Шатунный вал: то, что делает двигатель двигателем

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.

Устройство коленчатого вала

Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

• полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки;
• неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

• Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
• Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
• Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
• Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
• Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
• Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.

Фронтальная и тыльная сторона коленчатого вала уплотняется защитными сальниками, которые препятствуют протеканию масла там, где выступающие части маховика выходят за пределы блока цилиндров.

Вращательные движения всего механизма коленвала обеспечивают подшипники скольжения – тонкие стальные вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).

Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.

Принцип действия коленчатого вала

Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.

В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.

Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала. После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.

Процесс смазки коленчатого вала

Смазка коленвала обеспечивается за счет шатунных и коренных шеек. Важно помнить, что смазка коленчатого вала всегда происходит под давлением. Каждая коренная шейка обеспечена индивидуальным подводом масла от общей смазочной системы. Поступившее масло попадает на шатунные шейки по специальным каналам, расположенным в коренных шейках.

Коленчатый вал — все, что нужно о нем знать

Педали и их рычаги образуют простой коленчатый вал. Чтобы выразить все это профессионально, это коленчатый вал с двумя шейками (педали) и двойной главный подшипник (крепление в раме). В двигателе он ничем не отличается: шатуны нажимают на педали, как ноги велосипедиста — извините, поворачиваются.

Коленчатый вал — фундамент двигателя

В современных двигателях коленчатый вал не виден, за исключением передней части, которая выступает из блока двигателя. Это где клиновой шкив прикреплен. Только его присутствие — и его вихревое движение — свидетельствуют о том, что что-то происходит «там внизу». Тем не менее, коленчатый вал имеет основополагающее значение для всей концепции поршневого двигателя.

Благодаря этому ход поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение под действием давления на рычаг, то есть он преобразует ход поршня в создание крутящего момента. Однако, так что все поршни многоцилиндрового двигателя не должны двигаться равномерно, коленчатые валы кривошипно смещены друг к другу под углом.

В обычном четырехцилиндровом двигателе это смещение составляет 180 градусов. У шестицилиндровых рядных агрегатов шатуны имеют смещение на 120 градусов, а восьмицилиндровые V-образные двигатели — на 90 градусов. поэтому можно сэкономить как материал, так и длину коленчатого вала, что способствует компактности конструкции.

Коленчатый вал — сколько стоит угловое смещение на байке?

Правильный ответ — 180 градусов. Задача коленчатого вала: вместе с шатуном превратить пульсирующие и линейные ходы поршня «вниз» в равномерное круговое движение, а давление расширения газов, возникающих при сгорании смеси, толкает поршень «вниз». Сила, действующая на шатун, теперь определяется из расчета. Это усилие прикладывается (то есть передается шатуном) к рычагу рычага (то есть путем прикрепления шатуна к шатуну) и создает крутящий момент.

Один такой единственный шаг означал бы, что двигатель — и, следовательно, автомобиль — будет делать только один ход. Но поскольку все цилиндры в своем порядке обжига передают усилие, возникающее в результате расширения отработанного газа, на поршни, а затем на шатуны и коленчатый вал, происходит непрерывное вращение. Чем больше цилиндров, тем ровнее и равномернее.

Конечно, есть и одноцилиндровые двигатели, но здесь одним из важнейших компонентов является маховик.

Крутящий момент, создаваемый коленчатым валом, передается со стороны выхода на маховик и сцепление, а затем на коробку передач и ведомые колеса.

Коленчатый вал — грузы

Невероятно, что должен выдержать коленвал. Потому что, с одной стороны, он имеет дело с силами, возникающими в результате сгорания смеси в каждом цилиндре, а в дизельных двигателях с наддувом — около пяти тонн на цилиндр. С другой стороны, есть также сила квадрата массы (инерция) самого вала, увеличивающаяся до квадрата, и все же шатуны также имеют свою массу. Одновременно с действием этих сил в оставшихся цилиндрах сопротивление, создаваемое сжатием, преодолевается — и все это одновременно и с огромной скоростью.

Представьте себе все: смесь зажигается в первом цилиндре, поршень уже движется «вниз» и примерно на половину того, как он нажимает на шатун с наибольшим усилием, именно в тот момент, когда его шатун находится под прямым углом к ​​кривошипу вала , Крутящий момент, создаваемый в этой точке, теперь должен передаваться через шатун и главные подшипники на оставшиеся коленчатые валы и на его выход. Кроме того, появляются огромные центробежные силы, приводящие к дальнейшим перегрузкам.

Коленчатый вал — строительство

Вся конструкция двигателя окружает коленчатый вал. В классическом рядном четырехцилиндровом двигателе каждый шатун имеет свой «собственный» шток коленчатого вала. Сам вал опирается на пять основных подшипников. Для того, чтобы коленчатый вал не мог двигаться вдоль своей оси, по меньшей мере, середина главных подшипников также является опорным подшипником.

Между шейками коренных подшипников и штифтами коленчатого вала в качестве соединения используются кривошипы, также известные как рычаги коленвала. Каждый кривошип имеет по меньшей мере одно плечо, простирающееся до другой стороны коленчатого вала. Это удлинение называется противовесом и является элементом, который уравновешивает силу инерции поршней и шатунов, действующих на коленчатый вал.

Коленвал — Балансировка

Правильный баланс позволяет двигателю работать плавно и плавно. И для этого вам нужна высочайшая точность, потому что любая вибрация — помимо снижения комфорта — сокращает срок службы двигателя. Например, 15-килограммовый коленчатый вал уравновешен в обычной машине с точностью до одного грамма. Это делается путем сверления крошечных отверстий в шатунах и удаления необходимого количества материала.

Тем не менее, вибрации типичны для небольших двигателей — массовые силы почти полностью отвечают за них. В частности, в рядных четырехцилиндровых двигателях их можно компенсировать за счет использования балансировочных валов, приводимых в движение коленчатым валом через цепи или шестерни.

Коленвал — Смазка

К сожалению, их использование также увеличивает внутреннее сопротивление двигателя и, следовательно, расход топлива. Наружные поверхности шеек подшипников специально закалены, чтобы противостоять износу, но по крайней мере не менее важно их правильное смазывание. Для этого в коленчатом валу по всей его длине делают масляные каналы, в которые подается масло, нагнетаемое насосом, обычно через главные подшипники в точках опоры вала. Коленчатый вал «залит» маслом, присутствующим в т.н. масляный поддон, составляющий нижнюю крышку блока двигателя, охватывающий концы коленвала.

Это масло не заполняет поддон, оно откачивается из него во все части двигателя, а затем самопроизвольно поступает в поддон, где процесс начинается заново. Однако, чтобы предотвратить разбрызгивание и вытекание масла из двигателя, на обоих концах коленчатого вала используется уплотнение. Обычно это уплотнительные кольца, то есть самые профессиональные и понятные во всем мире симмернрингс. Эти компоненты со временем изнашиваются, и двигатель будет вытекать из масла, если его не заменить.

Коленвал — материалы

В двигателях с меньшей мощностью коленчатый вал выполнен из так называемого Ковкий чугун Чугун — это дешевый и простой в обработке материал, а его литые коленчатые валы работают очень плавно. Таким образом, несмотря на большой вес, они очень экономичны. Однако там, где двигатель мощный, в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками коленчатые валы изготавливаются методом штамповки. Этот вид продукции намного дороже, потому что дальнейшая обработка длится долго.

Коленчатый вал — нестандартные версии

Коленчатый вал для высокопроизводительных мотоциклов и гоночных автомобилей состоит из отдельных компонентов, каждый из которых изготавливается в прессе под высоким давлением. Преимущество этого очень дорогого решения заключается в возможности использования подшипников качения, которые способны выдерживать даже более длительные периоды без смазки — когда, например, автомобиль переворачивает или выполняет некоторые трюки.

С другой стороны, в обычных автомобилях основные подшипники скользят, и через несколько секунд без смазки они перегреваются и заедают. Поэтому к свету красной контрольной лампы давления масла на приборной панели следует относиться крайне серьезно — лучше всего остановить автомобиль и выключить двигатель.

Толпа. Maciej Pertyński

В двигателе все детали одинаково нужны и важны. При поломке хотя бы одной запчасти весь мотор выходит из строя. Сегодня мы разберем подробно коленчатый вал, который преобразует возвратно-поступательные движения шатунов и поршней во вращательные.

Устройство

Коленвал состоит из:

• колен;
• коренных и шатунных шееек;
• щек.

Ось коленчатого вала – это коренные шейки, которые проходят ровно по центру. Шатунные шейки исполняют роль крепления и приема давления от шатунов. Шатунные шейки смещены по отношению оси вала и держатся с помощью щек.

Шатунных шеек по количеству столько же, сколько и цилиндров. Но во многих V-образных моторах на 1 шейку опираются 2 цилиндра. Так же можно встретить, когда V-образные двигатели имеют коленвал, в котором на 1 шатун рассчитана 1 шейка, но соединенные шейки тогда сдвинуты на 18 градусов по отношению друг к другу.

Что же касается щек, то они обладают несколькими функциями: соединяют шейки и являются противовесом, чтобы уравновесить шатуны и шатунные шейки. Если противовеса не было бы, то появлялась бы вибрация, а у высокооборотных ДВС, это верный признак указывающий на возможность выхода из строя мотора.

В коленчатом вале основная нагрузка распределяется на щеки и на места соединения шеек. Чтобы распределение было равномерным, данные отрезки изготавливаются галтелью – переход в виде закругленной формы от шейки к щеке.

В результате правильное расположение щек и шеек в коленвале обеспечивает эффективную работу возвратно-поступательного движения во вращательное: уравновешивает ДВС, противостоит изгибающим нагрузкам и предотвращает появление колебаний и вибраций.

Полноопорные и неполноопорные коленвалы

Коренные шейки по размеру больше шатунных, и они служат как осью, так и опорой КШМ (кривошипно-шатунного механизма). Нагрузка передается мотору от коленвала через коренные шейки, они же опираются на коренные подшипники в картере двигателя.

Коленвал делится на 2 вида по типу опоры:

1. Полноопорный. В нем шеек коренных на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек.
2. Неполноопорный. Коренных шеек меньше, чем шатунных, но по бокам щеки может быть 2 смещенных на конкретный угол шатунных шейки.

Простая конструкция неполноопорного коленвала, а также меньшее количество точек опоры говорит о высокой степени жесткости и прочности, соответственно и тяжести. Именно поэтому в XXI веке чаще используют полноопорные коленвалы, пусть сложнее в производстве, но на выходе легкие и надежные.

Смазка коленвала и других деталей КШМ

Смазка запчастей коленвала очень важна: для опоры коренных шеек и шатунов на шатунные шейки применяют подшипники скольжения (вкладыши), а они не могут правильно функционировать без постоянной смазки.

Чтобы масло поступало к запчастям, внутри коленчатого вала есть каналы. Благодаря давлению, смазочный материал поступает к подшипникам равномерно.

Взаимодействие коленвала совместно с другими запчастями

Нагрузка подается на коленчатый вал через шатуны, тем самым переводя в крутящий момент. Этот самый момент проходит через заднюю часть вала (хвостовик) к маховику и потом к трансмиссии. Через переднюю часть вала (носок) крутящий момент переходит на вал газораспределительного механизма и другие системы двигателя.

Зачастую на носке имеется гаситель колебаний. Это простое устройство состоит из 2 дисков, резиновой прокладки, соединительных пружин и упругого материала, такого как, например, силиконовая жидкость. Такой гаситель при работе мотора уменьшает крутильные колебания вала, что минимизирует риски повреждения.

Производство и материал

Во время работы на коленвал подается большая нагрузка. Для дизельных моторов производят цельной коленчатый вал. А вот сборные коленвалы на практике оказались несостоятельны для высокооборотных моторов, и поэтому их почти не применяют.

В качестве материала изготовления используют сталь или чугун. Коленвал из чугуна выполняют методом отливки, а из стали методом ковки или штамповки. Затем чугунные и стальные коленчатые валы механически обрабатывают, чтобы достичь нужных параметров – балансировка, чистота поверхности и т. д.

Автозапчасти для двигателя и его узлов вы найдете на нашем сайте в разделе «Категория запчастей».

