Основные элементы коленчатого вала: то, что делает двигатель двигателем

Коленчатый вал это перегнутый много раз стержень и всунутый в блок

Двигатель

11.06.2020

0 7 756 3 минут чтения

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.

Оглавление

• 1 Коленчатый вал. Назначение
• 2 Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка
  • 2.1 Основные элементы КВ
  • 2.2 Материалы для изготовления
  • 2.3 Конструктивные особенности

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.

Статьи по теме

Коленчатый вал и его назначение

Search — Remove Shortcode

Поиск материалов

plg_search_jcomments

Войти

Регистрация

2. Главная
3. Техничка
4. Коленчатый вал и его назначение

Понедельник, 18 апреля 2016

• 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):

Автор

Super User

Комментируют

Топ блоги

Раздаточная коробка

Состоялась премьера нового седана Elantra от Hyundai

Все о фазах газораспределения.

Что такое Tiptronic?

Значимость выхлопной системы

Типы и функции коленчатых валов — Инженерное обучение

Типы и функции коленчатых валов

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 изготавливаются 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, обеспечивающих более плавный привод двигателей с несколькими цилиндрами.
• Преобразование прямолинейного движения поршня во вращательное также является одной из его функций.
• Мощность вырабатывается за счет сгорания 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 цилиндров со следующими другими деталями, а именно:

1. Pistons
2. Связующие стержни
3. маховик
4. Коленчатый вал

• . Вторичный функция коленчатого вала — это мощность других систем.
• Насос охлаждения (водяной)
• Компрессор кондиционера
• Генератор
Штуцер Коленчатый вал

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 и шатунных шеек зависит от количества цилиндров и типа двигателя, например, V-образный, прямой и т. д. масло течет при работающем двигателе. 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, чтобы накапливать вырабатываемую энергию, 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 кривошипного 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 узнаем больше о типах коленчатого вала:

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

Это типы коленчатых валов, которые обычно используются 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 кривошип, 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 16 В. 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)

Заготовка коленчатого вала является одним из лучших типов кривошипа, который когда-либо мог быть в двигателе, который обычно используется для изготовления 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 коленчатого вала

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

К основным компонентам коленчатого вала относятся: (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 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.

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 коленчатого вала

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

1.

Износ шеек

Износ шеек возникает из-за недостаточного давления 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

Усталость относится к постоянным силам на коленчатом валу, которые приводят 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. Выход из строя 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. Недостаточное количество смазки

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

5. Цилиндр с избыточным давлением

Возможно, внутри гильзы 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
• Высокий изгибающий момент действует на коленчатый вал из-за чрезмерной силы от сборки поршня.
• Посадка судна на мель
• Взрыв или пожар картера
• Неисправность или износ подшипников дейдвудной трубы или промежуточного вала
• Ослабленные или сломанные дроссели в фундаменте
• Растрескавшиеся гнезда подшипников
• Деформация опорной плиты – повреждение поперечной балки
• Ослабление или поломка стяжных болтов
• Ослабление конструкции из-за коррозии

Коленчатый вал является основой двигателя. Его работа заключается в преобразовании линейного движения поршня во вращательное движение. Он работает на основе движения поршня вверх и вниз.

В поршневом двигателе шатун напрямую соединяет поршень с коленчатым валом. Мы узнаем больше о том, что такое коленчатый вал, детали, функции, работа, типы, применение, изображения и схемы.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал двигателя представляет собой механическое оборудование , основной функцией которого является преобразование линейного движения поршня в вращательное движение .

Возвратно-поступательное движение поршня передается коленчатому валу через шатун.

Коленчатый вал имеет шатунные шейки , шатунные шейки , балансировочные грузы и коренные шейки . Большой конец шатуна соединен с шатунной шейкой коленчатого вала.

В 4-тактном двигателе один полный оборот коленчатого вала происходит за два хода поршня.

