатый вал представляет собой механическую деталь, которая используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение. Это вращательное движение далее достигает маховика и создает необходимый крутящий момент, необходимый для его работы. Он соединен с поршнем с помощью шатуна.Коленчатый вал является важной частью системы передачи мощности двигателя и в основном используется для привода различных частей машины, таких как распределительный вал, вентилятор радиатора и т. д. Коленчатый вал отвечает за передачу движения на распределительный вал, который в очередь управляет открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов двигателя. Коленчатый механизм обычно состоит из кривошипа и шатунов, прикрепленных к шатунам. Коленчатый вал вращается с высокой скоростью; следовательно, на него действует центробежная сила.Кроме того, поршень и шатун оказывают значительное воздействие на его поверхность.

        Указатель статей (щелкните, чтобы перейти)

        Конструкция коленчатого вала

        Коленчатый вал обычно изготавливается из чугуна. Обычно процесс литья используется для изготовления рамы коленчатого вала. Коленчатый вал должен быть легким и обладать высокой прочностью на растяжение, поэтому некоторые коленчатые валы также изготавливаются методом штамповки стали.Для этого стальной блок нагревают до красна. Позже эту кованую сталь выдерживают под высоким давлением, чтобы придать ей желаемую форму. Коленчатые валы также подвергаются поверхностной закалке и термообработке для повышения прочности и снижения скорости износа. Наиболее предпочтительные процессы термической обработки включают азотирование, науглероживание, хромирование и т. д. Азотированная сталь, хромованадиевая сталь, никелевая сталь, никель-хромовая сталь, никельхромованадиевая сталь или другая легированная сталь являются материалами, которые обычно предпочтительны для изготовления. коленчатый вал.

        Детали коленчатого вала

        Коленчатый вал состоит из восьми основных частей, как указано ниже:

        1. Основные журналы

        Шейки — это часть коленчатого вала, которая удерживает его прикрепленным к блоку цилиндров. Шейки коленчатого вала расположены по прямой, т. е. расположены линейно друг к другу.

        2. Шатунный палец

        Бросок или шатунная шейка — это часть коленчатого вала, которая помогает шатуну оставаться прочно прикрепленным к коленчатому валу.Шатун имеет цилиндрическую форму. Основная цель шатунной шейки — передать вращающее усилие на больший конец шатуна с максимальной эффективностью.

        3. Шатун

        Кривошип также известен как перемычка или перемычка кривошипа. Шестерня кривошипа является одной из наиболее важных частей коленчатого вала. Основная цель кривошипа или щеки кривошипа — соединить коленчатый вал с коренными шейками подшипников. Перемычка кривошипа расположена напротив шейки кривошипа.

        4. Масса кривошипа

        Другое название веса кривошипа — балансировочный груз.Как следует из названия, он используется для балансировки коленчатого вала. Грузы кривошипа установлены на щеке кривошипа. Они имеют тенденцию прикладывать силу равной величины в противоположном направлении, чтобы нейтрализовать или уравновесить приложенную вращающую силу. Грузы кривошипа обычно улучшают стабильность системы, тем самым обеспечивая плавную работу системы при высоких оборотах в минуту (об/мин).

        5. Масляный канал

        Масляный канал коленчатого вала передает масло от коренных шеек к шатунным подшипникам для надлежащей смазки.Для смазки в шейке кривошипа просверлены отверстия. Когда шатунная шейка движется вверх, шатуны имеют тенденцию двигаться вниз, что позволяет маслу попасть между шейкой и подшипником.

        6. Упорные шайбы

        Упорные шайбы служат для предотвращения смещения коленчатого вала по длине. Они необходимы для сохранения зазора между двумя частями коленчатого вала и устанавливаются между шейкой и седлом коленчатого вала. Ранее в коленчатом механизме использовались упорные шайбы отдельно; однако в современных двигателях используются распределительные валы, в которых упорные шайбы встроены как часть основного подшипника.

        7. Фланец крепления маховика

        Коленчатый вал крепится к маховику с помощью фланцев. Диаметр коленчатого вала со стороны маховика больше, чем на другом конце, что позволяет легко устанавливать маховик на фланец.

