Конструкция коленвалов и требования к их изготовлению
Коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания являются ответственными и напряженными деталями, работающими при воздействии динамических нагрузок, которые передаются валу через поршень и шатун при рабочем процессе двигателя, и инерционных усилий, возникающих при изменении скорости и направления движущихся масс поршней, шатунов, маховиков и прочих деталей.
Коленчатые валы делают цельными или составными (из отдельных частей или колен). В зависимости от числа и расположения цилиндров коленчатые валы имеют разное число колен и шеек. Основными элементами коленчатых валов являются коренные и шатунные шейки, щеки, соединяющие коренные и шатунные шейки, передний и задний концы, служащие для передачи движения приводным механизмом и механизмами двигателя. В местах переходов от шеек и концов вала к щекам и фланцам имеются галтели. Щеки коленчатых валов делают прямоугольными, круглыми или овальными. Для уменьшения массы вала на щеках в ненагруженных местах снимают фаски и скосы; шейки часто выполняют полыми.
Условия работы коленчатых валов и сопряжённых с ними деталей двигателя требуют точного выполнения размеров и правильного взаимного положения отдельных элементов. Эти требования обусловлены ГОСТами 10158-62 и 10167-62. Основные технические требования, предъявляемые к коленчатым валам, следующие:
Рисунок №1. — Секционный штамп для горячей штамповки коленчатых валов больших размеров |
- Коленчатые валы должны изготавливаться из углеродистых сталей 35, 40, 45, и 50 Г и легированных сталей, химический состав которых соответствует ГОСТу 4543-61. Марка стали оговаривается в чертеже.
- Механические свойства валов должны соответствовать показателям, установленным ГОСТом 10158-62 в зависимости от марки стали и категории прочности. Обязательными показателями механических свойств являются предел текучести, относительное сужение, ударная вязкость и твёрдость.
Механические свойства материала коленчатых валов после термической обработки проверяются на образцах, вырезанных из детали. - Твёрдость HRC шеек, подвергаемых поверхностной закалке, должна быть не менее 52 для валов, изготавливаемых из стали 45 и 50 Г, и не менее 48 для валов из легированных сталей. Галтели закалке не подвергаются.
- Чистота обработки поверхности шеек диаметром до 100 мм должна быть не ниже 9-го класса, а шеек диаметром более 100 мм и галтелей шеек 8-го класса; чистота обработки коренных шеек, монтируемых на подшипниках качения, должна быть 7-го класса.
- Диаметры коренных и шатунных шеек требуется обрабатывать по 2-му классу точности. Овальность шеек диаметром до 260 мм не должна выходить за пределы поля допуска скользящей посадки 1-го класса точности, а шеек диаметром более 260 мм должна быть в пределах допуска скользящей посадки 2-го класса точности.
- Биение коренных шеек и шейки под распределительную шестерню относительно оси вала не должно превышать 0,03 мм для валов с диаметром шеек до 100 мм, 0,04 мм для валов с диаметром шеек 100-180 мм; 0,05 мм для валов с диаметром шеек 180-260 мм и 0,06 мм для валов больших размеров.
- Допускается отклонение радиуса кривошипа не более 0,15 мм на 100 мм радиуса.
- Смещение углов между коленами кривошипов, а также между шпоночным пазом распределительной шестерни и осью базового кривошипа допускается не более .
- Биение торцов соединительных фланцев при жёстком креплении маховика или муфты допускается не более 0,005 мм на 100 мм диаметра фланца, при прочих соединениях – не более 0,03 мм на 100 мм диаметра фланца.
- Каждый вал должен быть динамически сбалансирован. Одно- и двухколенчатые валы, а также валы, работающие с числом оборотов в минуту менее 1000, допускается балансировать статически. Допускаемый дисбаланс указывается в чертеже.
