Коленчатый вал назначение: то, что делает двигатель двигателем

Содержание

Назначение и устройство коленчатого вала – понятными словами о детали

Даже непрофессиональный механик в двух словах знает назначение и устройство коленчатого вала, так как он является очень важным конструктивным элементом двигателя внутреннего сгорания. Именно в его функции входит воспринимать возвратно-поступательные движения поршней и передавать их в виде крутящего момента вспомогательным агрегатам, а также ротору тягового генератора.

Назначение и устройство коленчатого вала – основные узлы

Зная, для чего нужен коленвал, можно утверждать, что на него в процессе работы воздействуют и крутящие, и изгибающие силы, поэтому для того чтобы он не вышел из строя раньше заданного времени, его износостойкость должна быть высокой. Именно с этой целью такие детали чаще всего изготавливают из высокопрочных легированных сталей, еще встречаются и литые коленчатые валы, изготовленные из высокопрочного чугуна и закаленные токами высокой частоты. Коленвалы бывают без противовесов и с двойным противовесом.

Расположена эта деталь непосредственно в двигателе автомобиля, и его конструкция напрямую зависит от движка. Однако, несмотря на это, в конструкциях абсолютно всех коленчатых валов наблюдается много общего. Так из чего состоит коленвал? В качестве опоры выступают коренные шейки, в основном, применяется конструкция с четырьмя опорами, но встречаются и трехопорные. В шестицилиндровых двигателях расположены валы, у которых семь опор. Для того чтобы деталь была уравновешена, необходим противовес, а если диаметры цилиндров небольшие, тогда применяется одинарный противовес. Благодаря им обеспечивается плавная работа всего двигателя.

Из чего состоит коленвал – вспомогательные механизмы

Выяснив, для чего служит коленчатый вал и какие силы на него действуют, становится понятным, почему сопряжения между щеками и шатунными шейками делаются немного закругленными, это предотвращает преждевременное разрушение. Между двумя щеками располагается шатунная шейка, которая называется коленом, ее предназначение – обеспечивать равномерность воспламенения, уравновешенность движка, минимальные изгибающие моменты и крутильные колебания.

Подшипники скольжения обеспечивают вращение шатунов и коленвала в опорах. На крайней или же средней коренной шейке устанавливается упорный подшипник скольжения, в его задачи входит предотвращение осевых перемещений детали. Учитывая количество деталей, которые должны четко работать все вместе, нетрудно догадаться, как тщательно балансируется эта деталь в процессе изготовления, но все равно иногда обнаруживается дисбаланс, правда, происходит это еще на этапе испытаний, и в продажу такой агрегат не попадет.

Как работает коленвал – взгляд изнутри

Принцип работы коленчатого вала заключается в следующем. В момент максимального удаления поршня щеки и шатун коленвала вытягиваются в одну линию. В это время в цилиндрах начинает гореть топливо, и, соответственно, выделяются горючие газы, которые перемещают поршень по направлению к коленвалу. Вместе с ним также перемещается и шатун, нижняя головка которого поворачивает относительно своей оси коленчатый вал. Как только он развернется на 180°, шатунная шейка начинает движение в обратном направлении, таким образом, перемещается и поршень.

Получается следующая картина: поршень равномерно то удаляется, то приближается к детали, крайние точки поршня называются «мертвыми», так как в этих положениях его скорость равна нулю. Таким образом, мы разобрались, как работает коленчатый вал.

Немаловажную роль играет и система смазки в детали. От общей магистрали к опорам коренных шеек обеспечивается подвод масла, которое подается под давлением. Далее по специальным каналам, расположенным в щеках, это масло подается к шатунным шейкам. Благодаря масляной пленке, повышается износостойкость данных элементов. Кроме того, благодаря давлению масла можно проверить, нуждаются ли шейки коленчатого вала в замене. Определившись, для чего нужен коленчатый вал, можно смело утверждать, что он занимает одну из ведущих позиций среди деталей двигателя.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Коленчатый вал и его назначение

Подробно рассмотрим принцип работы коленчатого вала.