Детали коленчатого вала

Коленчатый вал состоит из следующих основных частей:

1. Шатун
2. Главные шейки
3. Шестерня кривошипа
4. Противовесы
5. Упорные шайбы
6. Масляные каналы и сальники
7. Фланец крепления маховика

Шатун имеет цилиндрическую поверхность для передачи требуемой вращающей силы большой головке шатуна. Они также известны как шейка подшипника стержня , 9.0003 Шатунная шейка . Он расположен со смещением от оси вращения, как показано на рисунке.

Некоторые шатуны имеют перфорированные масляные каналы для распыления смазочного масла на стенку цилиндра, и для этого на шатунных шейках имеется канавка для подачи масла к шатуну.

2. Коренная шейка

Часть коленчатого вала, которая опирается на блок цилиндров, называется коренной шейкой . Коренной опорный подшипник крепится к блоку цилиндров. Он помогает коленчатому валу вращаться внутри блока цилиндров. Он также известен как коренной подшипник или опорный подшипник или подшипник скольжения . Чтобы понять работу коренного подшипника, перейдите по ссылке «Подшипник скольжения»

3. Шестерня кривошипа

Шестерня кривошипа — это часть кривошипа, которая находится между шатунной шейкой и валом или между соседними шатунными шейками. Он соединяет коленчатый вал с шатунной шейкой или двумя соседними шатунными шейками.

4. Противовесы

Коленчатый вал сталкивается с сильными вращательными силами и вся масса вращается вокруг оси, а также поршень действует на него с усилием. Сочетание всех этих сил может привести к перекосу в конструкции. Таким образом, чтобы сбалансировать эти силы, нам нужен дополнительный вес, который уравновешивает силу и помогает сделать двигатель быстрее и тише. Эти балансировочные грузы называются Противовесы .

5. Упорные шайбы

Две или более Упорные шайбы устанавливаются в определенных местах по длине коленвала для предотвращения его вертикального перемещения .

Устанавливаются между поверхностью щеки и гнездом коленчатого вала, чтобы обеспечить небольшой зазор и предотвратить боковое смещение.

В некоторых типах двигателей эти шайбы встроены в коренной опорный подшипник, а в других устанавливаются дополнительно.

6. Масляный канал и сальники

Масляный канал в коленчатом вале транспортирует масло от коренных шеек к шатунным шейкам. Отверстие обычно просверливается в шейке кривошипа. Масло может попасть между шейкой и подшипником, когда шатун находится в вертикальном положении и силы сгорания толкают шатун вниз.

Концы коленчатого вала выступают за пределы картера из-за чего есть вероятность протечки. Для предотвращения утечки масла на обоих концах предусмотрены уплотнения.

Для предотвращения утечек предусмотрены два сальника .

1. Передние сальники: Они аналогичны задним сальникам, их выход из строя менее опасен и к ним легко получить доступ. Он установлен за шкивом и распределительным механизмом.
2. Задние концевые уплотнения: Устанавливаются между коренной шейкой и маховиком. Это манжетное уплотнение из синтетического каучука.

7. Фланец крепления маховика

Маховик крепится к коленчатому валу посредством фланцев. Один конец колеса коленчатого вала имеет больший диаметр по сравнению с другим, что помогает поверхности фланца прикреплять маховик.

Конструкция коленчатого вала

Коленчатый вал может быть изготовлен путем сборки из нескольких частей или может быть монолитным , т.е. выполненным из одной детали.

Коленчатые валы изготавливаются путем ковки стального стержня, как правило, путем прокатки или отливки из ковкой стали. Кованые коленчатые валы легче по весу, более компактны по размерам и имеют лучшее собственное демпфирование.

Коленчатые валы также могут быть изготовлены механической обработкой из заготовки (пруток из высококачественной стали вакуумного переплава).

Что представляет собой материал, используемый для производства коленчатого вала

Следующие. передний конец коленчатого вала состоит из шестерни или звездочки, приводящей в движение распределительный вал, гаситель вибрации , предназначенный для уменьшения крутильных колебаний. Также имеется шкив ремня вентилятора , который приводит в движение вентилятор двигателя, водяной насос и генератор через клиновидный ремень.

К заднему концу или заднему концу коленчатого вала прикреплен маховик. Маховик помогает поддерживать работу двигателя на постоянной скорости во время мертвых ходов двигателя. Чтобы свести к минимуму вибрацию, коленчатый вал и маховик должным образом сбалансированы.