Вал коленчатый 2110 (ход 84мм) 21118 шейка 41,5

Увеличить рабочий объём двигателя можно: заменив коленвал на другой с большим ходом, увеличив диаметр цилиндра или то и другое одновременно. Не надо забывать, что при изменении объёма двигателя, необходимо увеличить объём камеры сгорания — для компенсации увеличения объёма цилиндра.
При установке коленвала с большим ходом необходимо заменить поршни.
К расточке цилиндров блока на значительную величину (2 мм) нужно подходить осторожно. Например, при расточке серийного блока ВАЗ 21083 с 82 мм до 84 мм у двигателя наблюдается повышенный расход масла. Это происходит за счёт потери жёсткости блока. В этом случае лучше использовать специальную толстостенную отливку блока. Такие блоки ВАЗ выпускает мелкими сериями.
Увеличение объёма двигателя приводит к увеличению максимального крутящего момента, но при этом происходит снижение оборотов максимальной мощности. Это происходит из-за уменьшения механического КПД. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения диаметра цилиндров, то возрастает площадь контакта между стенками цилиндра и поршнем с поршневыми кольцами. Как следствие повышается трение. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения хода коленвала, то возрастает средняя скорость поршня, что приводит к тем же результатам.
В любом случае повышение объёма приводит к падению общего КПД двигателя.
Объём двигателя ВАЗ (в куб. см) в зависимости от диаметра цилиндра и хода поршня.

Диаметр                         Ход поршня, мм
цилиндра,     71     74,8     75,6    78       80      84
      мм
    82,0      1499    1579    1596    1647    1689    1774
    82,4      1514    1595    1612    1663    1706    1791
    82,5      1517    1599    1616    1667    1710    1795
    82,8      1528    1610    1628    1679    1722    1808
    83,0      1536    1618    1635    1687    1731    1817
    84,0      1573    1657    1675    1728    1772    1861

Одна из составляющих мотокомплекта ВАЗ 21128 16V 1. 8L 100 л.с.
Комплект V-1800 для блока цилиндров 197,1 мм:
— коленвал ход 84 мм, шейка d-41,5 мм.,
— шатуны 129 мм, палец d-19 мм, шейка d-41,5 мм.,
— поршни d-82,5 мм.,
— кольца d-82,5 мм (1,2 мм., 1,5 мм., 2 мм).,
— пальцы d-19 мм со стопорными кольцами.,
— вкладыши шатунные d-41,5 мм.
Характеристики двигателя
Модель ВАЗ-21128
Блок цилиндров ВАЗ-11193
Диаметр цилиндра, мм 82,5
Межцилиндровое расстояние, мм 89
Высота блока цилиндров, мм 197,1
Длина шатуна, мм 129
Диаметр шатунных шеек, мм 41,5
Отношение длины шатуна к радиусу кривошипа, мм 3,07
Поршень
Высота, мм 45,3
Диаметр, мм 82,5
Вес, г 247
Ход поршня, мм 84
Высота поршневых колец, мм 1,2/1,5/2
Общие характеристики
Высота огневого пояса, мм 3,8±0,1
Степень сжатия 10,5
Рабочий объём, см3 1796
Мощность максимальная, кВт (л.с.) 72 (98)
при скорости вращения коленчатого вала, 1/мин 5200
Максимальный крутящий момент, Нм 162
при скорости вращения коленчатого вала, 1/мин 3200
Количество клапанов на цилиндр 4
Топливо-бензин, ОЧ не менее 95
Двигатель ВАЗ-21128 16 кл. V=1.8L с мощностью 100 л.с. и крутящим моментом 162 Нм / 3200 об/мин, удовлетворяющий требованиям по нормам токсичности Euro 2.
В двигателе 1.8L используется блок цилиндров ВАЗ 21124 с межцентровым расстоянием 89 мм, увеличенной на 2,3 мм высотой и размером рабочих цилиндров диаметром 82,5 мм, оригинальные поршни с уменьшенной на 98 г массой и на 20,2 мм высотой. Поршни отлиты методом погружения («ноу-хау» ЗАО «Супер-Авто» и «АВИТИ») и имеют литейные поднутрения в днище, что предотвращает порчу клапанов при обрыве ремня ГРМ. Основное увеличение объёма двигателя произошло за счёт существенной переработки деталей кривошипно-шатунного механизма в результате чего ход поршня увеличен до 84 мм.
Для обеспечения нормальной работы двигателя используются новые калибровки контроллера, форсунки увеличенной производительности фирмы «Siemens» и дроссельный патрубок с большим проходным сечением. Увеличенный до 51 мм диаметр системы выпуска также значительно повлиял на увеличение мощности двигателя.
Одним из основных достоинств двигателя является увеличенный до 162 Нм начальный крутящий момент, обеспечивающий оптимальные разгонные характеристики автомобиля — момент трогания и момент совершения маневров.
Для передачи возросшего момента, на автомобили, оснащенные двигателем 1.8L, устанавливается усиленная КПП и усиленное сцепление фирмы «LUK». КПП включает в себя усиленные подшипники валов фирмы «SKF» (Швеция) и усиленный вторичный вал с блоком шестерен в сборе и главной парой 3,9.
Отличительной особенностью сцепления фирмы «LUK» является увеличенный до 200 мм диаметр нажимного и ведомого диска и усиленные пружины.
Для повышения точности соединения шатуна с коленчатым валом в технологии изготовления шатуна операция разъёма «крышка-шатун» выполняется не разрезанием, а разрывом, что значительно повышает точность обработки отверстия большой головки.
За счёт снижения массы кривошипно-шатунного механизма и улучшения структуры металла поршня и шатуна увеличена надёжность и долговечность двигателя.
Существует также тюнинговый вариант двигателя, который предусматривает установку нового впускного ресивера с укороченными впускными каналами, что обеспечивает увеличение наполнения на высоких оборотах, фильтра нулевого сопротивления, доработанной системы вентиляции картера, дроссельного патрубка диаметром 54 мм, впускного распредвала с измененными фазами газораспределения. Все эти мероприятия обеспечивают увеличение мощности со 100 л.с. до 120 л.с.
Варианты установки в «низкий» блок 194,8 мм:
1. коленвал 84 мм + шатуны СТИ 129 мм + кованые поршни СТИ 82,5 мм — 83,0 мм (16V)

Варианты установки в «высокий» блок 197,1 мм:
1. коленвал 84 мм + шатуны СТИ 129 мм + кованые поршни СТИ 82,5 мм  (8V)
2. коленвал 84 мм + шатуны Супер-Авто 129 мм + кованые поршни СТИ 82,5 мм — 83,0 мм (16V)
3. коленвал 84 мм + Н-образные шатуны СТИ 131 мм + кованые поршни СТИ 82,5 мм — 83,0 мм (16V)

Коленчатый вал — RacePortal.ru

Шейки подшипников, в которых коленчатый вал вращается в блоке цилиндров, называются коренными шейками. Шейки подшипников, вращающиеся внутри нижней (большой) головки шатуна, называются шатунными шейками.

Именно коленчатый вал превращает возвратно-поступательное движение поршня в круговое вращение. Расстояние между осями коренных и шатунных шеек, называемое радиусом кривошипа (R), является одним из основных технических показателей коленчатого вала и всего двигателя. Длина хода поршня в цилиндре, равная удвоенной величине радиуса кривошипа, зависит только от этого показателя. А от длины хода поршня зависит объём цилиндра двигателя. Изменяя длину радиуса кривошипа, при неизменном диаметре цилиндра, можно изменять объём цилиндров двигателя. При этом, правда, изменяются некоторые технические характеристики двигателя, изменение которых можно использовать в необходимом направлении. При конструировании двигателя, для достижения желаемых технических характеристик, очень тщательно подбирается соотношение между длиной хода поршня и диаметром цилиндра. Двигатели, в которых ход поршня больше диаметра цилиндра, называются длиноходными. Двигатели, у которых ход поршня меньше диаметра цилиндра, называются короткоходными. Короткоходные двигатели позволяют поднять скорость вращения двигателя и благодаря этому увеличить максимальную мощность двигателя, но длиноходные двигатели имеют больший крутящий момент в диапазоне низких оборотов и они более экономичны. Это ещё один из примеров, что конструкторская работа это постоянное нахождение компромиссов в технике.

Далее мы убедимся, что изменение одного параметра двигателя (и автомобиля) почти всегда приводит к изменению других его параметров, причём, чаще всего, не в лучшую сторону, что довольно часто не учитывают специалисты по тюнингу.

Во время работы двигателя на коленчатый вал воздействуют очень большие изгибающие и закручивающие нагрузки, поэтому вал должен быть очень прочным. Способность вала сопротивляться нагрузкам зависит от материала, из которого сделан вал и от его конструкции, при этом стоимость изготовления вала тоже имеет большое значение в конкурентной борьбе.

Если с каждой стороны шатунной шейки находится коренная шейка, такой вал называется полноопорным. Ясно, что он будет лучше противостоять изгибающим нагрузкам. Коленчатый вал двигателя V8 значительно короче коленчатого вала рядного 8-ми цилиндрового двигателя, поэтому его способность сопротивляться закручивающим нагрузкам будет значительно выше. Для исключения концентрации напряжений, способных разрушить вал, переход каждой поверхности вала в другую (галтели) осуществляется под некоторым радиусом.

Сопряжение поверхностей

1.Поверхности радиального вкладыша  2.Галтель  3.Поверхность упорного вкладыша

Материалы, из которых изготовлен коленчатый вал

Прочность коленчатого вала зависит не только от его конструкции, но и от материалов, из которых изготовлен коленчатый вал. Подбор необходимого материала ещё один из примеров компромисса. Чаше всего возникает компромисс между ценой и прочностью, но при этом, для обеспечения необходимой надёжности, необходимо учитывать степень форсированности двигателя, весовые и геометрические характеристики вала. Коленчатый вал двигателей серийных автомобилей, в целях обеспечения расчётной себестоимости производства, изготавливается из литого чугуна. Двигатели более форсированных спортивных автомобилей имеют коленчатый вал, изготовленный методом ковки из низколегированной стали. Кованные коленчатые валы имеют явное преимущество по весовым, габаритным и прочностным характеристикам перед валами, изготовленными методом литья, поэтому эти валы, в последнее время, находят большее применение. Иногда, когда цена не имеет доминирующего значения, коленчатый вал может быть изготовлен методом точения и другой механической обработки, из целого куска высококачественной стали. При этом большая часть дорогого материала идёт в отходы, но так создаются дорогие валы для дорогих двигателей.

Как коренные, так и шатунные шейки коленчатого вала, вращаются в подшипниках скольжения. Есть очень небольшое количество коленчатых валов, вращающихся в подшипниках качения, но широкого распространения такие конструкции не имеют. Коленчатый вал, предназначенный для установки в подшипники качения должен быть разборным и поэтому иметь довольно сложную и не совсем надёжную конструкцию. Вращающиеся в подшипниках скольжения, шейки коленчатого вала должны иметь поверхность, имеющую очень высокую способность сопротивления износу. Поэтому эти поверхность, как и поверхности, контактирующие с сальниками, подвергаются различным способам поверхностного упрочнения, чаше всего закалкой при помощи токов высокой частоты, азотированием и качественной механической обработкой.

Конструкция коленчатого вала

Конструкция коленчатого вала очень сильно зависит от количества цилиндров двигателя и их конфигурации. От этого зависит количество и расположение коренных и шатунных шеек, а, например, в двигателях V6, в которых поршни двух рядов цилиндров подсоединены к общему коленчатому валу, в зависимости от угла развала блока цилиндров, имеется угловое смещение шатунных шеек по окружности вала. Расположение шатунных шеек также зависит от порядка работы цилиндров двигателя. В американских двигателях V8 применяется коленчатый вал, напоминающий крест, в то время как на европейских двигателях V8 спортивных автомобиле применяется плоский коленчатый вал.

Но в конструкции всех коленчатых валов есть много общего. Подшипники качения коренных и шатунных шеек имеют вкладыши, изготовленные из стальной ленты с внутренней поверхностью из износостойкого материала с низким коэффициентом трения. При наличии необходимой смазки, вкладыши обеспечивают легкое вращение вала в подшипниках продолжительное время. Для предотвращения проворачивания вкладышей подшипников вкладыши имеют специальные выступы, которые устанавливаются в выемки корпуса подшипников, но на некоторых современных двигателях применяются вкладыши, фиксируемые только за счёт тугой посадки. Во время ремонта, при необходимости, сильно изношенные вкладыши можно заменить. Более того, выпускаются специальные ремонтные вкладыши нескольких ремонтных размеров увеличенной толщины, которые позволяют проводить перешлифовку шеек коленчатого вала, что значительно снижает стоимость ремонта, поскольку новый коленчатый вал стоит достаточно дорого.