Требования к коленчатым валам, подвергаемые азотированию, хромированию и механическому уплотнению галтелей, указываются в чертеже. Заготовки коленчатых валов получают свободной ковкой, штамповкой и отливкой. Свободной ковкой получают заготовки валов крупных двигателей, выпускаемых мелкими сериями, для которых нецелесообразно делать сложные и дорогие штампы. Сложная конфигурация коленчатого вала не позволяет изготовить свободной ковкой заготовку, в достаточной степени приближающуюся к конфигурации готовой детали, и при обработки шеек приходится удалять большое количество металла. Заготовки валов, выпускаемых значительными сериями, получают штамповкой в закрытых штампах. Штамповку заготовок значительных размеров производят по частям в секционных штампах (см. рис 1).
Это позволяет снизить расход металла, улучшить его структуру и снизить трудоёмкость изготовления вала в заготовительных и механических цехах. Заготовку коленчатых валов быстроходных двигателей в серийном производстве получают штамповкой в закрытых штампах из проката последовательно в нескольких ручьях одного штампа или двух штампов. Сначала производят гибку заготовки в гибочном ручье штампа, затем штамповку в предварительном ручье. Потом производят обрезку облоя, окончательную штамповку, обрезку и рихтовку. Фланцы на конце вала обычно штампуют в отдельной операции на горизонтально-ковочных машинах.
При изготовлении коленчатых валов как одно целое с ними отковывают бруски, из которых после совместной термической обработки вырезают образцы для контроля механических свойств материала. Литые заготовки коленчатых валов получают из модифицированного легированного чугуна и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Крупные валы (для тепловозных и стационарных двигателей) изготавливают в земляных формах; шейки их обычно отливают полыми, что позволяет избежать большой разницы в толщине стенок отливки и обеспечит более равномерную структуру материала. Коленчатые валы небольших размеров (для автомобильных, тракторных и комбайновых двигателей) отливают в оболочковых формах. Литые заготовки коленчатых валов подвергают рентгенографическому контролю для выявления внутренних скрытых раковин.
Автор: Евгений Вдовин
Дата публикации: 28.02.2021 12:22
Лабораторная работа «Газораспределительный механизм (грузовые автомобили)» | Методическая разработка на тему:
Бюджетное профессиональное образовательное учреждение Омской области
«Седельниковский агропромышленный техникум»
Лабораторная работа
«Газораспределительный механизм
(грузовые автомобили)»
МДК 01. 02 Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей
по профессии СПО 23.01.03 Автомеханик
Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения
Седельниково, Омской области, 2017
Министерство образования Омской области БПОУ «Седельниковский агропромышленный техникум»
Рекомендации разработаны в соответствии с Письмом Минобразования РФ от 05 апреля 1999 N 16-52-58 ин/16-13 «О рекомендациях по планированию, организации и проведению лабораторных работ и практических занятий в образовательных учреждениях среднего профессионального образования», требованиями ФГОС СПО, порядком организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам среднего профессионального образования, утвержденным Министерством образования и науки Российской Федерации приказ № 464 от 14 июня 2013 года.
МДК 01.02 Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей
Тема: Газораспределительный механизм.
Тема занятия: лабораторная работа «Газораспределительный механизм (грузовые автомобили)».
Время: 2 часа.
Цели работы: изучить устройство и взаимодействие деталей газораспределительного механизма грузовых автомобилей, последовательность их разборки и сборки; научиться собирать клапанный механизм, устанавливать распределительные зубчатые колеса по меткам, регулировать привод механизма.
Задачи занятия:
Обучающие:
Формирование и усвоение приемов проведения разборочно-сборочных работ с изучением деталей газораспределительного механизма.
Формирование у студентов профессиональных навыков при выполнении разборочно-сборочных газораспределительного механизма.
Развивающие:
Формирование у студентов умения оценивать свой уровень знаний и стремление его повышать, осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач;
Развитие навыков самостоятельной работы, внимания, координации движений, умения осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.
Воспитательные:
Воспитание у студентов аккуратности, трудолюбия, бережного отношения к оборудованию и инструментам, работать в коллективе и команде.
Понимание сущности и социальной значимости своей будущей профессии, пробуждение эмоционального интереса к выполнению работ.
Дидактические задачи:
Закрепить полученные знания, приемы, умения и навыки по выполнению разборочно-сборочных работ с изучением деталей газораспределительного механизма.
Требования к результатам усвоения учебного материала.