Количество коренных подшипников зависит от типа, конструкции и размера двигателя и цилиндров. Чем больше количество коренных подшипников, тем меньше возможность вибрации и деформации коленчатого вала. Этого должно быть достаточно, чтобы обеспечить поддержку вала и обеспечить жесткость между каждой шатунной шейкой.

Types of Crankshaft

 There are 7 types of crankshaft :

1. Fully built crank shaft
2. Semi built crank shaft
3. Welded crank shaft
4. Solid Single Piece crank shaft
5. Forged crank shaft
6. Cast crank shaft
7. Заготовка коленчатого вала

1. Полностью собранный вал

Эти типы коленчатых валов изготавливаются путем создания различных частей по отдельности и их сборки вместе. В таком типе коленчатого вала все детали после изготовления запрессовываются. Они в основном используются в старых типах двигателей.

Шатун, шатун и коренная шейка изготавливаются отдельно, а затем шатун и коренные шейки обрабатываются и растачиваются в кривошипе.

Затем шатунные шейки нагреваются и вставляются в шатунные шейки и отверстия в шейках. По мере охлаждения диаметр отверстия подгоняется правильно и плотно.

2. Полусоставной вал

В отличие от цельносоставных коленчатых валов, в этих типах коленчатых валов полностью выкованы и затем припрессовываются к коренным подшипникам.

Шатунные шейки обработаны для придания гладкости. Две шейки и шатуны изготовлены в одной поковке. С помощью этого метода толщина шатунов уменьшается. В шатунной шейке просверлено отверстие, что помогает снизить вес всей конструкции без ущерба для ее прочности.

Эти типы коленчатых валов легче и способны передавать более высокие нагрузки и могут выдерживать высокие нагрузки.

3. Сварной вал

В этих типах коленчатых валов шейка коленчатого вала, шатунная шейка и коренные шейки с обеих сторон выкованы в одной поковке, а затем они собираются вместе с помощью сварки. Дуговая сварка под флюсом применяется при изготовлении коленчатых валов.

После сварки шейки снимают напряжения и механизируются для обеспечения гладкости. Из-за непрерывного потока зерна эти перемычки могут быть меньшего размера, что приводит к меньшему размеру коленчатого вала.

Уменьшенный вес и толщина делают эти валы более предпочтительными для использования.

4. Цельный цельный вал

Эти типы коленчатых валов изготавливаются методом ковки или литья цельных деталей. Их можно встретить как в тихоходных, так и в высокооборотных двигателях.

Он состоит из нескольких компонентов и состоит из нескольких частей, скрепленных болтами на интегрированных фланцах. Это необходимо для того, чтобы во время обжига сохранялась нагрузка и компенсировалось циклическое напряжение. Коленчатый вал может подвергаться нагрузке из-за несоосности, крутильных и осевых колебаний коренных подшипников.

5. Кованый коленчатый вал

Эти кривошипы намного долговечнее литых. В двигателях с высокими нагрузками и в некоторых 16-клапанных двигателях часто используются кованые кривошипы. Они сделаны очень разными способами.

Набор штампов изготовлен по размеру кривошипа. Эти штампы зажимаются в массивном гидравлическом прессе с усилием зажима в несколько тонн. Когда матрица закрыта, металл вдавливается довольно плотно.

Эти коленчатые валы более прочные и долговечные. Термообработка по-разному реагирует на кованые коленчатые валы, что приводит к более высокой стабильности размеров.

6. Литые коленчатые валы

Эти типы коленчатых валов используются в течение длительного времени. Их можно найти в различных дизельных и бензиновых двигателях. В большинстве случаев они состоят из ковкого чугуна, отлитого в форму.

Они популярны среди производителей, поскольку их производство недорого и они эффективно работают. Поскольку структура зерна металла является однородной и случайной, литой коленчатый вал может выдерживать нагрузки со всех направлений.

7. Заготовки коленчатых валов

Рукоятка для заготовок может быть одним из лучших вариантов. Обычно в конструкции таких кривошипов используется сталь. Среди них никель, хром, алюминий, молибден и другие элементы.