        8. Сальники

        Масло, заливаемое в отверстия, просверленные в шейке кривошипа, разливается или вытекает из обоих концов картера. Чтобы предотвратить эту утечку с торцов, используются сальники. К переднему и заднему концам шатуна прикреплены два сальника:

        1.Сальник переднего конца

        Передние концевые сальники устанавливаются за шкивом и распределительным механизмом. Выход из строя передних масляных уплотнений является сравнительно менее разрушительным и его легко отследить.

        2. Задний сальник

        Задние торцевые сальники установлены в коренных шейках и маховиках. Сальники удерживаются на месте с помощью крышки, плотно удерживаемой между коленчатым валом с помощью пружины, известной как стягивающая пружина. Разрушения, вызванные выходом из строя заднего сальника, труднодоступны и ремонтируемы.

        Работа коленчатого вала

        Передний конец коленчатого вала прикреплен к шестерне, звездочке, шкиву и гасителю колебаний. Шестерня или звездочка используются для привода распределительного вала. Шкив, прикрепленный к поверхности коленчатого вала, отвечает за приведение в действие водяного насоса, вентилятора двигателя или генератора переменного тока. Назначение гасителя вибрации, соединенного с коленчатым валом, состоит в том, чтобы ослабить ненужный поворот кривошипа и подавить вибрации в двигателе. К заднему концу коленчатого вала крепится маховик и сальник.Маховик помогает коленчатому валу постоянно вращаться с постоянной скоростью, а сальник предотвращает проливание и утечку масла. Чтобы избежать дальнейших вибраций в системе, коленчатый вал и маховик необходимо отбалансировать по отдельности. Это помогает улучшить и поддерживать исправность машины и снизить риск повреждения или отказа двигателя.

        Типы коленчатых валов

        1. Цельный коленчатый вал

        Как следует из самого названия, цельный коленчатый вал состоит из цельного куска материала.Эти типы коленчатых валов обычно используются в многоцилиндровых двигателях и совместимы с двигателями, работающими как на умеренных, так и на высоких оборотах. Конец шатуна цельного коленчатого вала состоит из двух частей. Цельные коленчатые валы способны выдерживать нагрузки при обжиге и цилиндрические напряжения, возникающие в основном из-за перекоса коренных подшипников или из-за осевых и крутильных колебаний.

        2. Сборный коленчатый вал

        В составном коленчатом валу все компоненты коленчатого вала изготавливаются и изготавливаются отдельно с помощью нескольких отдельных частей материалов.Например, шейки кривошипа, шатунные шейки и шейки обрабатываются отдельно. Затем эти детали нагревают и искусственно соединяют вместе. Поскольку подогнанные детали имеют тенденцию остывать, они уменьшаются в размерах и образуют плотное сцепление друг с другом. Большой конец шатуна составного коленчатого вала выполнен из цельного куска элемента.

        3. Полуфабрикаты коленчатых валов

        В полусобранных коленчатых валах все части коленчатого вала не собираются вместе, вместо этого некоторые детали выкованы и сконструированы вместе как единое целое.Например, шейка коленчатого вала и общие подшипники коленчатого вала выкованы, имеют форму и полностью собраны вместе. Эти типы коленчатых валов обычно используются в дизельных двигателях, используемых в качестве главного двигателя корабля.

        4. Кованые коленчатые валы

        Кованые коленчатые валы изготавливаются с помощью процесса ковки. Здесь выковывается цельный кусок или блок металла, которому придается форма коленчатого вала. Сборка частей коленчатого вала с помощью таких процессов, как сварка, не требуется.Кованые распределительные валы обычно используются для двигателей, работающих на средних оборотах, таких как генератор. Для тяжелых и громоздких двигателей, таких как двухтактный двигатель, ковочный процесс изготовления коленчатых валов не является предпочтительным. Кованые коленчатые валы сравнительно прочнее литых коленчатых валов. Для повышения прочности кованых коленчатых валов используется процесс индукционной закалки.

        5. Сварные коленчатые валы

        В сварных коленчатых валах все части коленчатого вала, такие как щека кривошипа, шейки и т. д., изготавливаются отдельно, а затем свариваются вместе. Сварные коленчатые валы прочнее по сравнению с другими типами коленчатых валов, но стоимость изготовления довольно высока, поэтому эти типы коленчатых валов не являются предпочтительными для общего применения.