Вкладыши коренных подшипников имеют масляные канавки, по которым масло от коренных подшипников, через каналы в коленчатом валу, поступает к шатунным подшипникам. В последнее время канавку стали делать только в одном нижнем вкладыше. Это делается для снижения удельного давления на нижний, более нагруженный вкладыш, поскольку отсутствие масляной канавки увеличивает площадь поверхности вкладыша, контактирующей с поверхностью шейки вала. При установке вкладышей вкладыш без масляной канавки устанавливается в крышку коренного подшипника.

Специальные упорные полукольца (вкладыши) предотвращают осевое перемещение коленчатого вала. Эти упорные полукольца так же выпускаются увеличенной ремонтной толщины.

Коренные подшипники вала устанавливаются в постели, изготовленные непосредственно в блоке цилиндров. Сверху коренная шейка вала крепится крышкой коренного подшипника. При производстве базовые отверстия всех коренных подшипников обрабатывается одновременно, за один проход режущего инструмента. Поэтому не допускается замена крышек коренных подшипников, их перестановка в одном комплекте и установка их другой стороной. Перед снятием крышек коленчатого вала убедитесь, что на крышках имеются соответствующие установочные метки, однозначно определяющие место и направление установки каждой крышки. При отсутствии таких меток нанесите соответствующие метки самостоятельно, используя методы, описанные в специальной литературе. Предпочтительно не использовать метод кернения для нанесения меток на крышки коренных или шатунных подшипников. Лучше использовать специальные фломастеры, краску или алмазные надфили, но при этом необходимо учитывать, что перед сборкой все детали двигателя промываются в растворителях, в результате чего фломастер может быть смыт.

Нелишне напомнить, что затягиваются болты крепления крышек строго установленным моментом затяжки при помощи динамометрического ключа. Всё сказанное относится также и к крышкам шатунов.

Ранее было сказано, что вкладыши подшипников надёжно работают только при обеспечении необходимой смазки. Поэтому все коленчатые валы имеют внутренние масляные каналы, по которым масло под давлением подаётся от шейки коренного подшипника к шейке шатунного подшипника, а, иногда, по внутренним каналам шатунов подводится к верхней головке шатуна для смазывания поршневого пальца. К постелям коренных подшипников масло подаётся по масляным каналам блока цилиндров.

Во время работы двигателя поршень, с сопутствующими деталями совершает возвратно-поступательное движения. Для уравновешивания сил инерции этих деталей в вертикальном направлении, коленчатый вал изготавливается со специальными противовесами. Правда, при этом возникают горизонтальные колебания, но об этом будем говорить позже. К торцу заднего конца коленчатого вала крепится маховик или пластина крепления гидротрансформатора, при наличии автоматической коробки передач, с которых снимается полезная мощность двигателя. Если автомобиль укомплектован ручной коробкой передач и, соответственно маховиком, в торец заднего конца коленчатого вала вставляется передний подшипник первичного вала коробки передач. Спереди и сзади коленчатого вала имеются цилиндрические поверхности, контактирующие с уплотняющими кромками сальников, исключающих утечку масла из картера двигателя. Эти поверхности должны быть отполированы, и не иметь даже мельчайших неровностей или царапин. Кроме того, они должны быть строго параллельны центральной оси коленчатого вала. При наличии радиального биения этих поверхностей сальники быстро разбиваются, в результате чего появляется течь масла.

Во время работы многоцилиндрового двигателя рабочий такт в разных цилиндрах происходит поочерёдно в соответствии с порядком работы цилиндров. При этом возникают переменные усилия, старающиеся закрутить коленчатый вал, в результате этих усилий в валу возникают крутильные колебания.

Для противодействия крутильным колебаниям, на передний конец вала устанавливается гаситель крутильных колебаний, представляющий собой две массивные детали, соединённые упругим (резиновым) элементом. Чаще всего гаситель крутильных колебаний встроен в шкив привода вспомогательных агрегатов. Одновременно шкив служит задающим ротором датчика положения коленчатого вала.

Но в последнее время появились двигатели, в которых гаситель крутильных колебаний расположен в нутрии картера двигателя. В этом случае в виде упруго элемента применяется не резиновая вставка и цилиндрические пружины, установленные между внутренней и наружной частью гасителя. Гаситель крутильных колебаний, поглощая большое количество энергии, нагревается, поэтому гаситель, установленный внутри блока цилиндров, часто охлаждается струёй масла.

Гаситель крутильных колебаний 

1. Зубцы задающего ротора датчика положения коленчатого вала
2. Наружный маховик гасителя крутильных колебаний
3. Втулка
4. Резиновый упругий элемент
5. Шкив ремня привода вспомогательных механизмов
6. Ступица гасителя крутильных колебаний

Коленчатый вал — 2.Датчик положения коленчатого вала — 1.Гаситель крутильных колебаний

На передний конец коленчатого вала устанавливаются ведущие элементы привода газораспределительного механизма (зубчатые шкивы или звёздочки) и насоса системы смазки двигателя, также на передний конец коленчатого вала устанавливается шкив ремня привода вспомогательных агрегатов.

Полноопорный коленчатый вал двигателя R4

1. Фланец для подсоединения маховика
2. Уплотняющая поверхность заднего сальника
3. Коренные шейки
4. Шатунные шейки
5. Отверстие масляного канала коренной шейки
6. Отверстие масляного канала шатунной шейки
7. Противовес
8. Удаление металла при балансировке
9. Уплотняющая поверхность переднего сальника

Неполноопорный коленчатый вал двигателя R4

У этого коленчатого вала отсутствует коренная шейка между второй и третьей шатунными шейками.

Этот вал применялся на двигателе автомобиля Победа (М-20).

Расположение вкладышей коренных подшипников коленчатого вала

1. Верхние вкладыши (с канавками)
2. Масляные канавки (зелёные)
3. Верхние упорные вкладыши
4. Коленчатый вал
5. Внутренние масляные каналы
6. Нижние вкладыши (без канавок)
7. Нижние упорные вкладыши

 

Установка осевого упорного вкладыша

1. Верхние радиальные вкладыши
2. Верхние осевые упорные вкладыши
3. Коленчатый вал
4. Нижние радиальные вкладыши
5. Нижние осевые упорные вкладыши
6. Крышки коренных подшипников
7. Болт крышки, работающий за пределом текучести.

Коленчатый вал двигателя V8

У коленчатого вала двигателя V8 совместная шатунная шейка двух противоположных цилиндров имеет форму цилиндра.

Коленчатый вал двигателя V6

Шатунная шейка двух противоположных цилиндров коленчатого вала двигателя V6 разделена на две части, сдвинутых относительно друг друга на несколько градусов по окружности кривошипа относительно друг друга.

Передний подшипник первичного вала механической коробки передач, установленный в задний торец коленчатого вала

1. Дистанционная проставка
2. Коленчатый вал
3. Защитная крышка
4. Шариковый подшипник
5. Болт крепления маховика
6. Маховик

Измерение осевого люфта коленчатого вала

Установите штатив индикатора. Если блок цилиндров чугунный установите штатив на магнитной основе,если блок цилиндров из алюминиевого сплава установите кронштейн, используя любое резьбовое отверстие блока цилиндров.  Используя шлицевую отвёртку как рычаг, до упора сдвиньте коленчатый вал в сторону передней части двигателя. Установите индикатора на «0». Для измерения осевого люфта при помощи отвёртки переместите вал назад. Определите показание индикатора. Если удобно, индикатор можно установить и на переднюю стенку блока цилиндров.

Снятие и установка коленчатого вала

Перед снятием коленчатого вала замерьте и запишите осевой люфт вала, это несколько облегчит подбор толщины упорных осевых вкладышей. Определите нахождение меток на крышках коренных подшипников и блоке цилиндров, определяющих место и направление установки крышек коренных подшипников. В случае отсутствия таких меток (что бывает крайне редко), нанесите метки, однозначно определяющие расположение крышек.

Будьте осторожны, не путайте метки расположения крышки на блоке с метками размерной группы установленных вкладышей, которые могут иметь цифровое обозначение. В случае необходимости обратитесь к руководству по ремонту автомобиля.

Снимите все детали, мешающие снятию коленчатого вала: шкив привода вспомогательных агрегатов с гасителем крутильных колебаний, зубчатый шкив или звёздочку привода газораспределительного механизма, передний и задний сальники коленчатого вала и маховик. Иногда необходимо снять маслоприемник масляного насоса, отдельный задающий ротор датчика положение коленчатого вала и другие детали, указанные в руководстве по ремонту.

В некоторых руководствах по ремонту (мануалах) указывается очерёдность и метод откручивания болтов крышек коренных подшипников коленчатого вала, но в большинстве руководств это не упоминается. Но, даже если в руководстве очерёдность откручивания болтов не указана, это совсем не значит, что можно откручивать болты в любой очерёдности. Просто составители руководств справедливо считают, что профессиональный автомеханик знает, как это правильно делается. Но у нас часто и профессиональные мотористы откручивают болты, начиная с одного края и до другого края за один проход. Довольно часто приходится слышать возражения, я так делаю 20 лет, и все собранные мной двигатели работали нормально. Это не совсем так, может при правильной сборке срок службы двигателя, зависящий от многих причин, мог быть больше или вибрации двигателя были бы меньше.

Если в руководстве по ремонту конкретного двигателя указана очерёдность откручивания болтов, выполняйте указания руководства. Если подобных указаний нет, откручивайте болты по спирали, начиная от краёв и постепенно перемещаясь к центру. Не откручивайте болты сразу за один проход, болты необходимо откручивать за несколько проходов. При первом проходе, перемещаясь строго по спирали, отверните каждый болт не более чем на 1/4 оборота. При втором проходе ещё несколько ослабьте затяжку болтов и только при третьем, или лучше четвёртом, проходе выверните болты полностью и снимите.

Метод спирали также используется при снятии и установке различных крышек и корпусных деталей. При этом при снятии начинайте откручивать крепёжные элементы, болты или гайки с краёв, постепенно с двух сторон перемещаясь к центру, а при установке начинайте затягивать крепёжные элементы, начиная от центра и перемещаясь к краям.

Снимите крышки коренных подшипников, не допуская падения вкладышей, и расположите их строго в последовательности как они стояли на двигателе.Снимите коленчатый вал. Если предполагается последующая установка снятого коленчатого вала совместно со старыми вкладышами, извлеките вкладыши из постелей блока цилиндров и расположите их так, чтобы была возможность установки каждого вкладыша именно на то место, откуда он был снят при разборке. Даже если вкладыши будут меняться, всё равно расположите снятые вкладыши в порядке из расположения на двигателе. Анализ состояния и износа вкладышей поможет определить некоторые неисправности двигателя.

Если коленчатый вал имеет общий корпус крышек коренных подшипников, как находящийся внутри масляного поддона, так и являющийся структурой двигателя, откручивайте болты строго в очерёдности, указанной в руководстве по ремонту и также за несколько проходов. Если руководством по ремонту допускается повторная установка болтов, сделайте из картона шаблон с отверстиями соответствующий по форме блоку крышек коренных подшипников, и устанавливайте каждый снятый болт в необходимое отверстие. Болты крепления блока крышек могут отличаться не только по диаметру, но и по шагу резьбы, общей длине болта или длины резьбовой части. При сборке каждый болт необходимо устанавливать строго на то место, откуда он был снят при разборке.

Тщательно проверьте состояние всех элементов – коленчатого вала, крышек коренных подшипников, радиальных и осевых вкладышей, болтов крепления крышек коренных подшипников.

Проявляйте особую осторожность при снятии коленчатого вала, не допускайте повреждения полированных поверхностей шеек подшипников или контактных поверхностей переднего и заднего сальников.

Очередность откручивания болтов

 

Очерёдность затяжки болтов

Проверка коленчатого вала

Визуально проверьте состояние поверхностей коленных и шатунных шеек на наличие рисок и задиров. Проверьте состояние упорных поверхностей коленчатого вала, контактирующих с осевыми упорными вкладышами. При помощи нутромера с часовым индикатором замерьте расстояние между опорными поверхностями вала, контактирующими с осевыми упорными вкладышами.

Проверьте поверхности, контактирующие с уплотняющими кромками переднего и заднего сальников коленчатого вала. Проверьте посадочные поверхности маховика, зубчатого шкива или звёздочки и гасителя крутильных колебаний. При обнаружении повреждения указанных поверхностей вал необходимо заменить или отремонтировать.