Из-за более короткого времени обработки коленчатого вала хорошо известны кривошипы из заготовок. Из-за однородности материала они также требуют минимального баланса.

Работа коленчатого вала

Коленчатый вал работает с кривошипно-шатунным механизмом. Шатуны прикреплены к шатунам и кривошипам кривошипа. Он имеет гаситель вибрации, который снижает тягу кривошипа. Противовес на кривошипе используется для уменьшения изгибающей нагрузки на кривошип.

Коленчатый вал четырехтактного двигателя работает следующим образом:

• Поршень двигателя передает свое движение коленчатому валу через шатун при движении от ВМТ к НМТ (ход вниз).
• Линейное движение поршня преобразуется кривошипом во вращательное движение, которое затем передается на распределительный вал.
• Когда распределительный вал вращается, впускной клапан открывается, позволяя топливно-воздушной смеси поступать в камеру сгорания.
• Поршень перемещается вверх (от НМТ к ВМТ), когда камера сгорания заполняется топливно-воздушной смесью, сжимая смесь. Во время этой процедуры распределительный вал закрывает как впускной, так и выпускной клапаны. Первый оборот коленчатого вала завершается при завершении процесса сжатия.
• Процесс воспламенения происходит в конце процесса сжатия.
• Поршень толкается вниз за счет тепла, выделяемого сжатой смесью в процессе воспламенения. Этот удар известен как Power Stroke. При этом поршень движется вниз, возвратно-поступательная сила передается на шатун, который затем передает ее на коленчатый вал.
• Маховик соединен с одним концом кривошипа. Кривошип принимает движение поршня и передает его на маховик. Это движение сохраняется в маховике, который затем приводит в движение колеса автомобиля.
• Поршень перемещается вниз после рабочего такта для выпуска отработавших газов. Распределительный вал получает движение поршня от кривошипа и открывает выпускной клапан, в то время как впускной клапан остается закрытым во время этой процедуры. Выхлопные газы выталкиваются из камеры сгорания поршнем.
• Два оборота кривошипа и один рабочий цикл четырехтактного двигателя завершаются после такта выпуска. После этого цикл начинается заново.

Представьте, что ваши ноги крутят педали велосипеда для лучшего понимания. В этом сценарии считайте свои ноги поршнями, а педали — шатуном. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, когда вы вращаете его.

Неисправности коленчатых валов

Неисправности коленчатых валов встречаются крайне редко. Когда двигатель подвергается суровым условиям, это происходит. Детали двигателя прочные и долговечные. Однако у них есть определенные принципиальные недостатки:

1. Изношенные шейки
2. Усталостный отказ

1.

Изношенные шейки

Обычно это происходит при недостаточном давлении масла. Когда коленчатый вал соприкасается с поверхностями коренных подшипников, зазор постепенно увеличивается, а давление масла уменьшается.

Изношенные шейки могут вызвать серьезные проблемы с двигателем, если за ними не ухаживать должным образом. Подшипники разрушены, а двигатель сильно поврежден.

2. Усталостный отказ

Это происходит, когда постоянное и повторяющееся усилие на коленчатый вал приводит к его поломке. Эта проблема часто возникает на скруглении, когда задействованы журнал и полотно.

Во избежание появления слабых мест, образующих усталостные трещины, галтели должны иметь гладкую поверхность. Магна-флюсование коленчатого вала можно использовать для проверки на наличие трещин.

Что вызывает поломку коленчатого вала?