Студент в ходе освоения темы занятия и выполнения лабораторной работы должен:
иметь практический опыт:
— снятия и установки агрегатов и узлов автомобиля.
уметь:
— снимать и устанавливать агрегаты и узлы автомобиля.
знать:
— устройство и конструктивные особенности обслуживаемых автомобилей;
— назначение и взаимодействие основных узлов ремонтируемых автомобилей.
В ходе занятия у студентов формируются
Профессиональные компетенции:
ПК 1. 3. Разбирать, собирать узлы и агрегаты автомобиля и устранять неисправности.
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.
ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами.
Литература:
Ламака Ф.И. Лабораторно-практические работы по устройству грузовых автомобилей : учеб. пособие для нач. проф. образования /Ф.И. Ламака. — 8-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2013. — 224 с.
Кузнецов А.С. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: в 2 ч. – учебник для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. — М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб. пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.
Автомеханик / сост. А.А. Ханников. – 2-е изд. – Минск: Современная школа, 2010.
Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.
Слон Ю.М. С-48 Автомеханик / Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003.
Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.
Оборудование: двигатели грузовых автомобилей; головки блоков цилиндров в сборе; детали газораспределительного механизма; съемники и приспособления для выполнения разборочно-сборочных и регулировочных работ; пресс; динамометрическая рукоятка; наборы рожковых, торцевых и накидных ключей.
Содержание работы: с помощью плакатов изучить общее устройство газораспределительных механизмов двигателей различных грузовых автомобилей.
Выучить названия всех деталей.
Описание устройства. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременный впуск в цилиндр горючей смеси (в карбюраторных двигателях) или воздуха (в дизелях) и выпуск отработавших газов. На тактах сжатия и рабочего хода газораспределительный механизм надежно изолирует камеры сгорания от окружающей среды.
В двигателях грузовых автомобилей (и автомобиля «Волга») распределительные валы приводятся во вращение зубчатыми колесами, одно из которых установлено на коленчатом валу, а другое — на распределительном валу. Для правильного соединения
зубчатых колес на них имеются метки. На автомобилях ЗИЛ-5301 зубчатое колесо коленчатого вала приводит во вращение промежуточное зубчатое колесо, далее вращательное движение передается зубчатым колесам распределительного вала и привода насоса высокого давления.
В двигателе автомобиля ИЖ -2126 для привода распределительного вала, который расположен на головке блока, на коленчатом и распределительном валах имеются звездочки, соединенные цепью, натяжение которой регулируется натяжной звездочкой,
установленной на рычаге нажимного устройства.
В двигателях ЗМЗ-4061, -4063 привод двух распределительных валов, установленных на головке блока, осуществляется двухступенчатой цепью: первая ступень передает вращение на промежуточный вал, вторая — приводит во вращение распределительные
валы. Использование распределительных валов гидравлических натяжителей исключает необходимость регулировки натяжения цепей.
Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Плотное закрытие клапанов обеспечивают пружины, установленные на стержнях клапанов. Вал имеет опорные шейки. Двигатели автомобилей ВАЗ трехопорные. Двигатель ЯМЗ-741 имеет шесть опорных шеек. Для открытия и закрытия клапанов имеются кулачки.
Для привода насоса на распределительном валу имеется эксцентрик, а для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя — зубчатое колесо. На переднем конце вала на шпонке имеется зубчатое колесо привода распределительного вала. Посредством опорных шеек распределительные валы вращаются во втулках, выполняющих роль подшипников.
Распределительные валы двигателей могут иметь цепной привод (двигатели автомобилей Chevrolet Niva и Ford Focus), ременный привод (двигатели автомобилей Renault Logan и Lada Priora) и комбинированный привод (двигатели автомобилей Hyundai
Accent и Kia Rio). Привод может быть шестеренчатым, т.е. осуществляться цилиндрическими шестерням и или с помощью системы промежуточных валов с коническими или винтовыми шестернями. При комбинированном приводе распределительные валы выпускных клапанов приводятся в работу зубчатым ремнем,
а от них, с помощью цепи, приводятся в работу распределительные валы впускных клапанов.
Двигатели автомобилей Ford Focus, Chevrolet Niva, Hyundai Santa Fe, Hyundai Accent, Renault Logan и многих других имеют по одному распределительному валу.
