Коленчатый вал
Коленчатый вал – один из наиболее ответственных и дорогостоящих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент. Коленчатый вал воспринимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов, а также сил инерции движущихся и вращающихся масс.
Коленчатый вал двигателя, как правило, цельный конструктивный элемент, поэтому правильно его называть деталью. Вал изготавливается из стали с помощью ковки или чугуна путем литья. На дизельных и турбированных двигателях устанавливаются более прочные стальные коленчатые валы.
Схема коленчатого вала
Конструктивно коленчатый вал объединяет несколько коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щеками. Коренных шеек, как правило, на одну больше, а вал с такой компоновкой называется полноопорным. Коренные шейки имеют больший диаметр, чем шатунные шейки. Продолжением щеки в противоположном от шатунной шейки направлении является противовес.
Противовесы уравновешивают вес шатунов и поршней, тем самым обеспечивают плавную работу двигателя.
Шатунная шейка, расположенная между двумя щеками, называется коленом. Колена располагаются в зависимости от числа, расположения и порядка работы цилиндров, тактности двигателя. Положение колен должно обеспечивать уравновешенность двигателя, равномерность воспламенения, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты.
Шатунная шейка служит опорной поверхностью для конкретного шатуна. Коленчатый вал V-образного двигателя выполняется с удлинёнными шатунными шейками, на которых базируется два шатуна левого и правого рядов цилиндров. На некоторых валах V-образных двигателей спаренные шатунные шейки сдвинуты относительно друг друга на угол 18°, что обеспечивает равномерность воспламенения (технология носит название Split-pin).
Наиболее нагруженным в конструкции коленчатого вала является место перехода от шейки (коренной, шатунной) к щеке. Для снижения концентрации напряжений переход от шейки к щеке выполняется с радиусом закругления (галтелью).
Галтели в совокупности увеличивают длину коленчатого вала, для уменьшения длины их выполняют с углублением в щеку или шейку.
Вращение коленчатого вала в опорах, а шатунов в шатунных шейках обеспечивается подшипниками скольжения. В качестве подшипников применяются разъемные тонкостенные вкладыши, которые изготавливаются из стальной ленты с нанесенным антифрикционным слоем. Проворачиванию вкладышей вокруг шейки препятствует выступ, которым они фиксируются в опоре. Для предотвращения осевых перемещений коленчатого вала используется упорный подшипник скольжения, который устанавливается на средней или крайней коренной шейке.
Схема системы смазки
Коренные и шатунные шейки включены в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. К каждой опоре коренной шейки обеспечивается индивидуальный подвод масла от общей магистрали. Далее масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам.
Отбор мощности с коленчатого вала производится с заднего конца (хвостовика), к которому крепится маховик.
На переднем конце (носке) коленчатого вала располагаются посадочные места, на которых крепятся шестерня (звездочка) привода распределительного вала, шкив привода вспомогательных агрегатов, а также в ряде конструкций – гаситель крутильных колебаний. По конструкции это два диска и соединяющий их упругий материал (резина, силиконовая жидкость, пружина), который поглощает вибрации вала за счет внутреннего трения.
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы — Autodromo
Без рубрики
Автор admin На чтение 3 мин Просмотров 1.9к. Опубликовано
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.
Содержание
- Устройство коленчатого вала
- Принцип действия коленчатого вала
- Процесс смазки коленчатого вала
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.
Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?
Вы здесь
Главная | Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?
Что делает коленчатый вал?
Коленчатый вал двигателя проходит внутри нижней части двигателя автомобиля и преобразует вертикальное движение поршней в горизонтальное вращательное движение, которое в конечном итоге приводит в движение колеса через коробку передач.
Коленчатые валы существуют сотни лет, они использовались на водяных мельницах и лесопилках. В конечном итоге они стали заметными в гребных лодках, превращая энергию паровых поршней во вращательную энергию для гребных колес.
В современных автомобилях коленчатый вал состоит из равномерно расположенных «бросков» (их четыре в четырехцилиндровом двигателе, , как показано ниже ), которые прикреплены к днищу поршней с помощью шатунов. Эти «броски» смещены от оси коленчатого вала, что и создает энергию вращения.
Коленчатый вал прикреплен к двигателю большими подшипниками на обоих концах. Он соединяется с маховиком, а через него и со сцеплением.