1. Перегрев: Перегрев двигателя может вызвать различные проблемы. Тепло, накопленное в двигателе, увеличивается выше температуры окружающей среды, если двигатель перегревается из-за неисправного радиатора, недостаточной вентиляции или плохой смазки, а пластиковый корпус датчика коленчатого вала трескается или плавится. В этом случае автомобиль не заведется. По этой причине датчик не может передавать данные с коленчатого вала на компьютер.
2. Жгут проводов Неисправность : Загрязнение, мусор, масло или ослабленная проводка в жгуте проводов могут, среди прочего, вызвать такие проблемы, как петля, заземление или несоответствующее напряжение. Эти проблемы могут вызвать проблемы с электропроводкой и привести к выходу из строя коленчатого вала. Поскольку грязь, масло или ослабленная проводка могут привести к износу жгута проводов, вызвать перебои в подаче напряжения или вызвать износ самой проводки. Это может привести к повторному отказу датчика.
3. Неисправность ремня ГРМ: Из-за регулярного износа или столкновения ремень ГРМ может быть поврежден. Этот загрязненный ремень ГРМ обвивается вокруг кривошипа, вызывая повреждение множества мелких компонентов. Датчик положения коленчатого вала может быть поврежден в результате повреждения ремня ГРМ. В результате этого могут быть повреждены датчик и жгут проводов.

Датчик положения коленчатого вала

Датчик положения коленчатого вала представляет собой электрическое устройство, которое контролирует положение или скорость вращения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном.

Системы управления двигателем используют эту информацию для управления впрыском топлива, синхронизацией системы зажигания и другими характеристиками двигателя. На бензиновых двигателях распределитель нужно было вручную установить на метку времени, прежде чем стали доступны электронные датчики кривошипа.

Что делает датчик положения коленчатого вала?

Основной функцией датчика положения коленчатого вала является определение положения кривошипа и/или скорости вращения (об/мин). Информация, отправляемая датчиком, используется блоками управления двигателем для управления такими факторами, как зажигание и время впрыска топлива.

Датчик коленвала можно использовать вместе с датчиком положения распределительного вала для контроля соотношения поршень-клапан двигателя, что особенно важно в двигателях с изменяемыми фазами газораспределения.

Признаки неисправности датчика положения коленчатого вала?

Наиболее распространенные признаки неисправности датчика положения коленчатого вала :

• Из-за чрезмерного износа шатунных вкладышей и коренной шейки коленчатого вала двигатель начинает стучать.
• Из-за повреждения коленчатого вала двигатель может производить сильный шум.
• Из-за заклинивания двигатель автомобиля может не запуститься.
• Глохнущий двигатель и обратное срабатывание: при отказе датчика положения коленчатого вала (CKP) двигатель глохнет и дает обратный эффект. Отказ датчика CKP может привести к резкому останову двигателя после запуска без каких-либо проблем.
• Чрезмерная вибрация двигателя: чтобы гарантировать стабильную выходную мощность, датчик положения коленчатого вала отслеживает и ограничивает вибрацию, создаваемую двигателем автомобиля. Чрезмерная вибрация двигателя вашего автомобиля может быть признаком повреждения коленчатого вала.
• Пропуски зажигания в цилиндре происходят, когда датчик CKP неисправен и PCM не получает все необходимые данные для подачи искры в правильную камеру сгорания. В результате цилиндр выходит из строя, и двигатель теряет мощность.

Причины, которые могут привести к поломке коленвала?

• Гидравлический удар, неравномерное сгорание и другие факторы могут привести к поломке коленчатого вала.
• Повреждение коленчатого вала также может быть вызвано дефектным материалом вала.
• Внезапная остановка двигателя, вызванная разболтанным противовесом, а также выходом из строя коробки передач и т.п.
• Перед ремонтом вал имеет механические повреждения.
• Из-за выхода из строя сцепления, неисправного маховика или повреждения виброгасителя происходит ненужное вращение и вибрация.
• Недостаточно доработаны подшипники коленчатого вала.
• Износ материала из-за предыдущего отказа подшипника и отожженных шеек подшипника, среди прочего.
• В результате раннего выхода подшипника из строя или некачественного ремонта шейка подшипника стала мягкой (например, из-за ненужной переточки).
• Ввод двигателя в эксплуатацию не соответствовал рекомендациям производителя.
• Был использован неподходящий вкладыш подшипника.
• Использованы старые болты головки подшипника или неправильный момент затяжки.
• Поскольку масляная система предварительно не заполнена и не сжата, при вводе в эксплуатацию недостаточно смазки.
• Крышки шатуна/коренного подшипника были перепутаны или установлены криво.
• Размер отверстия подшипника картера внутри коленчатого вала не проверялся и не восстанавливался после его повреждения.
• Масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор не были заменены, когда должны были быть заменены.
• Стружка, оставшаяся в масляном контуре двигателя, может привести к растрескиванию коленчатого вала, если подшипник поврежден.