Среди всех элементов конструкции двигателя внутреннего сгорания именно коленчатый вал считается наиболее важным и дорогостоящим. И это неудивительно, ведь довольно трудно найти более ответственный элемент, чем

коленчатый вал. Именно данный элемент ответственен за процесс преобразования в крутящий момент возвратно-поступательного движения поршней.

Восприятие переменных нагрузок, возникающих в результате действия сил давления газа, вращающихся и движущихся масс и их сил инерции – одна из важнейших задач, которая решается исключительно благодаря данному элементу конструкции. Коленчатый вал является цельным элементом конструкции, потому правильнее будет дать ему название “деталь”. Методы ковки стали либо литья чугуна – вот главные способы изготовления этой детали. Стоит отметить, что турбированные, а также дизельные силовые установки оснащаются коленчатыми валами из наиболее прочных видов стали, и они являются более надежными.

Схема коленчатого вала.

Рассмотрев конструкцию вала, можно увидеть, что эта деталь соединяет воедино шатунные(6) и коренные шейки(9), которые, в свою очередь, объединяются друг с другом при помощи щек(5). По количеству шеек коренные опережают шатунные на один элемент, а сам вал с подобной компоновкой называется “полноопорный”. В сравнении с шатунными шейками, коренные обладают большим диаметром. Противовес(4) является естественным продолжением щеки(5) в направлении, противоположном шатунной шейке. Основной задачей противовесов является создание условий для уравновешивания веса поршней и шатунов, что напрямую влияет на работу силовой установки, делая ее более плавной и размеренной.

Между щеками находится шатунная шейка, и она носит название “колено”. Расположение колен напрямую зависит от нескольких факторов, среди которых: количество цилиндров, порядок их работы, расположение, а также тактность силовой установки. Уравновешенность мотора обеспечивается за счет положения колен. Кроме того, от данного фактора зависит равномерность воспламенения, изгибающие моменты и наименее возможные крутильные колебания.

Шатунная шейка является важнейшей опорной поверхностью для

шатунов. В V-образной силовой установке коленчатый вал создается при помощи специальных шатунных шеек удлиненной формы. На этих шейках и основывается пара шатунов правого и левого ряда цилиндров. На определенных валах таких двигателей спаренные шейки шатунов несколько сдвинуты друг против друга под углом в 18 градусов, за счет чего и обеспечивается равномерное воспламенение (данная технология более известна под названием Split-pin).

Переход к щеке от шейки считается элементом, который наиболее подвержен нагрузкам среди всех элементов конструкции коленчатого вала. Чтобы добиться снижения концентрации напряжения, переход к щеке от шейки создается с определенным радиусом закругления, который также известен как галтель. За счет галтелей длина коленчатого вала способна увеличиваться, а чтобы уменьшить длину вала, эти галтели создают с углублением в шейку либо щеку.

Подшипники скольжения – еще один важный элемент, ведь они обеспечивают вращение в шатунных шейках шатунов, а вала – в опорах. Роль подшипников выполняют специальные, произведенные из прочной стальной ленты разъемные вкладыши. На эту же ленту наносится антифрикционный слой. Но почему вкладыши не проворачиваются вокруг шейки? Все потому, что они надежно фиксируются в опоре благодаря наличию выступа. Чтобы недопустить лишних перемещений вала, применяется упорный подшипник скольжения. Этот подшипник устанавливается на крайней, либо средней шейке.

Схема системы смазки.