По два вала имеют двигатели автомобилей Kia Rio, Lada Priora, отдельные модели Hyundai Accent, UAZ Hunter, УАЗ — 469: один вал приводит в работу впускные клапаны, а другой — выпускные.
Дизель Chevrolet Captiva имеет один распределительный вал, который приводит в работу два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр с помощью пальцев-толкателей роликового типа и мостиков клапанов.
От осевого перемещения распределительные валы двигателей автомобилей КамАЗ, ЗИЛ-433100, ГАЗ-3307, ГАЗ-31029 «Волга», «ГАЗель» удерживаются упорным фланцем и распорной втулкой.
Наружный диаметр распорной втулки меньше, чем внутренний диаметр отверстия упорного фланца, поэтому втулка находится внутри упорного фланца. Распорная втулка на 0,1 …0,2 мм шире фланца. Фланец двумя болтами крепится к блоку цилиндров. Таким образом, распределительный вал может перемещаться на 0,1 …0,2 мм.
Распределительные валы автомобилей марки ВАЗ удерживаются от осевого перемещения фланцем, расположенным между головкой цилиндров и корпусом вспомогательных агрегатов. В автомобилях ЗИЛ-5301 распределительный вал удерживается от осевого перемещения передней втулкой опорной шейки (со стороны вентилятора), которая имеет специальный упорный буртик.
Усилия от кулачков распределительного вала к клапану и штанге передаются посредством толкателей, которые воспринимают боковые усилия при вращении кулачков распределительного вала.
В двигателях ЗМ З-4061, -4063 автомобилей «ГАЗель» и двигателях автомобилей ВАЗ-2112 используются гидротолкатели.
Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы, по которым в цилиндры поступает горючая смесь или воздух и выходят отработавшие газы.
Клапан состоит из головки и стержня. На конце стержня имеются кольцевые проточки. В клапанный узел входят: клапан, вставленный в направляющую втулку, стопорное кольцо, маслоотражательный колпачок, опорная шайба пружины, внутренняя пружина, наружная пружина, тарелка пружин, два сухаря, толкатель и регулировочная шайба. Плавный переход от стержня к головке уменьшает сопротивление потоку газов, особенно на такте впуска, повышает прочность клапана, улучшает теплоотвод. Головка клапана может быть плоской, выпуклой, тюльпанообразной. При нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов передача усилий от толкателей к коромыслу осуществляется с помощью штанг, которые должны обладать хорошей устойчивостью к продольному изгибу, иметь как можно меньшую массу и высокую износостойкость рабочих поверхностей. Для обеспечения стабильности зазоров в клапанном механизме при нагревании и охлаждении двигателя штанги изготовляют из материалов, имеющих одинаковое линейное расширение с материалом блока цилиндров. В противном случае нарушится тепловой зазор в клапанном механизме, что негативно влияет на рабочий процесс.
Двигатели автомобилей «ГАЗель», кроме двигателей ЗМЗ-4061 и -4063, а также двигатели автомобилей ИЖ-2126, ГАЗ-31029 «Волга», ГАЗ-3307 имеют штанги из алюминиевой трубки со стальными наконечниками.
В двигателях ЗМЗ-4061 и -4063 автомобилей «ГАЗель», а также двигателях автомобилей ЗИЛ-5301, ВАЗ, блоки цилиндров которых изготовлены из серого чугуна, имеются трубчатые стальные штанги с запрессованными в оба конца стальными наконечниками.
Коромысла клапанов литые стальные. В отверстие ступицы коромысла запрессована втулка из листовой оловянистой бронзы.
Длинное плечо коромысла заканчивается цилиндрической поверхностью, прошедшей закалку до твердости 55 HRC. Короткое плечо имеет на конце резьбовое отверстие, куда ввернут регулировочный винт. В ниж нем закаленном конце регулировочного винта им еется сферическое углубление для верхнего наконечника штанги, а в верхнем конце — прорезь для отвертки. Нижний конец выполнен в виде шестигранника под ключ. Регулировочный винт стопорится контргайкой.