Как увеличить срок службы коленчатого вала?

Каждая деталь двигателя нуждается в надлежащем и регулярном обслуживании. Ниже приведены некоторые рекомендации, которым можно следовать для увеличения срока службы коленчатого вала:

• Подшипники двигателя необходимо обслуживать надлежащим образом.
• Правильная смазка различных частей коленчатого вала.
• Убедитесь, что моторное масло не смешивается с топливом или охлаждающей жидкостью.
• В соответствии с инструкциями производителя заправьте двигатель достаточным количеством масла.
• Не используйте масло, содержащее грязь или другие загрязнители.
• Убедитесь, что двигатель не перегревается.
• Техническое обслуживание и проверка двигателя на регулярной основе.
• Используйте коленчатый вал, изготовленный из хороших высококачественных материалов.
• Регулярно меняйте масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор.
• Перед установкой вала убедитесь, что он в хорошем состоянии.
• Предотвращает механическую перегрузку коленчатого вала из-за гидравлического удара, неравномерного сгорания и других факторов.

Какие причины приводят к прогибу коленчатого вала?

Коленчатый вал должен выдерживать огромные нагрузки, которые иногда могут привести к его прогибу. Это причины, которые могут привести к прогибу коленвала :

• Возвратно-поступательное движение поршня внутри камеры сгорания.
• Из-за искривления и кручения коленчатого вала.
• Взрыв или возгорание картера
• Из-за рабочего хода. Потому что поршень прикладывает рывковую силу к коленчатому валу после завершения рабочего такта в двигателе, заставляя его вращаться быстрее.
• Заземление корабля

Поломка коленчатого вала

Первым фактором здесь является Усталость. Это означает, что материал может разрушиться в результате многократного нагружения. Когда коленчатый вал вращается, нагрузки меняются местами, в результате чего вал слегка изгибается. Это похоже на то, как вы можете сломать вешалку или проволоку, просто согнув ее на четверть, а то и дюжину раз.

Коленчатый вал имеет значительно меньшую гибкость, поэтому для его поломки требуются миллионы циклов, но режим отказа такой же, как у вешалки. Если подшипник, поддерживающий коленчатый вал, выходит из строя из-за недостатка смазки, смещение отклонения при каждом вращении существенно увеличивается, что повышает вероятность выхода из строя.

Другой причиной поломки задней части коленчатого вала является дисбаланс маховика/гидротрансформатора или несоосность трансмиссии. Другой потенциальной причиной является концентратор напряжения (выемка на тонко отшлифованной поверхности) в радиусе рядом с шейкой подшипника. Порез может превратиться в трещину, которая быстро распространяется.

Применение коленчатого вала

• Коленчатый вал управляет движением всех клапанов всасывания, сжатия, воспламенения, расширения и выпуска в двигателе внутреннего сгорания в нужное время цикла.
• Вращательное движение, создаваемое шатунами, передается на маховик.
• Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, который затем перемещается к колесам автомобиля.

Часто задаваемые вопросы

Кто изобрел коленчатый вал?

Аль-Джазари в 1206

Какие бывают типы коленчатых валов?

Ниже приведены типы коленчатых валов:
1. Полностью собранный коленчатый вал
2, Полусобранный коленчатый вал
3. Сварной коленчатый вал
4. Цельный цельный коленчатый вал
5. Кованый коленчатый вал
6. Литой коленчатый вал
7. Заготовка коленчатого вала

Вращает ли коленчатый вал распределительный вал?

Цепь или зубчатое колесо соединяют коленчатый вал с распределительным валом. Эта зубчатая передача передает действие кривошипа на распределительный вал. Распределительный вал использует вращательное движение, обеспечиваемое коленчатым валом, для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В каком двигателе нет распределительного вала?

Так как в двухтактных двигателях впуск и выпуск осуществляется через порты. Поэтому им не требуется кулачок для управления клапанами.