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

С коленчатого вала мощность отбирается с хвостовика, заднего конца, а к этому концу прикрепляется маховик. Спереди на конце вала (его также называют носком) имеются посадочные места, и на этих местах закрепляется звездочка (шестерня) привода распределительного вала, специальный гаситель крутильных колебаний (во многих, но не во всех конструкциях) и шкив привода вспомогательных агрегатов. Гаситель представляет собой 2 диска, которые крепятся друг к другу при помощи материала, обладающего высокой степенью упругости (резина, пружина и силиконовая жидкость). Благодаря данному упругому материалу происходит поглощение вибраций вала через внутреннее трение.

Что такое коленчатый вал (коленвал) видео, лекция:

Графическое видео о процессе работы коленвала:

Как изготавливают коленчатый вал (видео):

Коленчатый вал — что это такое

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

1. Что такое коленчатый вал, его основные задачи?

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

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

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

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

2. Материалы, из которых изготовлен коленчатый вал.

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

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

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

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

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

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

3. Конструкция коленчатого вала.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4. Обслуживание коленчатого вала.

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

Снятие коленчатого вала производится в такой последовательности:

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

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

3. Снимаются крышки коренных подшипников.

4. Поднимается коленвал, а заднее уплотнительное кольцо снимается.

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

После снятия производится проверка коленчатого вала.

Алгоритм проверки коленчатого вала:

1. Промыть бензином все составляющие и просушить деталь.

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

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

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

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

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

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

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

9. Сменить и обжать набивку заднего уплотнения коленвала.

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

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

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

Коленчатый вал это перегнутый много раз стержень и всунутый в блок

Первая деталь, которую я научился узнавать, учась в автошколе, был коленчатый вал.

Вот и мы сегодня поговорим о назначении и конструктивных особенностях коленчатого вала, а также о материалах из которых его делают.

Коленчатый вал. Назначение

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. 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.

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 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.

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.

И до скорой встречи.

Коленвал: разновидности, диагностика и ремонт неисправностей

Коленчатый вал — ключевой узел кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Благодаря коленвалу возвратно-поступательные движения поршней преобразуются в механическое вращение. Суть коленвала — это кривошип, который совершает вращательные движения вокруг одной неподвижной оси. Удвоенный радиус кривошипа равен длине хода поршня. Шатунные шейки расположены под такими углами, что цилиндры работают попарно, но немного опережают друг друга. По такому принципу устроен коленчатый вал.

Кривошипно-шатунный механизм

Изготавливают коленвалы из высокопрочных сталей или чугуна методом литья, ковки, механической обработки. По причине высокой степени сжатия к коленвалу дизельного двигателя предъявляют более высокие требования по прочности. В остальном коленвал дизеля по строению не отличается от вала бензинового двигателя. Коленчатый вал из стали, особенно выточенный на станке, имеет высокую стоимость, поэтому чугунные коленвалы получили более широкое распространение.

Изготовление коленвала из стали на токарно-фрейзерном станке

Устройство коленвала

Коленчатый вал состоит из плоских проточенных пластин с противовесами (так называемых «щек»), которые соединены между собой «шейками». Противовесы необходимы, чтобы гасить возвратно-поступательные движения поршней и стабилизировать вращение вала.

На некоторых современных двигателях для дополнительной стабилизации применяются балансирные валы со смещенным центром тяжести и приводом от коленчатого вала. Они вращаются в разные стороны, помогая уравновешивать движения поршней.

Кривошипно-шатунный механизм с дополнительным блоком балансиров

В V-образных и W-образных двигателях шатуны из противоположных цилиндров давят на соединенные между собой шейки. Это позволяет обеспечить более равномерную работу двигателя, уменьшить его габариты. В рядных двигателях каждый шатун закреплен на отдельной шейке с балансирами.

Кривошипно-шатунный механизм рядного четырехцилиндрового двигателя со стандартными шейками и балансирами

Коленчатый вал двигателя V6 c раздвоенной смежной шатунной шейкой

Шейки коленвала имеют цилиндрическую форму с шлифованной поверхностью. По оси вала располагаются коренные шейки, по оси шатунов — «шатунные шейки». Трущиеся пары коленвала, как правило, устанавливаются на подшипниках скольжения. Для предотвращения продольных смещений вала предусмотрены опорные подшипники, их также называют полукольца коленвала.