При помощи микрометра проведите необходимые замеры всех коренных и шатунных шеек для определения недопустимого износа, конусности и овальности шеек. На каждой шейке необходимо произвести не менее четырёх замеров. Диаметр шейки измеряется с каждой стороны шейки в двух перпендикулярных направлениях. После замеров вычтите из большего размера меньший и определите конусность и овальность каждой шейки. Для определения износа учитывайте самый меньший диаметр из измеренных. Сравните полученные значения износа, конусности и овальность с данными в руководстве по ремонту. Если хоть одно из полученных значений превышает установленную норму, вал необходимо заменить или отремонтировать. Установите коленчатый вал в центры или на V-образные призмы.

Установите индикатор точно по середине центральной коренной шейки и замерьте радиальное биение вала. Действительное радиальное биение вала равно половите значения, замеренного индикатором. Если радиальное биение вала превышает норму, указанную в руководстве, вал необходимо заменить или отремонтировать.

Не только ремонт, но и указанные проверки лучше выполнять в условиях специальных предприятий, имеющих точный мерительный инструмент, специальные станки и квалифицированный, по данному роду работ, персонал.

Измерение износа опорных поверхностей

 

Проверка состояния коренных и шатунных шеек. 1 – Шейка с задирами 2 – Исправная шейка

Проверка радиального биения вала

1. Индикатор
2. Штатив индикатора
3. Проверяемый коленчатый вал
4. Центры или V-образные призмы

1. Ось идеального вала
2. V-образные призмы
3. Действительная ось коленчатого вала

Установите коленчатый вал в центры или на V-образные призмы. Установите штатив индикатора напротив центральной коренной шейки. Прижмите щуп индикатора к поверхности шейки. Медленно поворачивая коленчатый вал, при помощи индикатора определите самое низкое положение центра вала. Установите шкалу индикатора на «0». Медленно поворачивая коленчатый вал, определите самое высокое положение вала. Считайте показание индикатора. Истинное биение вала равно половине показания индикатора. Сравните вычисленное биение вала с техническими требованиями.

Ремонтные размеры

Многие заводы-изготовители двигателей выпускают вкладыши подшипников коренных и шатунных шеек коленчатого вала ремонтных размеров. Эти вкладыши имеют увеличенную толщину. Для отечественных автомобилей обычно выпускаются вкладыши одного номинального и четырёх ремонтных размеров. Вкладыши ремонтных размеров имеют обозначения: +0,25; +0,50; +0,75 и +1,0. При ремонте коленчатого вала шейки вала перешлифовываются так, чтобы соответствовать ремонтному размеру после устранения всех выявленных геометрических искажений формы шеек вала. Обратите внимание, что ремонтный размер указывает изменение диаметра шейки, а не толщины вкладыша. То есть каждый вкладыш +0,25 будет толще номинального не на 0,25 мм, а на 0,25 / 2 = 0,125 мм, что соответствует уменьшению внутреннего диаметра подшипника на 0,25 мм.

Соответственно шейки вала ремонтных размеров имеют обозначение -0,25; -0,50; -0,75 и -1,0. В этом случае диаметр шейки вала изменяется именно на указанную величину.

Так же выпускаются ремонтные осевые упорные вкладыши (полукольца) увеличенной толщины. Эти вкладыши предназначены для регулирования осевого люфта коленчатого вала.

Некоторые заводы-изготовители вкладыши ремонтных размеров не выпускают. В этом случае при обнаружении того, что геометрические размеры шеек вала выходят за установленные ограничения, необходимо заменить коленчатый вал.

Не путайте вкладыши ремонтных размеров с вкладышами селективной подборки, обычно имеющие цветовые метки, также имеющие некоторые различия по толщине. Вкладыши селективной подборки предназначены для точного подбора необходимого зазора в подшипнике, с учетом в различия в точности обработке диаметра коренных и шатунных шеек.

Если приходится ремонтировать автомобиль, ранее принадлежащий другому владельцу, вполне возможно, что коленчатый вал уже подлежал ремонту. Поэтому после снятия коленчатого вала обязательно замерьте диаметр шеек, и определите, к какому ремонтному размеру относится вал.

Зазор в коренных и шатунных подшипниках

Масло, поступающее в подшипники скольжения коренных и шатунных шеек, выполняет три функции, смазывает трущиеся поверхности, вымывает продукты износа трущихся поверхностей и производит охлаждение трущихся поверхностей. Поэтому, для обеспечения необходимого охлаждения подшипника, при конструировании двигателя, в зависимости от степени форсирования двигателя, определяется количество масла, проходящего через подшипник скольжения. Это количество регулируется зазором в подшипнике. Некоторые форсированные двигатели для увеличения общего количества проходящего через подшипник масла имеют специальную канавку для отвода масла из зазора подшипника.

Обычно зазор в коренных и шатунных подшипниках указывается в руководстве по ремонту автомобиля. При ремонте двигателя в условиях специализированного предприятия специалисты, производящие перешлифовку коленчатого вала, обеспечиваю необходимый зазор в подшипнике.Определения зазора в подшипнике при помощи измерения отверстия при помощи нутромера и измерения диаметра шейки при помощи микрометра

Установка вкладыша в крышку коренного подшипника

Измерение внутреннего диаметра коренных подшипников

Направление измерений внутреннего диаметра коренного подшипника для определения износа, овальности и конусности

Измерение диаметра коренной шейки при помощи микрометра для определения износа, овальности и конусности шейки.

Для измерения зазора, убедившись в чистоте всех деталей, установите вкладыши в постели подшипников в блоке цилиндров и в крышки коренных подшипников. Вставьте фиксирующие выступы вкладышей в специальные выемки в постели и крышке подшипника. Вкладыши некоторых двигателей не имеют фиксирующих выступов, в таких двигателях вкладыши удерживаются от прокручивания за счёт затяжки крышки подшипника. В этом случае измеряется на соответствие технической норме выступание вкладыша относительно соединительной поверхности.

Затяните болты крышек коренных подшипников моментом затяжки, указанным в руководстве по ремонту. При помощи нутромера замерьте внутренние диаметры всех коренных подшипников и запишите результаты измерений. Проводите измерение в направлениях указанных на рисунке, это поможет определить правильность установки вкладышей подшипников.

При помощи микрометра замерьте наружный диаметр шейки вала и запишите результаты измерений. Для определения зазора в каждом подшипнике вычтите из диаметра отверстия диаметр соответствующей шейки вала.

Не зависимо от того, каким способом подбирались вкладыши, для обеспечения необходимого зазора, при помощи подбора вкладышей с использованием цветовых меток или при помощи измерения обязательно проведите окончательное измерение зазора при помощи индикаторной пластмассовой проволоки «Plastigage».

Измерение зазора в подшипнике при помощи «Plastigage»

Установка измерительной проволоки «Plastigage»

Измерение ширины расплющенной проволоки и определение зазора в подшипнике

Определение зазора в коренных и шатунных подшипниках при помощи пластиковой проволоки «Plastigage» можно считать не только самым точным, но и самым дешёвым способом. Для его проведения не требуется приобретения дорогого мерительного инструмента. Многие заводы-изготовители рекомендуют обязательно проводить окончательный контроль зазора в подшипниках только этим способом. Во многих странах измерение зазоров при помощи «Plastigage» производится уже более 30 лет.

Измерительная пластиковая проволока «Plastigage» имеет точную калибровку по диаметру и имеет стабилизированные физические свойства по всей длине проволоки в широком диапазоне температур. Разумеется, её применение при отрицательных температурах не рекомендуется, поскольку при низких температурах проволока «Plastigage» меняет свои физические свойства и становится хрупкой. Не следует проводить подобные измерения также при очень высокой температуре. Хрупкой проволока может стать также в результате длительного хранения.

Внимание! Перед началом измерения зазора внимательно ознакомьтесь с инструкцией по применению измерительной проволоки «Plastigage». Измерительная проволока может быть предназначена для измерения ограниченного диапазона зазоров.

Перед проверкой тщательно очистите и обезжирьте все детали – коленчатый вал, вкладыши подшипников и места установки вкладышей, как в блоке цилиндров, так и в крышках коренных подшипников, при измерении зазоров в коренных подшипниках. При измерении зазоров в шатунных подшипниках, соответственно, очистите места установки вкладышей в шатунах и крышках шатунов. Убедитесь, что под вкладыши не попали никакие посторонние материалы. Наличие посторонних материалов не только исказит результаты измерения, но и в дальнейшем ускорит износ вкладыша.

Не применяя никакой смазки, осторожно установите именно те вкладыши, которые будут использоваться. Отрежьте куски измерительной проволоки «Plastigage» длиной чуть меньше ширины шеек. И положите куски проволоки строго вдоль оси коленчатого вала.

Внимание! После установки измерительной проволоки на шейки вала не допускается даже минимальное вращение вала. Даже небольшое смещение вала приведёт к искажению измерений.

Установите крышки подшипников и, используя динамометрический ключ и, при необходимости, измеритель угла доворота болта затяните болты крышек коренных (шатунных) подшипников. Болты крышек коренных подшипников затягивайте строго в установленной очередности за несколько проходов, в соответствии с методикой установки коленчатого вала.

В соответствии с методикой снятия коленчатого вала снимите все крышки коренных подшипников. При помощи специального шаблона, входящего в комплект «Plastigage» определите ширину расплющенной проволоки и на основании этого определите зазор в подшипнике.

Если зазор не соответствует установленной технической норме, подберите вкладыши другой толщины. Если при помощи подбора вкладышей не получается установить рекомендованный техническими нормами зазор, отремонтируйте или замените коленчатый вал.

Ширина расплющенной измерительной проволоки должна быть одинаковая по всей длине одного куска. Если ширина расплющенной измерительной проволоки имеет различное значение по длине, в подшипнике имеется конусность. Придётся проверить конусность шейки коленчатого вала и конусность отверстия подшипника.

При помощи измерительной проволоки можно проверить и овальность шейки коленчатого вала (но не отверстия подшипника). Для этого после измерения зазора в подшипнике указанным способом, поверните коленчатый вал на 90º — 100º и ещё раз выполните измерение зазора. По разности двух измерения можно определить овальность шейки коленчатого вала.

После выполнения всех измерения тщательно удалите остатки измерительной проволоки. В целях исключения повреждения поверхности шеек вала, не применяйте для удаления проволоки металлические предметы. Остатки проволоки легко удаляются при помощи растворителя.

Установка коленчатого вала

Главное чистота! Часто при снятии двигателя автомеханик видит его с довольно неприглядной стороны. Почти на всех старых двигателя присутствуют подтёки масла с налипшими на него толстым слоем частицами грязи. Но это совсем не значит, что при ремонте двигателя можно занизить требования к чистоте. При ремонте двигателя, как и при ремонте некоторых других агрегатов автомобиля, например автоматической коробки передач или рулевого механизма с гидравлическим усилителем, требуется чистота, соизмеримая с чистотой в медицинских учреждениях.

Перед установкой коленчатого вала ещё раз очистите все устанавливаемые детали, особенно постели установки вкладышей. Наличие даже чистого масла на поверхностях установки вкладышей не допускается, Тем более не допускается присутствия на этих поверхностях любых посторонних материалов.

Тщательно промойте коленчатый вал, при помощи специального ершика очистите масляные каналы коленчатого вала и продуйте их сжатым воздухом.

В руководстве по ремонту двигателя ознакомьтесь с расположением всех вкладышей. Почти всегда все верхние вкладыши (устанавливаемые в блок цилиндров) имеют одинаковую конструкцию, но встречаются двигатели, в которых двигатели различных шеек имеют различную конструкцию. Верхние вкладыши часто отличаются от нижних (устанавливаемых в крышки коренных подшипников) наличием масляной канавки посередине вкладыша. Если по каким-либо причинам устанавливаются снятые вкладыши, устанавливайте их только на то место, в котором они находились до снятия. Новые вкладыши устанавливайте только на то место, где они находились при проверке зазоров в подшипниках.

Не нанося на вкладыши или на место их установки масла, стараясь не прикасаться руками к рабочим поверхностям вкладышей, установите верхние вкладыши, установив упоры вкладышей в специальные паза. Если вкладыши не имеют специальных упоров от проворачивания, установите вкладыши так, что бы оба конца вкладыша находились на одинаковой высоте относительно установочной поверхности блока цилиндров.