         

        6. Литые коленчатые валы

        Литые коленчатые валы изготавливают литьем из ковкого чугуна. Литые коленчатые валы наиболее часто используются в дизельных и бензиновых двигателях, поскольку они просты в изготовлении и дешевле других типов коленчатых валов.Литой коленчатый вал часто подвергают термической обработке для повышения его прочности на растяжение и снижения скорости износа, тем самым увеличивая срок службы двигателя.

        7. Заготовки коленчатых валов

        Коленчатые валы

        изготовлены из легированной стали 4340, которая обычно состоит из никеля, хрома, алюминия и молибдена. Заготовочные коленчатые валы выгодны тем, что они имеют наименьшее время обработки и способны передавать максимальную мощность на нагрузку.Также такие типы коленчатых валов требуют минимальной балансировки.

        Примеры коленчатого вала

        1. Дизельные двигатели

        Коленчатый вал дизельного двигателя обычно изготавливается ковкой из легированной стали. Для этого сталь сначала нагревают до достаточно высокой температуры и формуют с помощью ковочного штампа. Дизельные двигатели обычно имеют более длинный ход, чем диаметр отверстия, поэтому коленчатые валы, используемые в дизельных двигателях, сравнительно больше.Коленчатые валы из заготовок также можно использовать для улучшения характеристик дизельного двигателя, поскольку они прочнее других типов коленчатых валов.

        2. Электрогенераторы

        Электрические генераторы — еще один пример машин, используемых в повседневной жизни, в которых используется коленчатый вал. Возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное с помощью коленчатого вала. Вращательное движение также используется для привода маховика. Полученная мощность затем используется для перемещения генератора переменного тока по круговой траектории, что позволяет преобразовывать механическую энергию в электрическую.Генерируемая выходная энергия может храниться или использоваться для привода различных электроприборов.

        3. Двигатели внутреннего сгорания

        Коленчатый вал является основой работы двигателей внутреннего сгорания. Он установлен в блоке двигателя. Коленчатый вал соединен с поршнями при помощи шатунов. Основная цель коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания — преобразовать прямолинейное движение поршня во вращательное движение, тем самым обеспечивая прямое соединение мощности с высокими динамическими нагрузками.

        4. Ведущие распределительные валы

        Одним из основных применений коленчатого вала является привод распределительного вала. Коленчатый вал используется для передачи энергии распределительному валу с помощью механизма цепной передачи или механизма ременной передачи. Механические части распределительного вала и коленчатого вала обычно используются в комбинации. Скорость системы, содержащей как распределительный вал, так и коленчатый вал, поддерживается таким образом, что распределительный вал вращается один раз за каждые два оборота коленчатого вала.

        5. Передача мощности на части двигателя

        Коленчатый вал в основном предназначен для передачи мощности на различные части системы двигателя, такие как фазы газораспределения, компрессор кондиционера, топливный насос, водяной насос, генератор переменного тока и многие другие.

        6. Мотоциклы

        Коленчатый вал является важной частью двигателя мотоцикла. Он используется для обеспечения движущей силы, необходимой для перемещения различных частей двигателя, а также для контроля и минимизации вибраций двигателя.Коленчатый вал, используемый в мотоциклах, может быть литым или кованым. Для гоночных велосипедов коленчатый вал изготавливается из легких материалов, таких как алюминий, титан, сплав алюминия и стали и т. д. Материал, используемый для изготовления коленчатого вала мотоцикла, должен иметь плотную массу и должен превосходить по качеству уменьшить вибрации.

        Судовые дизельные двигатели: роль и назначение коленчатого вала

        Введение

        Мы узнали о фундаменте судовых дизельных двигателей, который является опорной плитой, в предыдущей статье.Теперь мы узнаем о другом важном компоненте, а именно о коленчатом валу. Для тех из вас, кто плохо разбирается в технике, позвольте мне объяснить простым языком, что коленчатый вал — это компонент, который преобразует движение поршней цилиндра вверх и вниз в непрерывное вращательное движение, которое передается далее для перемещения карданного вала. в случае судовых дизельных двигателей (или передается на колеса в случае автомобилей).

        Силы, воздействующие на коленчатый вал

        Из-за характера действия существует несколько типов сил, воздействующих на коленчатый вал двигателей, используемых в судовых силовых установках.Вы получите лучшее представление об этих силах, если внимательно посмотрите на изображение, показанное ниже, на котором показаны различные силы скручивания и изгиба.