При включенном сцеплении энергия вращения коленчатого вала передается через коробку передач и далее через дифференциал на карданные валы, прикрепленные к колесам, что создает способность автомобиля двигаться.
Распределительный вал и коленчатый вал
Распределительный вал расположен в верхней части двигателя и приводится в движение коленчатым валом через зубчатую цепь или зубчатый ремень.
Распределительный вал (их может быть до четырех на двигатель, , хотя на приведенной ниже схеме коленчатого вала показаны два ) имеет кулачки по всей длине, которые работают с клапанным механизмом (который состоит из толкателя, толкателя клапана, пружины клапана, клапана и толкатель или коромысло) для облегчения поступления воздуха и топлива в камеру сгорания и выхода выхлопных газов после части рабочего такта цикла двигателя внутреннего сгорания.
Вращающиеся кулачки распределительного вала открывают и закрывают клапаны двигателя. Лепестки различаются по размеру и форме от двигателя к двигателю, чтобы регулировать продолжительность открытия клапана и насколько. Чем больше клапанов, тем больше воздуха и топлива может быть втянуто и тем больше выхлопных газов может выйти, что увеличивает мощность двигателя.
Коленчатый вал двигателя расположен в нижней части двигателя (как показано на схеме ниже) и соединен с поршнями соединительными путями – движение поршней вниз в результате процесса сгорания вызывает движение коленчатого вала вращать.
Что не так с коленчатыми валами?
Коленчатый вал – чрезвычайно сложная и точно отточенная конструкция, состоящая не только из шатунов. Ключевые детали включают шатунные шейки, масляные каналы, шпоночный паз, коренные шейки и монтажный фланец маховика.
Кривошип двигателя также содержит множество встроенных грузов и противовесов, которые предназначены для сведения к минимуму вибрации при вращении.
Любая такая вибрация может усилиться и вызвать повреждение подшипников, в которых установлен коленчатый вал, а также шатунов и поршней.
Прежде чем это произойдет, устройство, называемое датчиком положения коленчатого вала, должно обнаруживать неисправности.
Датчик положения коленчатого вала (показан ниже) установлен на блоке цилиндров и определяет скорость вращения и положение коленчатого вала. Датчик коленчатого вала отправляет эту информацию в ЭБУ автомобиля, который вносит коррективы для оптимизации работы двигателя.
Тем не менее, иногда исправить невозможно, и если датчик коленчатого вала обнаружит неисправность, ЭБУ либо остановит запуск двигателя, либо переведет его в аварийный режим, в котором вы не будете возможность разогнать машину до определенного момента.
Вы также увидите на приборной панели индикатор «проверьте двигатель», информирующий вас о том, что автомобиль требует немедленного внимания.
Как нагнетатель работает с коленчатым валом?
В некоторых автомобилях, оборудованных нагнетателем, к концу коленчатого вала крепится шкив, который затем ремнем крепится к нагнетателю.
Когда двигатель работает, коленчатый вал быстро вращается, приводя в движение шкив, который приводит в движение ремень, а затем шкив на конце нагнетателя.
Затем включается турбина нагнетателя, всасывающая воздух и увеличивающая мощность двигателя.
Метки:
Двигатели
Рекомендуется для вас
Руководство по коленчатым валам для двигателей оборудования
Руководство по коленчатым валам для двигателей оборудования
ИЗИПАРТ Администратор
30 сентября 2021 г.
Нет комментариев
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.
- Поршни
- Соединительные стержни
- Маховик
- Коленчатый вал
Поршни, шатуны и коленчатый вал вместе образуют кривошипно-шатунный механизм .
Второстепенной функцией коленчатого вала является передача мощности другим системам двигателя:
- фазы газораспределения
- масляный насос
- Охлаждающий (водяной) насос
- компрессор кондиционера
- генератор и др.
Изображение: Коленчатый вал ДВС с коваными противовесами
Коленчатый вал устанавливается 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: Описание коленчатого вала двигателя (источник: Rheinmetall)
- Сторона управления или приводная сторона
- Противовесы
- Коренная шейка подшипника
- Шатунная шейка
- Сторона маховика/передача усилия
- Масляное отверстие
Количество коренных и шатунных шеек 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
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 .