Коленчатый вал расположен в блоке цилиндров в ответных посадочных местах «постели коленвала». На коленчатом валу расположен хвостовик для крепежа звездочки привода ГРМ, шкива генератора и водяной помпы. На обратной части вала закреплен фланец для крепежа маховика. Во фланце устанавливается подшипник качения, в него заходит первичный вал КПП. Внутри коленчатых валов расположены каналы для принудительной смазки вкладышей шеек, шатунов и цилиндропоршневой группы. Конструктивное исполнение коленчатых валов зависит от компоновки цилиндров, их количества. На коленвал могут устанавливаться ведущие шестерни для различного оборудования, например, маслонасоса.

Устройство коленвала

Неисправности коленчатых валов

Рассмотрим типичные неисправности коленчатых валов:

  • течи сальников коленчатого вала;
  • «масляное голодание» рабочих поверхностей;
  • механические повреждения коленчатых валов;
  • естественный физический износ;
  • ненормальный повышенный физический износ.

Как правило, первое, с чем сталкиваются автомобилисты, — это течь масла из-под резиновых уплотнений (сальников коленвала). Это широко распространенная проблема на двигателях с пробегом. Подтекающий сальник требует замены. В некоторых случаях замена масла на более вязкое поможет остановить течь на какое-то время.

Сальник коленвала требующий замены

Для коленчатых валов, как и для других деталей двигателя, наиболее опасно «масляное голодание». Причиной может быть поломка маслонасоса, забитый канал подачи масла, низкий уровень масла в двигателе. Это приводит к повышенному трению подшипников, нагреванию элементов. Дальнейшая эксплуатация двигателя в таком режиме приведет к его перегреву, полному заклиниванию и к капитальному ремонту. «Клин» на ходу может привести к критическим повреждениям вала или других узлов двигателя.

Вода и топливо попадая в масло меняют его хим. состав и степень вязкости. Причиной может быть значительный износ цилиндропоршневой группы, нарушенная структура прокладок, микротрещины в блоке двигателя или ГБЦ.

Повреждения шейки шатуна по причине отсутствия смазки

Со временем шейки и подшипники подвергаются износу, увеличивается допустимый зазор, появляется люфт коленвала, это приводит к возрастанию вибраций, двигатель начинает «стучать». Характерный стук двигателя — критичный сигнал. При его появлении необходимо прекратить движение и срочно обратиться в автосервис. Если коленчатый вал разбалансирован или смонтирован неправильно, может возникнуть повышенный ненормальный износ контактных поверхностей.

Ремонт коленвала

Ремонт или замена коленчатого вала — процесс трудоемкий. Как правило, он требует практически полной разборки двигателя, осмотра и дефектовки всех его узлов и механизмов. Коленчатый вал снимают и измеряют осевые биения. В случае допустимой выработки поверхности шеек и шатунов коленчатого вала пришлифовывают под ремонтные размеры подшипников. Постель с выработкой тоже подлежит механической обработке с «одной установкой» на специальном станке. Расточка коленвала позволяет установить вкладыш следующего ремонтного размера.

Проточка постели коленчатого вала

Шлифовка коленчатого вала

Размеры шеек имеют ремонтные допуски. Простая шлифовка коленвала не поможет в случае, если износ или повреждения слишком сильные. Коленчатый вал — деталь недешевая, а если речь идет, например, о крупногабаритной сельхозтехнике, сумма будет внушительной. Даже сильно изношенные поверхности трения можно восстановить. Толщина выработки компенсируется с помощью наплавки электросваркой под флюсом, плазменного напыления твердых сплавов, газотермичекого напыления и др. Затем коленвал шлифуется, «доводится» до необходимых ремонтных размеров. Это технологически сложный процесс, его лучше доверить специалистам.