Не нанося на вкладыши или на место их установки масла, установите верхние полукольца упорных осевых подшипников. Устанавливайте упорные полукольца так, чтобы масляные канавки, имеющиеся на упорных полукольцах, были направлены в сторону упорных поверхностей коленчатого вала.

Не дотрагиваясь руками до рабочих поверхностей вкладышей, при помощи маслёнки нанесите на все вкладыши обильный слой чистого масла, которое будет заливаться в двигатель. Некоторые производители рекомендуют при ремонте наносить на вкладыши специальное ремонтное мало.

Нанесите масло на поверхности коренных шеек коленчатого вала. Стараясь не сместить установленные верхние вкладыши, осторожно установите коленчатый вал в блок цилиндров. При установке коленчатого вала примете все меры предосторожности, исключающие повреждение поверхностей коренных и шатунных шеек, а также полированных уплотнительных поверхностей вала, контактирующих с уплотнительными кромками переднего и заднего сальников коленчатого вала.

Не нанося на вкладыши или на место их установки масла, стараясь не прикасаться руками к рабочим поверхностям вкладышей, установите нижние вкладыши в крышки подшипников, установив упоры вкладышей в специальные пазы крышек. Установите нижние упорные полукольца. При помощи маслёнки нанесите чистое моторное масло на вкладыши.

Крышки коренных подшипников допускается устанавливать только на то место, откуда они были сняты при разборке. Устанавливайте крышки руководствуясь установочными метками, имеющимися на крышках и блоке цилиндров. Крышки можно устанавливать только в одном направлении. Иногда на крышки наносятся цифровые метки обозначающие группу отверстия под подшипник, не путайте эти метки с установочными метками.

Крышки коренных подшипников в некоторых случаях устанавливаются при помощи направляющих втулок или штифтов, но чаще направляющим элементом служит болт крепления крышки. Блок общих крышек коренных подшипников всегда устанавливается при помощи направляющих втулок.

Перед установкой крышек необходимо проверить состояние болтов крепления крышек. Строго выполняйте указания руководства по ремонту автомобилей. Некоторые производители указывают на недопустимость повторной установки снятых болтов, некоторые производители допускают установку болтов ограниченное число раз, иногда требуется проверка общей дины болта или диаметра его зауженной части. В общем, резьбовое соединение крышек коренных подшипников является очень критическим местом. При замене болтов допускается установка только специальных болтов, выпушенных заводом-изготовителем и приобретённым строго по каталогу запасных частей.

Установка крышек коренных подшипников

Перед установкой болтов нанесите на резьбовую часть болта и упорную поверхность головки болта масло, в строгом соответствии с указаниями по ремонту. Излишнее масло удалите. Не выполнение этого правила не позволит обеспечить необходимую силу прижатия крышки, даже при применении динамометрического ключа.

Установите крышку и, прижимая крышку руками, заверните болты крепления крышки только усилием руки. Установите все остальные крышки. Затягивайте болты крышек коренных подшипников, за несколько проходов, в строгом соответствии с очерёдностью, указанной в руководстве по ремонту. В случае отсутствия прямого указания очерёдность, руководствуйтесь указаниями стандартной установки коленчатого вала. При затяжке болтов обязательно используйте динамометрический ключ. При установке болтов, работающих за пределом текучести, используйте специальный транспортир, точно определяющий угол доворота болта или используйте для этих целей специальные метки, нанесённые на головку болта фломастером.

После установки коленчатого вала обязательно проверьте лёгкость вращения вала в подшипниках. Но для подобной проверки необходимо иметь некоторый опыт по определению лёгкости вращения правильно собранного двигателя.

При затруднённом вращении коленчатого вала, работу по установке вала придётся повторить, при этом необходимо точно определить причину затруднённого вращения вала.

Установка вкладыша коренного подшипника.

Грязь, попавшая под установленный вкладыш во время ремонта, приведёт к быстрому разрушению вкладыша.

Прочистка масляных каналов коленчатого вала

 

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Рассмотрим конструкционные особенности шатуна поршня, основные проблемы, которые могут возникать при его работе, и способы их профилактики.

Конструкция шатуна

Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.

Шатун поршня состоит из следующих элементов.

Поршневая головка

Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.

В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.

Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.

Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.

Кривошипная головка

Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.

На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.

По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.

В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме «сухого трения» очень быстро истирается.

Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

• Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C

• Повышает КПД двигателя

• Снижает трение и износ

• Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания

• Снижает расход топлива

• Отверждается при комнатной температуре

Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.

Силовой стержень

Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.

Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.

Из чего изготавливают шатуны?

Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.

При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.

В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.

В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.

Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.

Почему шатуны выходят из строя?

Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.

Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.

Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.

К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.

Ремонт шатунов

Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:

• Деформация стержня

• Износ зазора в верхней головке цилиндра

• Износ поверхности и зазора в нижней части головки

Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.

Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.

После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.

Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.

Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.

Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.

Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

Коленчатый вал — Запчасти — М-72

Код	Наименование	Изготовитель	Состояние	Остаток	Цена
003304	Винт M6x16	Украина	Новый — Минусовая головка	0	1.00€
			Новый — С крейцкопфом	91	1.00€
014110	Шпонка 4×5	Украина	Новый	80	1.50€
72012-6	Коленчатый вал в сборе	Китай	Новый	2	215.00€
		Украина	NOS — Отремонтированный	0	262.00€
			NOS — Неиспользуемый	0	340.00€
201489	Болт M8x1x55	Китай	Новый	13	3.50€
728012-7	Маховник в сборе Альтернативные продукты	Украина	NOS	0	86.50€
7201201-A	Цапфа кривошипа передняя	Украина	NOS	2	26.00€
7201203	Палец кривошипа	Китай	Новый	38	24.00€
		Украина	NOS	14	30.00€
7201208	Сепаратор	Украина	NOS — Комплектный	0	19.50€
			NOS — Неполный	0	8.50€
7201209	Ролик 7×10	Украина	Новый — Стандарт	0	1.50€
		Германия	Новый — R1 7×10 +0,01	121	1.50€
			Новый — R2 7×10 +0,02	133	1.50€
			Новый — R3 7×10 +0,03	144	1.50€
			Новый — R4 7×10 +0,04	145	1.50€
			Новый — R5 7×10 +0,05	102	1.50€
			Новый — Стандарт	109	1.50€
7201213	Маслоуловитель	Китай	Новый	5	6.00€
		Украина	NOS	0	16.50€
7201214	Шайба распорная	Украина	NOS	0	4.50€
		Германия	Новый	5	14.00€
7201217-01	Поршневые кольца комплект 0,0 Альтернативные продукты	Украина	Новый	0	16.00€
			NOS — Обычная	0	19.00€
			NOS — Многослойные кольца маслосъем.	0	20.00€
		Китай	Новый — 2 хромированные кольца	78	16.50€
		Польша	Новый	11	26.00€
7201217-10	Поршневые кольца комплект Альтернативные продукты	Украина	Новый
7201222	Шпонка 6×7	Украина	Новый	123	1.50€
7201225	Палец сцепления	Украина	Новый	149	5.00€
7201227	Шайба замочная	Украина	Новый	33	2.00€
7201228	Болт	Украина	Новый	19	5.00€
7201229	Шестерня	Китай	Новый	9	28.50€
		Украина	NOS	0	38.00€
7201231	Шайба	Украина	NOS	8	4.50€
7201232	Шайба замочная	Украина	Новый	48	1.00€
7201233-A	Шатун	Украина	NOS	0	49.50€
7201234-A	Втулка шатуна	Россия	Новый	55	4.00€
			NOS	0	4.50€
		Китай	Новый	42	4.50€
7201237-R1	Поршень Р1 Альтернативные продукты	Украина	NOS — 78,14 мм	1	36.50€
7201237-R2	Поршень Р2 Альтернативные продукты	Китай	Новый — 78,50 мм	1	36.50€
7201237-R3	Поршень Р3 Альтернативные продукты	Китай	Новый — 79,00 мм	3	38.50€
7201238	Палец поршня	Китай	Новый — 21 мм	0	6.00€
			Новый — 21,10 мм	58	6.50€
			Новый — HD 21 мм	3	6.50€
		Украина	NOS — 21,05 мм	0	7.00€
			NOS — 21,20 мм	7	7.00€
			Новый — 21 мм	31	5.00€
			NOS — 21 мм	2	7.50€
		Польша	Новый — 21 mm	10	8.00€
7201239	Кольцо стопорное	Украина	Новый	47	1.50€
		Китай	Новый	194	1.50€

Шатуны — обзор

10.6.3 Характеристики трения подшипников поршневого узла

Шатунные малые и большие подшипники представляют собой подшипники в поршневом узле. Они работают в суровых условиях при высоких динамических нагрузках и относительно низких скоростях шейки (например, Zhang et al. , 2004). Их моменты трения важны для точности расчета динамики поршневого узла. Сила трения поршневого пальца напрямую влияет на наклон юбки поршня.Их моменты трения необходимо включить в баланс моментов уравнений динамики поршневого узла. Их моменты трения в подшипниках могут быть рассчитаны либо с помощью упрощенного подхода с использованием эквивалентного граничного коэффициента трения, умноженного на действующую нагрузку и радиус подшипника, либо с помощью более сложного подхода, включающего уравнения трения гидродинамической смазки, представленные в предыдущем разделе.

Сухара и др. (1997) измерил трение в подшипнике выступа поршневого пальца полуфланцевого запрессованного поршневого пальца автомобильного бензинового двигателя.Они обнаружили, что сила трения подшипника поршневого пальца увеличивается с давлением в цилиндре во второй половине такта сжатия, такте расширения и первой половине такта выпуска. Они заметили резкий скачок силы трения при полной нагрузке сразу после ВМТ срабатывания, когда давление в цилиндре было самым высоким. Еще один гораздо меньший выброс произошел при угле поворота коленвала 90 ° после ВМТ срабатывания, когда шатун изменил направление. Пики силы трения указывали на характеристики граничной смазки поршневого пальца в этих областях.Сухара и др. (1997) обнаружил, что трение поршневого пальца находилось в диапазоне от 6,5% (при половинной нагрузке) до 16% (при полной нагрузке) среднего эффективного давления трения (FMEP) юбки поршня и колец, и им нельзя было пренебречь. Их результаты очень похожи на результаты аналитического моделирования, когда при моделировании предполагается граничное трение для поршневого пальца (Xin, 1999). Поршневой палец и узкий конец шатуна лишь слегка покачиваются вперед и назад. Силу трения поршневого пальца можно рассчитать, умножив нагрузку на палец на эквивалентный коэффициент трения.

Очень интересная диаграмма Стрибека была опубликована Suhara et al. (1997 г.) для подшипника поршневого пальца. Они заметили, что коэффициент трения уменьшается по мере уменьшения рабочего параметра во второй половине такта сжатия, что указывает на операцию гидродинамической смазки. Коэффициент трения резко увеличивается по мере дальнейшего уменьшения рабочего параметра в течение первой половины хода расширения, указывая на то, что подшипник поршневого пальца работает в режиме смешанной смазки.Сухара и др. (1997) полагал, что повышающийся высокий коэффициент трения с рабочим параметром во второй половине такта расширения был вызван очень тонкой масляной пленкой, которая не утолщалась с увеличением рабочего параметра. Это свидетельствовало о недостаточных поставках смазочного масла в этом регионе. Они указали, что необходимо сделать упор на усовершенствование конструкции для уменьшения трения как для режима граничной смазки в первой половине такта расширения, так и для режима масляного голодания во второй половине такта расширения.

Небольшое уменьшение шероховатости поверхности может значительно снизить трение поршневого пальца, как указано Suhara et al. (1997) в своем обширном экспериментальном исследовании различных эффектов конструкции на трение поршневого пальца. Улучшение материала подшипника втулки пальца также имеет большое влияние на снижение трения. Уменьшение зазора в подшипнике выступа поршневого пальца, например, для снижения шума, может привести к увеличению трения в режиме граничной смазки из-за более серьезных неровностей контактов, особенно при полной нагрузке и высоком давлении в цилиндре.Чрезмерное уменьшение длины поршневого пальца и толщины стенки по причине уменьшения веса может привести к значительному увеличению нагрузки на агрегат и деформации подшипника выступа пальца. Это может привести к увеличению граничного трения и износа, если не будут приняты другие конструктивные меры для противовеса (например, использование лучшего материала подшипника, уменьшение шероховатости поверхности, улучшение подачи масла).

Как правильно установить крепеж шатуна!