Для подачи масла к верхнему наконечнику штанги регулировочный винт имеет продольный канал, выполненный со стороны головки винта примерно на две трети длины. Канал соединен через радиальный канал и круговую проточку на стержне винта с каналом в коротком плече коромысла. Выход канала совмещен с отверстием втулки коромысла, которое соединено со смазочной канавкой втулки. Канавка служит для равномерного распределения смазочного материала по всей поверхности трения втулки и его подвода к каналу коромысла от отверстия в оси коромысла.
Порядок разборки газораспределительного механизма:
1) снять крышки коромысел с прокладками;
2) отвернуть гайки и снять оси коромысел;
3) отвернуть гайки головок блоков цилиндров, снять головки блоков цилиндров и прокладки;
4) если распределительный вал располагается в блоке цилиндров, то отвернуть болты упорного фланца и вынуть распределительный вал с зубчатым колесом;
5) разобрать клапанный механизм на стенде;
6) для снятия клапанных пружин с отдельных клапанов использовать приспособления;
7) выпрессовать направляющие втулки клапанов с помощью выколотки;
8) с помощью щупа, вставляемого между упорным фланцем распределительного вала и ступицей зубчатого колеса газораспределительного механизма, проверить осевой зазор распределительного вала, который должен составлять 0,1…0,2 мм;
9) изучить устройство деталей газораспределительного механизма;
10) вставить собранный распределительный вал в отверстия блока, смазав предварительно его опорные шейки моторным маслом. При зацеплении зубчатых колес газораспределительного механизма метки на зубчатых колесах должны находиться друг против друга. Боковой зазор в зацеплении должен быть 0,025…0,1 мм, в противном случае следует подобрать другую пару;
11) через отверстия в зубчатом колесе распредели тельного вала с помощью торцевого ключа закрепить на блоке цилиндров ромбообразный упорный фланец. Под головку болтов подложить пружинные шайбы;
12) надеть на шпильки прокладку и крышку распределительных зубчатых колес, сцентрировав ее по переднему концу коленчатого вала с помощью оправки;
13) притереть клапаны, используя притирочную пасту, состоящую из одной части шлифовочного порошка М-20 и двух частей масла Н-20А. Перед началом притирки проверить исправность клапанов;
14) установить клапаны в направляющие втулки, предварительно смазав стержни моторным маслом.
Порядок сборки газораспределительного механизма:
1) все детали очистить, промыть, продуть сжатым воздухом и смазать моторным маслом;
2) на направляющие втулки клапанов напрессовать маслоотражательные колпачки, уложить прокладку под головку блока цилиндров, установить головку блока цилиндров, закрепить ее гайками с шайбами. Момент затяжки гаек динамометрическим ключом 8,3…9,0 Н м;
3) собрать оси коромысел с коромыслами, установить на головку блока цилиндров и закрепить;
4) вставить на место толкатели и штанги;
5) отрегулировать тепловые зазоры между носиком коромысла и стержнем клапана, которые должны составлять 0,4…0,45 мм;
6) установить прокладку и крышку коромысла и закрепить их винтами с шайбами.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Опишите назначение газораспределительного механизма и его основные детали.
2. Каково назначение и устройство распределительных валов?
3. Как удерживаются распределительные валы различных двигателей от осевого смещения?
4. Опишите устройство распределительных зубчатых колес. Как осуществляется их соединение с зубчатым колесом коленчатого вала?
5. Каково устройство толкателей различных двигателей?
6. Опишите назначение, устройство и работу клапанов различных двигателей.
Распредвалы и коленчатые валы: что они делают и как они работают Но что такое распределительный вал или коленчатый вал и что они делают?
Хотя поначалу это может показаться немного сложным, это не так сложно, когда вы разбиваете все на части.
В этом руководстве мы рассмотрим все, что вам нужно знать о распределительных и коленчатых валах — от того, что они из себя представляют, до того, как они работают.
Что такое коленчатый вал?
Коленчатый вал — один из важнейших компонентов двигателя.
Коленчатые валы преобразуют линейную мощность поршней в мощность вращения, которую трансмиссия может передавать на колеса. Он также использует всю эту мощность вращения для активации аксессуаров вашего автомобиля, что делает его одной из самых разнообразных систем распределения энергии в вашем автомобиле.