Автоматизированное газо-термическое напыление шеек и балансиров коленчатого вала

Качественно выполненное восстановление и шлифовка коленвала может обеспечить 100% ресурса его работы. Следует учитывать, что с увеличением ремонтного размера коленчатый вал может сместиться со своего заводского посадочного места. Потребуется точная установка коленвала с подборкой вкладышей. Коленвал с критическими повреждениями или осевым искривлением придется поменять.

Как проверить коленвал? Опытные автомобилисты могут определить характерный стук коленчатого вала на слух, используя медицинский стетоскоп. При плановых ТО можно снять поддон, визуально осмотреть коленчатый вал на предмет трещин и сколов и с помощью щупа выполнить контроль зазоров между полукольцами.

Замер осевых смещений коленвала с помощью щупа

Комплект измерительных стальных пластин щупов

Повышенное содержание металлической стружки в фильтре и поддоне указывает на износ пар трения. В таких случаях нужно срочно найти причину образования такой стружки.

Диаметр шеек коленвала можно измерить обычным микрометром. Параметры разбалансировки, биений и осевых люфтов коленчатых валов определяют с помощью специальных индикаторов. Для этого нужно либо разместить вал на специальный стенд или станок, либо установить индикатор с магнитным штативом на блок двигателя. Замер выполняется при вращении.

Стенд с установленным индикатором часового типа для замера биений коленчатого вала

Индикатор часового типа, установленный на блок двигателя

Для определения зазора между шейками коленчатого вала и подшипниками применяют калиброванную пластиковую проволоку и бумажный шаблон со специальной шкалой. Способ довольно прост и доступен. Кусочек проволоки устанавливают на обезжиренную поверхность шейки коленчатого вала. Для ее фиксации можно применить небольшое количество густой смазки. Затем шейка накрывается подшипником и крышкой. Крышки обтягиваются, проволока внутри раздавливается на плоскости шейки (резьбовые соединения нужно затягивать динамометрическим ключом). Болты раскручивают и снимают крышку. Далее остается измерить ширину расплющенной полоски шаблоном. Значение будет соответствовать достаточно точному значению зазора.

Измерение зазоров между шейкой и подшипником с помощью калиброванной проволоки и шаблона

Замена коленвала

Итак, как снять коленвал? Для этого потребуется полная разборка двигателя.
Для замены необходимо:

  • стандартный набор инструментов;
  • динамометрический ключ;
  • фиксатор коленвала MR 1-233.

Снятие коленвала возможно выполнить после демонтажа двигателя и установки его на ремонтный стенд, узлов ГРМ, оборудования двигателя, ГБЦ, шатунов и поршней.

Схема сборки и установки в блок двигателя коленчатого вала Skoda OCTAVIA TDI 1996-2002 г.в 1,9,1315,17 — болты крепежные, 3 — фланец, передний прижимной, 4 — вкладыш подшипника, 5 — звездочка цепной передачи, 6 — коленчатый вал, 7 — вкладыш подшипника, 8 — полукольца коленвала, 10 — крышка подшипника, 11 — установочный штифт, 12 — колесо датчика, 2 — уплотнительное кольцо (сальник), 14 — маховик и ведущий диск, 16 — промежуточная пластина, 18 — уплотнительная прокладка (с сальником).

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.

Схема проверки установочного штифта 1-колесо положения коленвала, 2-болты крепежа,3- установочный штифт а = 2,5…3,0 мм

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

Существует целый ряд концепций двигателей внутреннего сгорания, в которых коленчатый вал и шатуны заменены на другие узлы. На сегодняшний день коленчатый вал со стандартной компоновкой оптимально подходит для крупносерийного производства, а «безшатунные» двигатели — единичные экспериментальные экземпляры.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

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 — 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 коленчатого вала 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 фундаментного болта 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 сбалансировать 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 на кривошипе 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 выстраивает два больших конца, поэтому оба поршня движутся вверх и вниз одновременно — 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.