Правильная установка шатунов — залог долгого срока службы двигателя.Здесь мы рассмотрим различные способы выполнения этой задачи, и какой из них работает лучше всего.

Возможно, в двигателе внутреннего сгорания нет более важного компонента, чем крепеж шатуна. Независимо от того, использует ли конкретный шатун конфигурацию болт / гайка или конфигурацию винта с головкой под ключ, характеристики крепежа шатуна имеют решающее значение. Понимание деталей правильной установки важно как для опытных производителей двигателей, так и для новичков.

Правильная установка крепежа шатуна имеет первостепенное значение для продления срока службы двигателя.

Шатун предназначен для того, чтобы воспринимать возвратно-поступательное движение поршня в канале ствола и превращать его во вращательное движение коленчатого вала, превращая силы сгорания в силы тяги. Крепежные детали, которые удерживают большой конец стержня вместе, могут сломать или сломать ваш высокопроизводительный двигатель.

Каждый фиксатор шатуна должен поддерживать свою зажимную нагрузку, независимо от того, находится ли шатун в нижней мертвой точке (НМТ) или в верхней мертвой точке (ВМТ) в отверстии цилиндра.В ВМТ сложная задача крепежа — не допустить отслоения шатуна на его большом конце и позволить поршню врезаться в головку блока цилиндров.

«Стержневой болт — это, по сути, чрезвычайно жесткая пружина, и мы полагаемся на эластичность материала при растяжении и отскоке, чтобы поддерживать правильную зажимную нагрузку во время работы», — говорит Майкл Скин, торговый представитель K1 Technologies.

Датчик натяжения болтов, такой как этот прибор от ARP, необходим для правильной установки крепежных элементов шатуна.Датчик позволяет сравнивать длину неустановленного болта с установленным болтом, показывая, насколько точно болт растянулся.

Независимо от того, что вы слышали в другом месте, проверка растяжения крепежа — лучший способ убедиться, что крепеж шатуна установлен правильно.

«Рекомендуемый метод точной затяжки болтов штанги — использовать метод растяжения для правильной предварительной затяжки болта. Этот метод рекомендуется независимо от ситуации в двигателе, материала стержня или крепежа », — говорит Скин.

Это связано с тем, что простое измерение крутящего момента не дает точной информации о том, насколько растянута крепежная деталь, а также о ее зажимной нагрузке; вместо этого измерение крутящего момента просто дает вам величину трения, необходимого для поворота застежки. На это может повлиять использование смазочного масла, молибденовой смазки или любой другой жидкости, которую вы видели на протяжении многих лет для установки болтов шатуна, и это определенно не самый точный способ определить, обеспечивает ли крепеж надлежащий зажим. нагрузка на шатун.

Измерить растяжение шатуна несложно, но для этого необходимо использовать датчик растяжения, который можно приобрести у ARP и других источников.

«Если болт недостаточно растянут, зажимного усилия не хватит, чтобы удерживать шток на месте. Это может привести к выкручиванию подшипника или поломке болта. В качестве альтернативы, если болт будет растянут сверх предела текучести крепежа, возможно, что болт выйдет из строя », — говорит Скин.

Перед установкой крышки и крепежа шатуна первым делом убедитесь, что у вас есть блокнот под рукой, чтобы записывать ваши измерения и предотвращать путаницу.Перед установкой каждую застежку необходимо измерить, чтобы отметить ее свободную длину в расслабленном состоянии. Каждый набор шатунов K1 Technologies поставляется с крепежными деталями ARP 2000, которые имеют углубления на каждом конце крепежа, чтобы калибр можно было правильно отцентрировать на креплении для измерения его длины.

Угловой калибр также может использоваться как метод установки крепежных элементов шатуна. Это приемлемый метод, хотя и не такой точный, как растяжение болтов.

Перед приложением крутящего момента вставьте концы шарика датчика натяжения в углубления на застежке.Вы почувствуете, что датчик растяжения встал на место в ямках. Обязательно отрегулируйте внешнее кольцо индикатора часового типа, чтобы убедиться, что оно находится в нулевом положении на лицевой стороне индикатора. Каждый крепеж будет иметь спецификацию растяжения, которую K1 Technologies предоставляет вместе с комплектом шатуна.

Здесь следует обратить внимание на два важных момента: убедитесь, что вы используете точный динамометрический ключ, и вы должны иметь возможность затянуть крепеж одним движением. Если вы остановитесь на полпути, он может дать неточные показания.Также необходимо иметь тиски для шатуна, чтобы удерживать шток в стабильном состоянии в процессе измерения растяжения.

Наличие надежного и точного динамометрического ключа очень важно, но этого недостаточно. На динамометрический ключ может влиять несколько внешних факторов, и его всегда следует использовать вместе с измерителем натяжения стержневого болта.

Теперь вы можете заметить, что мы упомянули об использовании динамометрического ключа сразу после того, как сказали не использовать динамометрический ключ. Ну, это потому, что вы можете использовать динамометрический ключ как своего рода резервную копию датчика растяжения.

Под этим мы подразумеваем следующее: как только вы определите, какой крутящий момент требуется для достижения надлежащего растяжения крепежа, вы можете определить значение крутящего момента, необходимое для достижения такого растяжения, а затем продублировать это значение на остальных крепежных элементах. Но вы можете видеть, насколько важным элементом этого процесса является надежный динамометрический ключ. Если гаечный ключ не подходит, значения будут неверными, и вы рискуете чрезмерно растянуть крепеж, что приведет к его разрушению. Если болт растягивается до предела текучести, он деформируется безвозвратно — а мы этого не хотим.

После того, как вы определили значение крутящего момента, необходимого для растягивания крепежа до нужной длины, можно повторить повторение для остальных крепежных элементов. Тем не менее, по-прежнему уместно продолжать измерять длину застежки в свободном и растянутом состоянии.

Тщательная и правильная установка крепежных болтов стержня позволит вашему двигателю получить отличный старт! Когда дело доходит до этого, использование подходящих инструментов — датчика растяжения, тисков шатуна и динамометрического ключа — может существенно повлиять на конструкцию вашего двигателя.

Следует особо отметить, что использование смазки может повлиять и повлияет на растяжение болта, поскольку оно снижает трение. Из-за этого использование метода растяжения болта, без сомнения, является наиболее точным, потому что, если вы полагаетесь только на значения крутящего момента, вы можете получить значительно разную степень растяжения крепежа в зависимости от того, сколько смазки вы нанесете на нижнюю сторону крепежа.

«Затягивание крепежа только по крутящему моменту не является приемлемым методом установки крышки стержня и никогда не должно использоваться.Поскольку значение крутящего момента измеряет только сопротивление вращению, количество и тип смазки могут привести к слишком большому количеству переменных, чтобы убедиться, что крепеж правильно предварительно нагружен », — говорит Скин.

Критически важно: если при снятии длина крепежа изменится более чем на 0,001 дюйма от предварительно установленной длины — да, вы должны измерить болты при разборке — ее необходимо заменить, так как она была растянута за пределы проектных ограничений.

Наконец, для случаев, когда метод растяжения просто невозможен по той или иной причине, Скин говорит, что у K1 есть опция.

«Хотя растяжение является рекомендуемым методом закрепления крепежных деталей при установке крышек штанг, мы предлагаем спецификации для затяжки с крутящим моментом + угол. Этот метод требует небольшого начального крутящего момента, за которым следует определенное количество градусов, и зависит от точного шага резьбы для правильного растяжения крепежа », — говорит Скин.

Для получения дополнительной информации посетите блог K1 Technologies!

Часть 7 — Шатун

Полная потеря двигателя из-за ослабления 1 комплекта болтов шатуна на судне

НИКОГДА! использовать новые и бывшие в употреблении сборочные компоненты на одном шатуне

Размеры и состояние шатуна

Сопрягаемые поверхности болтов и резьбы должны быть в надлежащем состоянии и не должны подвергаться воздействию грубого обращения, поскольку небольшие повреждения могут быть исходной точкой усталостных трещин.

Примечание: Новые шатунные болты дешевле …. чем новый двигатель!

Всякий раз, когда это наверняка у большинства из нас … но вот наша рекомендация о том, что необходимо для получения надежных измерений для правильных решений:

• измерения например диаметр и овальность шатуна
  для корпуса требует полностью затянутых болтов шатуна с
  в сборе шатунного вала!
• также требует использования соответствующей смазки для болтов и гаек
  (в соответствии с рекомендациями производителя двигателя)
  => см. Sidekick 1
• также требует, чтобы температура корпуса, калибровочного
  и измерительного прибора была как можно более одинаковой.
  => см. Sidekick 2
• также требует калибровки вашего измерительного устройства перед измерительным прибором
  

Sidekick 1
Если вы хотите обеспечить правильную работу компонента двигателя, такого как f.е. поршень, головка блока цилиндров и, конечно же, шатун, важно использовать подходящую смазку для сборки деталей (болт, гайка и т. д.).
Чтобы гарантировать это, все производители двигателей «Инструкции по эксплуатации» содержат информацию о том, что вид смазки, которую вы должны использовать . Важно понимать, что это инструкция, а не просто рекомендация, которую вы можете игнорировать или пренебрегать, если подходящая смазка недоступна. Игнорирование или пренебрежение этой инструкцией может привести к значительному отклонению требуемых усилий затяжки! И если это произойдет… удачи вашему двигателю …

Сколько смазки мне следует использовать? Много помогает? Нет, совсем наоборот. Задача смазки — уменьшить трение между резьбой болтов и гаек. Достаточно тонкого слоя смазки; если иное не указано производителем двигателя. При окончательной сборке поршней мы используем (не смейтесь) зубные щетки для меньшей резьбы и бутылочные щетки для большей резьбы, чтобы обеспечить лишь тонкий слой смазки.

Нужен пример? Вот он: сборка поршня MAN 16/24 со слишком большим количеством Molykote на резьбе болтов (погружение болтов в Molykote) приведет к ослаблению крутящего момента, который будет более чем на 40% ниже требуемого.Как следствие, при работе двигателя головка поршня расшатывается. Мы видели такие случаи на борту нескольких судов, когда несколько лет назад экипаж менял заводную головку …

Sidekick 2
По мере увеличения размера измеряемого объекта погрешность измерения также увеличивается при разнице температур между компонентом двигателя, калибрующим устройством и измерительным устройством.

Разница температур всего 6 ° C (предположительно 28 ° C корпуса и 22 ° C измерительного прибора) между корпусом шатуна с предполагаемым диаметром отверстия e.грамм. 450 мм, и измерительный прибор даст погрешность измерения ок. 0,03 мм! «Как новый» допуск в этом диапазоне диаметров обычно составляет всего +0,04 мм.

Состояние болтов шатуна

Поверхность болтов и резьбы должны быть в надлежащем состоянии и не подвергаться воздействию грубого обращения: небольшие повреждения могут быть отправной точкой усталостных трещин.

НИКОГДА! используйте новые и бывшие в употреблении сборочные компоненты на одном шатуне.

Правильная затяжка болтов шатуна

Убедитесь, что болты затянуты в полном соответствии с инструкциями производителя двигателя во всех отношениях, например, — этапы затяжки, правильная смазка и, конечно же => отсутствие использования молотков и других тяжелых инструментов.

Поршни и шатуны двигателя

Поршень действует как подвижная заглушка в цилиндре, образуя нижнюю часть камеры сгорания.Между поршнем и стенкой цилиндра имеется газонепроницаемое уплотнение, поэтому единственный способ расширения горячих газов сгорания — это прижать поршень вниз. То же самое и с пушечным ядром, но вместо того, чтобы улететь на чей-то любимый пиратский корабль, вращающийся коленчатый вал толкает поршень вверх по цилиндру, и цикл повторяется.

Более 60% трения внутри двигателя происходит за счет движения поршневого узла, поэтому это основная область для повышения эффективности двигателей.Поршень все еще находится в стадии разработки и исследований, о чем мы вскоре поговорим более подробно.

Огромные силы создаются при изменении направления поршня при его движении вверх и вниз. Более легкий поршневой узел имеет меньший импульс, таким образом прикладывая меньшее усилие и позволяя двигателям с более высокими оборотами. Это означает, что происходит постоянный толчок, чтобы уменьшить вес шатуна и поршня.