Проще говоря, ваш коленчатый вал обеспечивает мощность, создаваемую вашими поршнями. Ваш двигатель использует эту мощность для привода поликлинового ремня (или цепи), прикрепленного к передней части двигателя, и этот ремень приводит в движение все ваши аксессуары.
От кондиционера до генератора — все это приводится ремнем. Конечно, ваш коленчатый вал также приводит в движение карданный вал вашего двигателя, который передает мощность на колеса через вашу трансмиссию.
Если поршни — рабочие лошадки, то коленвал — служба доставки.
Как работает коленчатый вал
Коленчатый вал — один из самых громоздких компонентов двигателя. Это также один из самых простых. Именно эта механическая изобретательность делает коленчатый вал современным механическим чудом.
Коленчатый вал состоит из нескольких основных компонентов, обеспечивающих его работу.
Во-первых, это смещенные валы (также известные как шатунные шейки), где соединяются шатуны. Эти шатуны соединены непосредственно с поршнем, и когда коленчатый вал вращается, он толкает эти шатунные шейки вверх и вниз, перемещая при этом поршни.
Кроме того, к переднему концу коленчатого вала прикреплена шестерня, которая крепится к поликлиновому ремню, который приводит в движение все аксессуары вашего двигателя.
Еще одной особенностью коленчатого вала являются противовесы. Поршни, движущиеся вверх и вниз, создают большую силу, которая в противном случае двигала бы ваш двигатель повсюду.
В то время как опоры двигателя прикручивают ваш двигатель, еще одна вещь, удерживающая ваш двигатель от слишком большого движения и поддерживающая все в равновесии, — это противовесы коленчатого вала.
Это просто более тяжелые части коленчатого вала, которые производитель стратегически разместил, чтобы все было сбалансировано, поскольку коленчатый вал вращается с безумно высокими оборотами. В современных двигателях используются датчики положения коленчатого вала, чтобы синхронизация была абсолютно идеальной.
Что такое распределительный вал?
Прежде чем вы сможете понять, как они работают (и ответить на вопрос что делают кулачки? ), вам нужно сначала понять, что такое распределительный вал!
Простейший способ определить функцию распределительного вала состоит в том, что он превращает вращательное движение в возвратно-поступательное. Звучит запутанно? Давайте сломаем это.
Коленчатый вал вращается, и это вращение вращает зубчатый ремень или цепь, которая вращает распределительный вал. Это ваше вращательное движение.
Ваш распределительный вал принимает все это вращательное движение и использует его для неоднократного подъема и опускания впускных и выпускных клапанов вашего двигателя. Это время должно быть точным; если ваш впускной клапан не открывается, когда это необходимо, не будет воздуха для облегчения воспламенения.
Если выпускной клапан не открывается вовремя, всему сгоревшему топливу и воздуху некуда деваться, что затрудняет поступление нового воздуха в систему. В современных двигателях также используются датчики положения распределительных валов, чтобы обеспечить максимальную производительность при максимальном расходе топлива.
Может показаться, что это не так много, но распредвал является одним из наиболее важных аспектов вашего двигателя. Если вы ищете серьезные улучшения производительности, модернизация распределительного вала и настройка — верный способ добиться этого.
Как работает камера?
Распределительный вал, как и коленчатый вал, представляет собой относительно простую для понимания концепцию. Но что делают камеры и, что более важно, что камера делает для производительности?
Распределительный вал представляет собой металлический стержень с прикрепленными смещенными кулачками. Эти смещенные выступы упираются в толкатели, прикрепленные к коромыслам.
Поскольку большая часть выступа давит на толкатель, он поднимает его. Другой конец штока давит на коромысло, которое, в свою очередь, поднимает или опускает соответствующий клапан.
Когда нижняя часть лепестка возвращается в исходное положение, толкатель снова опускается вниз, и цикл повторяется.
Поскольку распределительный вал прикреплен к коленчатому валу через ремень ГРМ, не имеет значения, насколько быстро или медленно работает двигатель; распределительный вал всегда остается в идеальном ритме.
Это необходимо для обеспечения бесперебойной работы, и настройка на этот раз может отрицательно сказаться на работе двигателя.