     

    Автозапчасти | Что такое коленчатый вал?

    При обсуждении компонентов двигателя нельзя не упомянуть коленчатый вал, поскольку он является неотъемлемой частью любой модели двигателя.

    Итак, что такое коленчатый вал?

    Коленчатый вал — это часть двигателя, которая преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение. Поршни совершают повторяющиеся линейные движения вверх и вниз, и роль коленчатого вала заключается в преобразовании этого возвратно-поступательного движения во вращение.

    Шатуны соединяют поршни с валом, который, в свою очередь, приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом. Без коленчатого вала автомобиль не сдвинется ни на дюйм даже при работающем двигателе.

    Какие части коленчатого вала?

    Как следует из названия, коленчатый вал двигателя представляет собой вал, состоящий из шатунов, шатунных шеек и комплекта кривошипов. Другими частями являются коренная шейка подшипника, шатунная шейка, масляные каналы и противовесы, а также маховик, прикрепленный к концу коленчатого вала.

    Давайте посмотрим, как каждая из этих частей влияет на работу коленчатого вала в целом.

    1. Шатун  — также известный как шатунная шейка, к которому крепится нижний конец шатуна. Поскольку большинство автомобильных двигателей имеют четыре или более цилиндров, шатунная шейка, следовательно, обслуживает более одного цилиндра. Например, в двигателе V6 шатунная шейка работает либо с одним, либо с двумя цилиндрами в зависимости от конструкции. С другой стороны, в радиальном двигателе каждая шатунная шейка обслуживает весь ряд цилиндров.
    2. Шатун  — он же шатун, он соединяет поршень с коленчатым валом. Наряду с кривошипом шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение. Шток вращается с обоих концов и передает силы сжатия и растяжения от поршня.
    3. Коренная шейка  — в блоке двигателя коленчатый вал установлен на опорных шейках. Количество коренных подшипников в двигателе зависит от его конструкции.
    4. Шатунная шейка  — определяет ход двигателя.В свою очередь, ход поршня и количество цилиндров определяют объем двигателя. Радиус кривошипа можно измерить, взяв расстояние от центра шатунной шейки до шейки коренного подшипника.
    5. Противовесы коленчатого вала  — большинство двигателей, особенно двигатели V, имеют нежелательную вибрацию, и противовесы на коленчатом валу необходимы для противодействия колебательным движениям. Противовесы уравновешивают вес поршня и шатунов, выравнивают моменты и снижают вибрации.
    6. Масляные каналы  — снабжают маслом шатунные и коренные опоры, а шатунные шейки смазываются от коренных подшипников через масляный канал в коленчатом валу.

    Функции коленчатого вала: как работает коленчатый вал?
    Преобразует прямолинейное движение во вращательное

    В нашем вводном разделе мы уже говорили об основной функции коленчатого вала, а именно о преобразовании возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение в поршневом двигателе.

    Вот как работает коленчатый вал:

    • Части длины вала смещены для формирования бросков. К этим броскам крепятся шатуны.
    • Когда поршни двигаются вперед и назад, шатуны заставляют коленчатый вал вращаться и передают результирующее вращательное движение колесам.

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

    Удерживает маховик на месте

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

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

    Приводит и соединяет другие детали двигателя

    Помимо этого, коленчатый вал помогает приводить в движение другие компоненты двигателя автомобиля, включая распределительный вал, масляный и водяной насосы.

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

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

    История коленчатого вала

    Историческое прошлое коленчатого вала как основной вращающейся части двигателя заслуживает особого внимания. Или так мы думаем, следовательно, этот раздел.

    Рассмотрим происхождение как коленчатого вала, так и кривошипно-шатунного механизма независимо друг от друга. Вот они:

    Кривошипный механизм

    Династия Хань между 202 г. до н.C. и 220 г. н.э. увидели введение ручных кривошипов. Кривошип широко использовался в сельском хозяйстве и промышленности, но, что любопытно, он не применялся для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот.