Поршень соединен с коленчатым валом через шатун , часто сокращается до стержень или же шатун .Эти части вместе известны как поршень в сборе . Оба конца шатуна могут поворачиваться: часть шатуна, которая соединяется с поршнем, называется малый конец , а конец, который крепится вокруг коленчатого вала, называется большой конец . Большой конец будет иметь вкладыши подшипники которые минимизируют трение и поддерживают точный масляный зазор с шейкой штока на коленчатом валу. Шатун разделен на две части — с крышка стержня используется для зажима вокруг подшипника шатуна и коленчатого вала.

Компоненты поршневого узла

Поршень

Вся мощность в двигателе достигается за счет силы, воздействующей на верхнюю часть поршня. Эта сила определяется как площадь поршня, умноженная на давление газа. Более крупные поршни и более высокое давление газа обеспечат большую мощность. В целом размер поршня ограничен конструкцией двигателя, но поршень действительно играет жизненно важную роль в поддержании высокого давления газа, создавая газонепроницаемое уплотнение со стенкой цилиндра.

Верхняя поверхность поршня называется кроны (также голова или же купол ). В серийных двигателях корона бывает различной формы, но обычно она бывает плоской, выпуклой или выпуклой.

[Различные формы коронки]

Практически все современные поршни включают предохранительный клапан которые обеспечивают зазор вокруг клапанов в верхней части хода поршня.

Заводная головка, находящаяся в непосредственном контакте с горячими газами сгорания, сильно нагревается.Именно эта область расширяется больше всего, поэтому будет небольшой конус внутрь от нижней части поршня, чтобы обеспечить больший зазор вокруг этой верхней площадки между головкой и верхним поршневым кольцом.

Хотя нам нужно газонепроницаемое уплотнение, нам также необходимо, чтобы поршень плавно перемещался по цилиндру с минимальным трением, поэтому поршню необходимо некоторое клиренс . Типичный поршень будет иметь зазор 0,1 мм (0,004 дюйма) между ним и стенкой цилиндра — это примерно ширина человеческого волоса.Чтобы сохранить этот зазор, поршень должен быть точно обработан, а сплав, из которого он сделан, будет точно определен с учетом теплового расширения.

Небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра перекрывается за счет кольца поршневые , которые входят в канавки на поршне в области, известной как ремень поршневой . Пространства между этими канавками называются кольцо приземляется .

Поршень прикреплен к шатуну с помощью короткой полой трубки, называемой Булавка на запястье , или же палец поршневой .Эта булавка для запястья несет полную силу сгорания.

На поршень при сгорании действуют не только вертикальные силы, но и боковые силы, вызванные постоянно изменяющимся углом шатуна. Из-за этих боковых сил поршню требуются гладкие поверхности, чтобы он мог прилегать к стенке цилиндра и удерживать поршень в вертикальном положении. Боковые поверхности поршня известны как Юбка поршня .

[Пышная юбка и юбка-тапочка]

Есть два типа юбок.Самый простой — это широкая юбка или сплошная юбка, представляющая собой классический поршень трубчатой ​​формы. Эта конструкция до сих пор используется на грузовиках и больших коммерческих двигателях, но уже давно заменена на автомобили и мотоциклы более легкой конструкцией, известной как тапочек поршневой .

У скользящего поршня часть юбки срезана, остались только поверхности, которые опираются на переднюю и заднюю часть стенки цилиндра. Такое удаление сводит к минимуму вес и уменьшает площадь контакта между поршнем и стенкой цилиндра, тем самым уменьшая трение.

Современные производственные двигатели дополнительно уменьшают трение между поршнем и стенкой цилиндра за счет использования Покрытия поршней с низким коэффициентом трения , как тефлон в сковороде с антипригарным покрытием. Эти покрытия обычно наносятся трафаретной печатью в виде заплатки на юбки поршней — например, на изображенном на рисунке покрытии на основе графита двигателя Ford Fiesta Ecoboost.

[Поршень Ford]

По мере того, как поршень опускается на такте сгорания, он будет оказывать боковое усилие в направлении, противоположном наклонному шатуну.Направление цилиндра, на которое действует эта сила, известно как сторона осевого напора, и поршень и стенка цилиндра будут подвергаться большему износу в этой области.

[Схема тяги]

Поршень становится невероятно горячим, и ему необходимо эффективно отводить это тепло. Тепло от поршня идет в три места: в виде лучистого тепла в камеру сгорания, в стенки цилиндра через поршневые кольца и вниз по шатуну. Кроме того, во многих двигателях поршень охлаждается с помощью масла, распыляемого на нижнюю часть.

Поршневые кольца

Поршневые кольца плотно прилегают к поршню, перекрывая небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра. Обычно на поршне имеется три поршневых кольца, выполняющих разные функции.

Компрессионные кольца

Два верхних кольца называются кольца компрессионные (также известен как кольца нажимные или же кольца газовые ) и их основная роль заключается в предотвращении проникновения газов через небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра.Этот проход газа через поршень в картер известен как минет и должны быть минимизированы для сохранения сжатия.

Компрессионные кольца обычно изготавливаются из твердого чугуна и оказывают внешнее давление на стенку цилиндра. Это внешнее давление возникает из-за естественной упругости колец, но дополняется на такте сгорания давлением газа за кольцами, которое более плотно прижимает их к стенке цилиндра.

[Давление газа за компрессионными кольцами]

Важно отметить, что компрессионные кольца не оказывают бокового давления на поршень и не действуют для него как направляющие.Канавка в поршне будет глубже ширины поршневого кольца, что позволит кольцу скользить по масляной пленке.

Компрессионные кольца также передают тепло от поршня к стенке цилиндра, где оно рассеивается в охлаждающей жидкости, протекающей через водяные рубашки.

Эти кольца сломаны с небольшим зазором, который позволяет устанавливать и снимать их поверх поршня. Ширина этого зазор поршневого кольца указывается производителем, и его можно измерить, поместив кольцо внутрь цилиндра и измерив зазор с помощью щупа.На этом рисунке зазоры сильно преувеличены, на самом деле они будут очень тонкими — 0,2 мм или меньше.

Кольца контроля масла

Кольцо нижнее на поршне кольцо масляное регулировочное . Масло постоянно разбрызгивается на стенки цилиндров либо из отверстий в шатунах, либо из форсунок, установленных в картере. Для минимального трения нам нужна тонкая масляная пленка, а функция маслосъемного кольца заключается в удалении излишков масла и создании идеальной масляной пленки для скольжения компрессионных колец и юбки поршня.

Мы определенно не хотим, чтобы масло в камере сгорания: присутствие масла может вызвать плохое сгорание, высокие выбросы, чрезмерное накопление углерода на клапанах и поршнях и синий дым — все это плохие новости для плавного двигателя.

Маслосъемное кольцо обычно состоит из двух тонких хромированных скребковых колец с проставкой, зажатой между ними для удаления масла. Он разработан, чтобы скользить по маслу при движении вверх и соскребать его при движении вниз. Это называется сегментированным дизайном.В канавке для контроля масла будут просверлены отверстия, чтобы излишки масла могли легко стекать обратно в картер.

Установка новых поршневых колец

Область стенки цилиндра над верхним компрессионным кольцом не охвачена кольцами, что снижает износ. Это может вызвать образование гребня в течение всего срока службы двигателя. Если новые кольца устанавливаются на цилиндр, который не подвергался повторной расточке, тогда может потребоваться кольцо с удаленной выемкой, известное как гребневик, чтобы гарантировать, что новое кольцо не соприкасается с этим гребнем материала.

[Схема смещений колец]

При установке новых колец зазоры должны быть смещены и никогда не должны находиться на одной линии друг с другом, чтобы предотвратить прямой путь для выхода газов.

Булавка на запястье

Поршень прикреплен к шатуну через полую трубку из закаленной стали, известную как Булавка на запястье или же палец поршневой . Этот штифт проходит через маленький конец шатуна и позволяет ему поворачиваться на поршне.

Есть два метода закрепления булавки на запястье. А полуплавающий Устройство имеет штифт, закрепленный в шатуне, при этом он может свободно вращаться в отверстиях поршня. А полностью плавающий штифт запястья будет свободно вращаться как в малом конце, так и в поршне, и будет зафиксирован на месте с помощью стопорных колец или тефлоновых кнопок на концах штифта. Для полностью плавающей булавки на запястье будет заменяемая втулка внутри малого торцевого отверстия.

Штифт кисти может быть немного смещен в сторону, а не точно по центру поршня.Это известно как штифт смещенный и используется для уменьшения поперечного перемещения поршня внутри цилиндра. Избыточное движение из стороны в сторону известно как удар поршня из-за стука, который он производит.

Шатун

шатун передает силу от поршня к коленчатому валу, он постоянно подвергается растягивающим, сжимающим и изгибающим силам, поскольку он действует как посредник в этих двухтактных отношениях.Шатун должен быть конструктивно прочным, и неслучайно он принимает форму миниатюрной стальной двутавровой балки, похожей на своих более крупных собратьев, поддерживающих небоскребы и мосты. Профиль двутавровой балки обеспечивает максимальную прочность конструкции при минимальной стоимости веса, и, как и в случае с поршнем, мы хотим сохранить как можно меньший вес шатуна.

Требуемая прочность шатуна означает, что он изготовлен из кованой стали или порошковой стали. У экзотических двигателей могут быть титановые стержни.Чугун не используется из-за его веса.

Верхняя часть шатуна, прикрепленная к поршню, называется малый . Он не всегда будет иметь опору. От малого конца стержень проходит по профилю двутавровой балки до самого конца. большой конец который разделен на две части, чтобы он мог плотно прилегать к шейке коленчатого вала. Нижняя часть стержня называется крышка стержня и он будет прикреплен шпильками или болтами к самому стержню.

Стержень в настоящее время обычно изготавливается как одно целое, а затем крышка стержня надрезается и отламывается. Это оставляет неровную поверхность сопрягаемой поверхности, но придает большую прочность. Важно, чтобы крышки шатунов не смешивались с другими шатунами — они должны быть вместе как единое целое.

Шатунная головка будет иметь вкладыши подшипников в двух половинах, эти вкладыши подшипников будут изготовлены из того же материала, что и вкладыши для основных цапф. Подшипники шатуна смазываются маслом, поступающим под давлением через каналы в коленчатом валу.

Во многих шатунах просверлено отверстие от большого конца вверх, через вал, до выпускного отверстия где-нибудь по их длине. Этот канал позволяет маслу проходить вверх по шатуну от большого конца и разбрызгиваться на упорную область стенки цилиндра, где трение является максимальным.

Неисправности

Поршневой удар

Износ стенки цилиндра или юбки поршня может привести к слишком большим зазорам между поршнем и стенкой цилиндра.Это допускает чрезмерное перемещение поршня из стороны в сторону. Когда поршень меняет направление вверху и внизу своего хода, это может привести к его ударам о стенку цилиндра, вызывая шум, известный как поршневой удар .

Шлепок поршня обычно усиливается, когда двигатель холодный, прежде чем поршень успеет прогреться и расшириться. Его можно вылечить путем механической обработки цилиндра и использования поршня увеличенного размера.

Модификации и апгрейды

Модернизированные поршни и шатуны

Установка набора более прочных и легких штоков и поршней позволит создать более мощный двигатель.Это может быть необходимо для наддува или наддува двигателя. Переход от кованых стержней к титановой или порошковой (спеченной) стали приведет к более мощному двигателю.

Покрытия поршней

Как обсуждалось выше, недавно разработанные двигатели часто имеют покрытие с низким коэффициентом трения, нанесенное на заводе на их поршни. Но эти покрытия также доступны на вторичном рынке для уменьшения трения и увеличения (или уменьшения) теплопередачи.

[Примеры покрытий]

• На юбку нанесено покрытие для уменьшения трения между ней и стенкой цилиндра.
  
• Керамическое покрытие может быть нанесено на головку и предназначено для отражения тепла обратно в камеру сгорания и уменьшения количества, передаваемого поршню.
  
• Нижняя сторона поршня может иметь нескользящее покрытие, известное как масляное покрытие который отталкивает масло, тем самым уменьшая вес узла и обеспечивая более эффективное охлаждение масла.
  

Внутреннее устройство двигателя: какие детали?

Поршни двигателя Поршень передает давление сгорания (расширяющиеся газы) на шатун и коленчатый вал.Он также должен удерживать поршневые кольца и поршневой палец во время работы в цилиндре.

Головка поршня является верхней частью поршня. Он подвергается воздействию тепла и давления сгорания. Эта зона должна быть достаточно толстой, чтобы выдерживать эти силы. Он также должен иметь форму, соответствующую форме камеры сгорания, и работать с ней для полного сгорания.