Рабочие распределительные валы
Если вы думаете, что между различными распределительными валами нет большой разницы, поскольку все они должны быть в соотношении 1:2 с коленчатым валом, — остановитесь прямо сейчас.
Рабочие распределительные валы отличаются от обычных, и все сводится к синхронизации.
Чем дольше впускные клапаны открыты, тем больше времени у вас есть, чтобы нагнетать воздух в камеру сгорания. Чем больше воздуха вы туда наберете, тем больше силы вы сможете генерировать при каждом взрыве.
Вот почему рабочие блоки имеют большие кулачки по сравнению со стандартными кулачками. Тем не менее, вы должны настроить свой двигатель, если вы заменяете распределительный вал. Невыполнение этого требования приведет к тому, что вы разрушите свой двигатель, как правило, в течение нескольких минут после его запуска.
Итак, что делает распределительный вал? Он полностью обновляет ваш двигатель и оптимизирует производительность.
Двойные верхние распредвалы (DOHC) по сравнению с традиционными распределительными валами
Одной из особенностей, о которых вы услышите, производители хвастаются, являются двойные верхние распредвалы или DOHC. Наиболее значительным преимуществом DOHC является то, что вы получаете два впускных и два выпускных клапана на цилиндр.
Это позволяет двигателям работать на более высоких оборотах, в то же время получая необходимое для работы количество воздуха. Хотя это наиболее заметное преимущество систем с двумя распределительными валами по сравнению с одним, существуют и верхнеклапанные системы только с одним распределительным валом.
Обе системы полностью исключают толкатели, вместо этого коромысла располагаются непосредственно напротив распределительного вала. Это само по себе дает несколько преимуществ и позволяет производителю размещать свечу зажигания в центре камеры сгорания для повышения эффективности.
И система DOHC, и система с одним верхним распредвалом (SOHC) работают по одним и тем же принципам, но двигатели с DOHC обычно имеют более высокие характеристики.
Единственным реальным недостатком DOHC по сравнению с SOHC является то, что системы DOHC немного менее экономичны и немного дороже в ремонте. Однако, если ваш распределительный вал нуждается в ремонте, он не будет дешевым, независимо от того, какая система установлена на вашем автомобиле.
Фактически, если ваш распределительный вал нуждается в ремонте, существует высокая вероятность того, что несколько других компонентов повреждены, и вам может потребоваться новый двигатель.
Настоящая разница между распредвалом и коленчатым валом
Одно из самых значительных различий между ними — форма. Распределительные валы длинные и узкие, со смещенными кулачками.
Коленчатые валы, с другой стороны, большие и громоздкие. Хотя они в основном круглые по своей природе, они имеют смещенные области крепления шатуна, что делает их коренастыми и громоздкими в работе.
Конечно, дело не только во внешнем виде, это два совершенно разных компонента, которые выполняют совершенно разные функции. Не менее важно понять назначение коленчатого и распределительного валов.
В то время как коленчатый вал является средством передачи энергии, распределительный вал является ритмом, благодаря которому все работает, когда оно должно работать. Они оба имеют решающее значение для работы двигателя, но это совершенно разные компоненты.
Как они работают вместе: Удивительная хореография
Хотя при сравнении этих двух компонентов двигателя есть масса вещей, которые нужно разобрать, существует интересное соотношение, благодаря которому все работает гладко.
Цепь ГРМ (или ремень) соединяет коленчатый вал с распределительным валом, и распределительный вал всегда будет вращаться в соотношении 1:2 с коленчатым валом.
Если разобрать, то все понятно. Четырехтактные двигатели имеют четыре ступени, в которых клапаны открываются и закрываются, — впускные на одной ступени, таким образом, в воздухе, и выпускные на другой, чтобы избавиться от выхлопных газов. В течение последних двух стадий оба клапана остаются закрытыми.
Но на каждый оборот распределительного вала вы открываете и закрываете как впускной, так и выпускной клапан один раз. Оставаясь на половине скорости коленчатого вала, все остается в идеальном времени.
Слишком быстро или слишком медленно, и это время будет полностью нарушено, и ваш автомобиль никогда не выедет за пределы проезжей части.