    Между тем, изучение Римской империи показало, что кривошипы различной формы были разработаны и использовались для выполнения различных задач между 2 и 6 веками. В 5 -м веке кельтиберы использовали навесную ручку ручной мельницы, которая работала как кривошип.

    В средневековой Европе ранние работы, датируемые периодом между 10 и 13 веками, изображали кривошипы, используемые во вращающихся колесах. В 15 годах в арбалетах использовались кривошипно-реечные устройства, называемые кранкинами, для увеличения силы. Примерно в то же время кривошипные катушки использовались в текстильной промышленности для намотки мотков пряжи.

    Коленчатый вал

    В «Книге гениальных устройств» братья Бану Муса рассказали о нескольких гидравлических устройствах, в которых использовался автоматический кривошип.Два из этих устройств имели действие, похожее на действие коленчатого вала.

    Кривошип, однако, не поддерживал полное вращение и требовал модификации, чтобы полностью работать как коленчатый вал. Арабский инженер Аль-Джазари рассказал о системе кривошипа и шатуна в двух своих водоподъемных машинах, а историк Дональд Хилл считает, что он изобрел коленчатый вал.

    На иллюстрации гребной лодки, сделанной итальянским врачом и изобретателем Гвидо да Виджевано, показаны составные кривошипы и зубчатые колеса, которые американский историк Линн Таунсенд идентифицировала как прототип коленчатого вала.Леонардо да Винчи и голландский фермер Корнелис Корнелисун также описали его как коленчатый вал.

    Корнелис придумал ветряную лесопилку, в которой использовался коленчатый вал. Коленчатый вал преобразовал вращение ветряной мельницы в возвратно-поступательное движение, приводящее в движение пилу, что противоположно тому, что делает коленчатый вал двигателя автомобиля.

    Когда Европа вступила в период промышленного развития, конструкции машин, в которых использовались кривошипы и шатуны, стали популярными и широко распространенными.

    До 1930-х годов фонографы поставлялись с рукоятками для заводки часовых двигателей. До изобретения электрических стартеров двигатели внутреннего сгорания запускались с помощью рукоятки.

    Вот так, ребята! Мы надеемся, что сегодня вы узнали немного больше о коленчатом валу двигателя вашего автомобиля. Для получения ссылок на другие статьи о автомобильных запчастях не стесняйтесь просматривать нашу библиотеку. Для автозапчастей, которые вам нужны и которые вам трудно найти, вы можете воспользоваться нашим искателем автозапчастей . Его можно использовать бесплатно, так что попробуйте прямо сейчас!

    Сэм О

    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 коленчатого вала.

    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.е., они 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. Переднее масляное уплотнение

    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 производства 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 прямую связь 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.

    Конструкция и функция коленчатого вала, используемого в двигателе внутреннего сгорания

    Коленчатый вал – одна из важнейших частей двигателя внутреннего сгорания.Основная функция коленчатого вала заключается в преобразовании линейного движения поршня во вращательное движение.

    Возможно, вы много раз слышали эти слова или видели эти части. Но что именно вы знаете об этих инженерных деталях?

    Если вы что-то знаете, то эта статья освежит ваши знания. Если вы ничего не знаете, то вы в правильном месте.

    Приведенное ниже описание познакомит вас с коленчатым валом, используемым в двигателе внутреннего сгорания .

    Вы также можете посмотреть и подписаться на наш канал YouTube с обучающими видео по инженерным наукам, нажав здесь https://goo.gl/4jeDFu  

    • Подробная информация о коленчатом вале, используемом в двигателе внутреннего сгорания

    В многоцилиндровом двигателе используется более сложный коленчатый вал двигателя, в то время как в малом двигателе достаточно простой конструкции.