        Как видно из рисунка, эти силы обусловлены множеством факторов, включая, помимо прочего, вес поршней, нагрузки при сгорании, осевую нагрузку от гребного винта, погруженного в море, сжимающие нагрузки на стенки в журналах и пр.

        Большинство этих сил имеют переменную форму, что приводит к усталости, а материалы, используемые для строительства, должны иметь значительную предельную прочность на растяжение.Помимо этого, другие свойства, необходимые для материала коленчатого вала, — это износостойкость, прочность на растяжение и пластичность.

        Конструкционный материал также зависит от частоты вращения двигателя, а коленчатые валы судовых дизельных двигателей малых оборотов изготовлены из простой углеродистой стали с процентным содержанием углерода от 0,2 до 0,4%, в то время как легированные стали используются для двигателей, имеющих относительно более высокая скорость.

        Диаграмма напряжений конкретного коленчатого вала также поможет показать напряжения в галтели перемычки коленчатого вала Sulzer RND 10 следующим образом:

        Изготовление коленчатого вала

        варьируются в зависимости от типа и размера рассматриваемого коленчатого вала, но было бы полезно знать несколько вещей

        • Полностью собранные коленчатые валы — это те, в которых все различные компоненты спрессованы после отдельного изготовления

        • Полусобранные коленчатые валы — это те, в которых несколько деталей, таких как коленчатый вал и шейки, выполнены из одной детали.

        • Сварные коленчатые валы — это те, в которых коленчатый вал изготавливается путем сварки шейки кривошипа кожуха и половинных цапф.

        • Фланцевая муфта Коленчатые валы состоят из двух частей, соединенных вместе фланцевой муфтой

        О коленчатых валах судовых дизельных двигателей можно узнать гораздо больше, что мы изучим в следующей статье, например, прогибы коленчатого вала.

        Справочные материалы

        Изображение сил на коленчатом валу — Marine Engineering Knowledge by Brian

        Изображение напряжений на коленчатом валу — Sanyal, D.К. (1998) Принципы и практика морских дизельных двигателей . Мумбаи: Публикации Бхандаркара.

        Коленчатые валы поршневых двигателей


        Коленчатый вал находится в положении, параллельном продольной оси картера, и обычно поддерживается коренным подшипником между каждым броском. Коренные подшипники коленчатого вала должны быть жестко закреплены в картере. Обычно это достигается с помощью поперечных ребер в картере, по одному на каждый коренной подшипник.Стенки составляют неотъемлемую часть конструкции и, помимо поддержки основных подшипников, повышают прочность всего корпуса. Картер разделен на две секции в продольной плоскости. Это разделение может быть в плоскости коленчатого вала, так что половина коренного подшипника (а иногда и подшипников распределительного вала) находится в одной части корпуса, а другая половина — в противоположной части. [Рисунок 1] Другой метод заключается в разделении картера таким образом, чтобы коренные подшипники крепились только к одной секции картера, к которой прикреплены цилиндры, тем самым обеспечивая средства снятия секции картера для осмотра, не нарушая регулировка подшипников.Рис. 1. Типовой оппозитный двигатель в разобранном виде на составные узлы На него действует большая часть сил, развиваемых двигателем. Его основное назначение — преобразовать возвратно-поступательное движение поршня и шатуна во вращательное движение для вращения гребного винта. Коленчатый вал, как следует из названия, представляет собой вал, состоящий из одного или нескольких кривошипов, расположенных в определенных точках по его длине.Шатуны или шатуны формируются путем ковки выступов в вал перед его механической обработкой. Поскольку коленчатые валы должны быть очень прочными, их обычно выковывают из очень прочного сплава, такого как хромоникелевомолибденовая сталь.


        Коленчатый вал может быть цельным или составным. На рис. 2 показаны два репрезентативных типа сплошных коленчатых валов, используемых в авиационных двигателях. Четырехрядная конструкция может использоваться как на четырехцилиндровых горизонтально-оппозитных, 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 однорядными, двухрядными или четырехрядными, в зависимости от того, является ли двигатель однорядным, двухрядным или четырехрядным. Рис. 2. Цельные типы коленчатых валов

        На рис. — шейка, шатун и щека шатуна.Противовесы и демпферы, хотя и не являются настоящей частью коленчатого вала, обычно прикрепляются к нему для уменьшения вибрации двигателя.