Часто задаваемые вопросы
Какова частота вращения распределительного вала относительно коленчатого вала?
Распределительный вал четырехтактного двигателя вращается с половиной частоты вращения коленчатого вала — впускной и выпускной клапаны открываются один раз (каждый) на каждые два оборота двигателя. То есть 1:2.
В двухтактном двигателе соотношение составляет 1:1. При каждом обороте коленчатого вала распределительный вал делает то же самое.
Как распределительный вал соединяется с коленчатым валом?
Существует 3 метода соединения распределительного вала с коленчатым валом, но все они делают одно и то же — обеспечивают правильную синхронизацию между двумя компонентами. Вот эти 3 различных компонента синхронизации:
- Цепь ГРМ, Ремень ГРМ
- (также известный как поликлиновой ремень, когда он приводит в движение не только эти 3 вала) и
- комплект зубчатых колес.
Что приводит в движение распределительный вал?
Распределительные валы приводятся в движение коленчатым валом посредством одной из зубчатых цепей, зубчатого резинового ремня или зубчатых шестерен.
Чем больше вы знаете
Если вы просто искали лучший ответ на часто задаваемый вопрос о том, что представляют собой эти детали двигателя, или вы пытаетесь лучше понять, как работает волшебная машина на вашей дороге — понимание различий между распределительным валом и коленчатым валом имеет жизненно важное значение.
Оба они выполняют уникальные и важные функции для вашего двигателя, и, хотя новички часто путают их, у этих двух частей мало общего.
Теперь, когда вы хорошо разбираетесь в основах механики, взгляните на некоторые из наших других руководств, в которых подробно рассматриваются общие компоненты автомобиля.
Понравилось то, что вы здесь прочитали, или у вас есть вопросы? Оставьте комментарий ниже, мы будем рады услышать от вас!
Коленчатые валы поршневых двигателей
Коленчатый вал устанавливается параллельно продольной оси картера и обычно поддерживается коренным подшипником между каждым броском. Коренные подшипники коленчатого вала должны быть жестко закреплены в картере. Обычно это достигается с помощью поперечных ребер в картере, по одному на каждый коренной подшипник. Стенки составляют неотъемлемую часть конструкции и, помимо поддержки основных подшипников, повышают прочность всего корпуса. Картер разделен на две секции в продольной плоскости. Это разделение может быть в плоскости коленчатого вала, так что половина коренного подшипника (а иногда и подшипников распределительного вала) находится в одной части корпуса, а другая половина — в противоположной части. [Рисунок 1] Другой метод заключается в разделении картера таким образом, чтобы коренные подшипники крепились только к одной секции картера, к которой прикреплены цилиндры, тем самым обеспечивая средства снятия секции картера для осмотра, не нарушая регулировка подшипников.
| Рис. 1. Типовой оппозитный двигатель в разобранном виде на компоненты в сборе |
Коленчатый вал является основой поршневого двигателя. На него действует большая часть сил, развиваемых двигателем. Его основное назначение — преобразовать возвратно-поступательное движение поршня и шатуна во вращательное движение для вращения гребного винта. Коленчатый вал, как следует из названия, представляет собой вал, состоящий из одного или нескольких кривошипов, расположенных в определенных точках по его длине. Шатуны или шатуны формируются путем ковки выступов в вал перед его механической обработкой. Поскольку коленчатые валы должны быть очень прочными, их обычно выковывают из очень прочного сплава, такого как хромоникелевомолибденовая сталь.
Коленчатый вал может быть цельным или составным. На рис. 2 показаны два репрезентативных типа сплошных коленчатых валов, используемых в авиационных двигателях. Четырехрядная конструкция может использоваться как на четырехцилиндровых горизонтально-оппозитных, так и на четырехцилиндровых рядных двигателях. Шестиходовой вал используется в шестицилиндровых рядных двигателях, 12-цилиндровых двигателях V-образного типа и шестицилиндровых оппозитных двигателях. Коленчатые валы радиальных двигателей могут быть однорядными, двухрядными или четырехрядными, в зависимости от того, является ли двигатель однорядным, двухрядным или четырехрядным.