    Кривошип или шатунная шейка, к которой прикреплен большой конец шатуна, завершают преобразование между двумя движениями.Это дополнительная опорная поверхность, ось которой смещена относительно оси кривошипа.

    Маховик или шкив коленчатого вала крепится на кривошипе для накопления вырабатываемой энергии и использования для дальнейшей работы. Маховик также уменьшит характеристику пульсации четырехтактного двигателя.

    Для плавной работы двигателя без вибраций коленчатый вал установлен в коренном подшипнике. Количество подшипников двигателя зависит от различных факторов, таких как конструкция двигателя, количество цилиндров, конструкция коленчатого вала и т. д.

    Но всегда используются как минимум два таких подшипника, один на приводной стороне, а другой на неприводной стороне. Если все работает нормально, то двигатель редко требуется замена подшипника.

    В общем, коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя имеет три коренные шейки, четыре шатунных шейки, четыре противовеса и две шейки кривошипа.

    Противовес снижает изгибающую нагрузку на коленчатый вал, а 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 и валом или между соседними шатунными шейками. Он также известен как кривошипный рычаг.

    Сальник коленчатого вала предназначен для предотвращения утечки смазочного масла из картера.

    В двигателе можно использовать кривошипы трех разных типов».

    Эти типы кривошипов используются уже давно и используются во многих дизельных и бензиновых двигателях.Как следует из названия, они изготавливаются из ковкого чугуна методом литья.

    Они довольно дешевы в изготовлении и отлично работают, поэтому производители часто выбирают их.

    Плоский кривошип — это кривошип, шейки которого расположены на 180 градусов друг от друга, что характерно для всех рядных четырехцилиндровых двигателей. В то время как кривошип с поперечной плоскостью, с другой стороны, нуждается в пресс-форме из нескольких частей, потому что шейки и противовесы несимметричны.

    Литые кривошипы могут быть закалены пламенем для повышения износостойкости в определенных местах.

    Это более прочный коленчатый вал, чем литой кривошип. Они чаще встречаются в двигателях с более высокими нагрузками и входят в стандартную комплектацию некоторых 16-вольтовых двигателей.

    Кованая рукоятка делается совсем по другому. Набор штампов обрабатывается до приблизительной формы кривошипа.

    Эти штампы для установки в очень большой гидравлический пресс с усилием зажима в несколько тонн. Горячий стержень из сплава высококачественной стали помещают на нижнюю матрицу и матрицу закрывают.

    После закрытия штампов металл очень плотно сжимается.Затем материал уплотняется и выравнивается лучше, чем в процессе литья.

    Шатуны этого типа также закалены, как и литые, но с использованием индукционной закалки.

    Кривошипные шатуны

    — это лучший тип шатунов, которые вы можете использовать в своем двигателе, если вы хотите получить от него максимальную отдачу.

    Сталь

    4340 обычно используется для изготовления кривошипов такого типа. Он содержит никель, хром, алюминий и молибден среди других элементов.

    Эти кривошипы популярны из-за минимального времени обработки коленчатого вала.Они также требуют минимальной балансировки из-за однородного состава материала.

    Обычно изготавливается из углеродистой стали, никель-хромовой или другой легированной стали.

    Легирующими элементами углеродистой стали являются марганец, хром, молибден, кремний, кобальт, ванадий. Иногда также используются алюминий и титан.

    Если ваш выбор основан на приведенной выше информации, вам вряд ли потребуется частый ремонт или замена коленчатого вала.

    Помимо этой информации, вам предлагается прочитать кое-что еще снизу инженерные книги

    Итак, здесь вы найдете лучшие технические ресурсы для получения дополнительной информации

    Чтобы получить более подробную информацию по теме, я также рекомендую прочитать

    Если вам понравился пост, поделитесь им с друзьями, а также в социальных сетях.Нажмите на колокольчик, чтобы подписаться

    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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.