        Рис. 3. Однозаходный радиальный коленчатый вал двигателя
        Шейка поддерживается коренным подшипником и вращается в нем. Он служит центром вращения коленчатого вала. Он имеет поверхностную закалку для уменьшения износа. Шатун — это часть, к которой крепится шатун.Он смещен от центра основных журналов и часто называется броском. Две щеки кривошипа и шатунная шейка делают бросок. Когда сила прикладывается к шатунной шейке в любом направлении, кроме параллельного или перпендикулярного к центральной линии коленчатого вала и через нее, это заставляет коленчатый вал вращаться. Внешняя поверхность закалена азотированием для повышения износостойкости и обеспечения требуемой опорной поверхности. Шатунная шейка обычно полая. Это уменьшает общий вес коленчатого вала и обеспечивает проход для передачи смазочного масла.На ранних двигателях полая шатунная шейка также служила камерой для сбора шлама, нагара и других посторонних материалов. Центробежная сила выбрасывала эти вещества за пределы камеры и не позволяла им достичь поверхности шатунного подшипника. Из-за использования беззольных масел-диспергаторов в новых двигателях больше не используются шламовые камеры. На некоторых двигателях в щеке коленчатого вала просверливается канал, через который масло из полого коленчатого вала может распыляться на стенки цилиндров. Щека кривошипа соединяет шатунную шейку с коренной шейкой.В некоторых конструкциях щека выходит за пределы шейки и несет противовес для балансировки коленчатого вала. Щека кривошипа должна иметь прочную конструкцию, чтобы обеспечить требуемую жесткость между шатунной шейкой и шейкой.

        Во всех случаях тип коленчатого вала и количество шатунных шеек должны соответствовать расположению цилиндров двигателя. Положение кривошипов на коленчатом валу по отношению к другим кривошипам того же вала выражается в градусах.

        Простейший коленчатый вал — одноходовой или 360°.Этот тип используется в однорядном радиальном двигателе. Он может быть построен из одной или двух частей. При использовании этого типа коленчатого вала предусмотрены два коренных подшипника (по одному на каждом конце). Двухходовой или 180-градусный коленчатый вал используется на двухрядных радиальных двигателях. В двигателе радиального типа предусмотрен один ход на каждый ряд цилиндров.


        Чрезмерная вибрация в двигателе приводит не только к усталостному разрушению металлических конструкций, но и к быстрому износу подвижных частей. В некоторых случаях чрезмерная вибрация вызвана неуравновешенным коленчатым валом.Коленчатые валы сбалансированы для статической и динамической балансировки. Коленчатый вал статически уравновешен, когда вес всей сборки шатунов, щечек кривошипа и противовесов уравновешен вокруг оси вращения. При проверке на статическую уравновешенность его помещают на две кромки ножей. Если вал имеет тенденцию поворачиваться в каком-либо одном положении во время испытания, он не находится в статическом равновесии.

        Коленчатый вал является динамически сбалансированным, когда все силы, создаваемые вращением коленчатого вала, и импульсы мощности уравновешиваются внутри себя, так что при работе двигателя возникает небольшая вибрация или она вообще отсутствует.Для снижения вибрации до минимума во время работы двигателя на коленчатый вал встроены динамические демпферы. Динамический демпфер — это просто маятник, прикрепленный к коленчатому валу так, что он может свободно двигаться по малой дуге. Он встроен в узел противовеса. Некоторые коленчатые валы включают два или более таких узла, каждый из которых прикреплен к разной щеке кривошипа. Расстояние, которое проходит маятник, а значит, и частота его колебаний, соответствует частоте силовых импульсов двигателя.Когда возникает частота вибрации коленчатого вала, маятник колеблется не синхронно с вибрацией коленчатого вала, тем самым сводя вибрацию к минимуму.

        Конструкция динамического демпфера, используемого в одном двигателе, состоит из подвижного стального противовеса с прорезями, прикрепленного к щеке кривошипа. Два стальных штифта в форме катушек входят в прорезь и проходят через увеличенные отверстия в противовесе и щеке кривошипа. Разница в диаметре между штифтами и отверстиями обеспечивает эффект маятника.Аналогия функционирования динамического демпфера показана на рисунке 4.

        Рисунок 4.

        Добавить комментарий

        Ваш адрес email не будет опубликован.