Канавки под поршневые кольца — это прорези, выполненные в поршне для поршневых колец. Две верхние канавки удерживают компрессионные кольца. Нижняя канавка поршня удерживает масляное кольцо.

Отверстия для масла в нижних канавках позволяют маслу проходить через поршень. Затем масло стекает обратно в картер.

Кольцевые площадки — это области между канавками и над ними. Они разделяют поршневые кольца и поддерживают их при скольжении в цилиндре.

Юбка поршня — это сторона поршня под последним кольцом. Он предотвращает опрокидывание поршня в цилиндре. Без юбки поршень мог взорваться и заклинить в цилиндре.

Выступ поршня — это усиленная область вокруг отверстия под поршневой палец.Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать большие нагрузки на поршневой палец.

Отверстие под поршневой палец выточено через бобышку поршневого пальца для поршневого пальца. Он немного больше поршневого пальца.

Вернуться к началу

Шатунные подшипники Шатунные подшипники (шатунные подшипники) устанавливаются на шейки шатунов коленчатого вала и имеют на своей поверхности пленку из «белого металла» (свинцового сплава), придающую шейке коленчатого вала более мягкую поверхность.Это сохраняет смазку между двумя поверхностями. Они помещаются между шатунами и коленчатым валом. Подшипники шатуна также представляют собой съемные вкладыши. Зазор подшипника большого конца — это небольшой зазор между подшипником большого конца и шейками коленчатого вала. Как и в случае с коренными подшипниками, он позволяет маслу попадать в подшипник. Вернуться к началу

Распределительный вал Распределительный вал может располагаться в блоке двигателя или в головке блока цилиндров. Лепестки кулачков представляют собой выступы (выпуклости) яйцевидной формы, обработанные на распредвале.Для каждого клапана двигателя предусмотрен один выступ кулачка. Распределительный вал 4-цилиндрового двигателя будет иметь восемь кулачков, а 6-цилиндровый — двенадцать кулачков. Вращающиеся кулачки распределительного вала открывают каждый клапан. Распределительный вал иногда имеет шестерню привода распределителя и масляного насоса. Шестерня распределителя системы зажигания может зацепляться с этой шестерней. Эксцентрик (овал) может быть обработан на распределительном валу для механического (с приводом от двигателя) топливного насоса. Он похож на выступ кулачка, но более круглый. При повороте кулачка эксцентрик перемещает рычаг топливного насоса вверх и вниз. Шапки распределительного вала — это точно обработанные и отполированные поверхности кулачков \ подшипников. Как и коленчатый вал, распределительный вал вращается на шейках. Масло разделяет подшипники кулачков и шейки кулачков. Вернуться к началу

Подшипники распределительного вала Подшипники распределительного вала поддерживают распределительный вал в головке блока цилиндров так же, как коренные подшипники поддерживают коленчатый вал. Вернуться к началу

Шатун Шатун крепит поршень к коленчатому валу.Он передает движение поршня и давление сгорания на шейки шатуна коленчатого вала. Шатун также вызывает движение поршня во время бессильных ходов (впуск, сжатие и выпуск). Малый конец шатуна охватывает поршневой палец (поршневой палец). Также называемый верхним концом, он содержит цельную втулку. Втулка вдавливается в малый конец шатуна. Крышка шатуна крепится болтами к нижней части корпуса шатуна.Его можно снять для разборки двигателя. Шатун или нижний конец шатуна — это отверстие, выточенное в корпусе и крышке шатуна. Подшипник шатуна входит в шатун. Болты и гайки шатуна скрепляют шатун и крышку. Это специальные крепежные детали с высокой прочностью на разрыв. В некоторых шатунах используются винты с головкой под ключ без гайки. Колпачковый винт ввинчивается в сам шатун. Такая конструкция снижает вес шатуна. Вернуться к началу

Коленчатый вал Коленчатый вал использует огромную силу, создаваемую направлением поршней вниз.Он изменяет движение поршней вверх и вниз во вращательное движение. Коленчатый вал входит в нижнюю часть блока цилиндров. Коренные шейки коленчатого вала имеют точно обработанную и полированную поверхность. Они входят в блок коренных подшипников. Шапки шатунов коленчатого вала (шейки шатунов) также имеют обработанные и полированные поверхности, но они смещены относительно коренных шеек. Шатуны прикручиваются болтами к шатунным шейкам. Противовесы сформированы на коленчатом валу для предотвращения вибрации.Груз противодействует весу шатунов, поршней, колец и смещения шейки шатуна. Удлинитель коленчатого вала выступает через переднюю часть блока. На нем предусмотрено место для установки механизма привода распределительного вала, переднего демпфера и шкивов ремня вентилятора. Фланец для крепления маховика находится на задней части коленчатого вала. К этому фланцу крепится маховик. В центре фланца имеется пилотное отверстие или втулка для преобразователя крутящего момента трансмиссии или первичного вала. Двигатели легковых автомобилей обычно имеют 4,6 или 8 цилиндров. Шатунные шейки коленчатого вала расположены таким образом, чтобы на рабочий ход всегда находился хотя бы один цилиндр. Затем сила всегда передается на коленчатый вал для плавной работы двигателя. Вернуться к началу

Блок цилиндров Блок цилиндров — самая большая часть двигателя. Остальные части либо вставляются в блок, либо прикрепляются к нему. Как следует из названия, это в основном блок из литого металла, обычно из чугуна, но может быть из алюминиевого сплава. Имеет точно расточенные цилиндры для установки поршней. Нижняя часть блока известна как картер, и в ней есть подшипники для поддержки коленчатого вала. Водяные рубашки — это каналы для охлаждающей жидкости через блок. Они позволяют воде и раствору антифриза охладить цилиндры. Пробки керна, пробки для защиты от замерзания или приварные пробки представляют собой круглые металлические пробки с внешней стороны блока. Запечатывают отверстия, оставшиеся в блоке после литья (изготовления). Заглушки предотвращают утечку охлаждающей жидкости из водяных рубашек и действуют как зоны сброса давления в случае замерзания охлаждающей жидкости. Вернуться к началу

Головка блока цилиндров Головка блока цилиндров изготовлена ​​из чугуна или алюминиевого сплава. Он прикреплен болтами к верхней части блока цилиндров, так что он охватывает цилиндры. Камеры сгорания — это небольшие карманы, образованные в головке блока цилиндров. Камеры сгорания расположены непосредственно над поршнями. В этих областях головки блока цилиндров происходит возгорание. Свечи зажигания (бензиновый двигатель) или форсунки (дизельный двигатель) выступают через отверстия в камеры сгорания. Впускные и выпускные каналы залиты в головку блока цилиндров. Впускной канал направляет воздух (дизельный двигатель), воздух и топливо (бензиновый двигатель) в камеры сгорания. Выхлопной канал направляет сгоревшие газы из двигателя. Направляющие клапана — это небольшие отверстия, проделанные в головке блока цилиндров для клапанов. Клапаны входят в эти направляющие и скользят в них. Седла клапанов представляют собой круглые обработанные поверхности в отверстиях портов камеры сгорания. Когда клапан закрыт, он упирается в седло клапана. Показанная головка блока цилиндров предназначена для двигателя с верхним распредвалом. Вернуться к началу

Маховик Маховик — это тяжелое чугунное колесо, прикрепленное к задней части коленчатого вала. Он снижает вибрацию двигателя за счет сглаживания импульсов мощности поршней. Он поглощает энергию во время рабочего хода и отдает энергию во время других тактов, чтобы двигатель работал плавно. Кольцевая шестерня прикреплена к ободу маховика, чтобы двигатель мог вращаться шестерней стартера во время запуска. В автоматической коробке передач ведущий диск и гидротрансформатор заменяют маховик и выполняют ту же функцию. Вернуться к началу

Передняя крышка Передняя крышка крепится болтами к удлинителю коленчатого вала. Он удерживает масляное уплотнение, закрывающее переднюю часть коленчатого вала. Когда в двигателе используется зубчатый или цепной привод распределительного вала, переднюю крышку можно также назвать крышкой привода ГРМ. Вернуться к началу

Прокладки Прокладка представляет собой гибкий кусок материала или, в некоторых случаях, мягкий герметик, помещенный между двумя или более частями.Когда детали стянуты вместе, любые неровности (деформированные пятна, царапины, вмятины) будут заполнены прокладочным материалом для создания герметичного соединения. В конструкции прокладок используется множество материалов. Сталь, алюминий, медь, пробка, резина (синтетика), бумага, войлок и жидкий силикон. Материалы можно использовать по отдельности или в комбинации. Следующие прокладки можно найти вокруг головки цилиндров и блока: Прокладка крышки коромысла Прокладки впускного и выпускного коллектора Прокладка головки Прокладка масляного насоса Прокладка поддона Прокладка крышки привода ГРМ наверх

Поршневые пальцы Поршневой палец, также называемый поршневым пальцем, позволяет поршню качаться на шатуне.Поршневой палец проходит через отверстие в бобышке поршневого пальца и малый конец шатуна. Поршневой палец поддерживается в шатуне маленькими концевыми втулками. Вернуться к началу

Болты с головкой Болты с головкой — это болты, которые удерживают головку цилиндров на блоке цилиндров. Эти болты затянуты, чтобы прокладка головки могла прилегать к поверхностям головки и блока. В двигателях последних моделей используются специальные болты с головкой, называемые болтами с крутящим моментом до предела текучести.Болты с затяжкой до предела текучести НЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ повторно, поэтому при снятии старых необходимо устанавливать новые. Болты с крутящим моментом до предела текучести головки предназначены для растягивания при установке, чтобы поддерживать постоянное натяжение на прокладке головки. Вернуться к началу

Подшипники с малым концом Подшипник, который входит в маленький (маленький) конец шатуна, и поршень проходит через его центр. Вернуться к началу

Коренные подшипники Коренные подшипники представляют собой съемные вкладыши, которые устанавливаются между главным отверстием блока и коренными шейками коленчатого вала.Половина каждой вставки входит в блок. Другая половина входит в крышки коренных подшипников блока. Масляные отверстия в верхней вставке подшипника совпадают с масляными отверстиями в блоке. Это позволяет маслу проходить через блок, коренные подшипники и в коленчатый вал. Масло проходит через коленчатый вал для смазки коренных подшипников и шатунных подшипников. Коренной упорный подшипник ограничивает скольжение коленчатого вала вперед или назад в блоке. В коренном подшипнике сформированы фланцы.Фланцы почти касаются боковых упорных поверхностей коленчатого вала. Обычно только один из основных подшипников служит упорным подшипником. Зазор в коренном подшипнике — это зазор между коренной шейкой коленчатого вала и вкладышем коренного подшипника. Зазор позволяет смазочному маслу входить и разделять шейку и подшипник. Вернуться к началу

Масло Моторное масло, также называемое моторным маслом, используется для образования смазочной пленки на движущихся частях двигателя.Обычно его очищают из сырой нефти или нефти, добытой из недр земли! Также доступны синтетические масла (промышленные масла). Они могут быть изготовлены не из сырой нефти, а из других веществ. Масляная пленка (тонкий слой масла) разделяет детали двигателя, предотвращая контакт металла с металлом. Без масляной пленки детали будут тереться и быстро изнашиваться. см. Специальную область по обучению вязкости масла. Очень важно понимать необходимость поставки правильного масла во время продажи. Вернуться к началу

Масляный фильтр Масляный фильтр удаляет мелкие частицы металла, нагара, ржавчины и грязи из моторного масла. Защищает движущиеся части от абразивного износа. Элемент — бумажный или хлопковый фильтрующий материал, установленный внутри корпуса фильтра. Это позволит маслу течь, но будет блокировать и улавливать мелкий мусор. Перепускной клапан фильтра обычно используется для защиты двигателя от масляного голодания в случае засорения фильтрующего элемента.Клапан откроется, если в фильтре образуется слишком большое давление. Это позволяет нефильтрованному маслу течь к подшипникам двигателя, предотвращая повреждение основных деталей. Фильтры моторного масла разделяются на две категории: навинчиваемый фильтр и картриджный фильтр. Навинчиваемый масляный фильтр представляет собой герметичный блок, элемент которого постоянно заключен в корпус фильтра. При необходимости обслуживания новый фильтр просто привинчивается на место. Это наиболее распространенный вид современных масляных фильтров. Патронный масляный фильтр имеет отдельный элемент и корпус.Для обслуживания масляного фильтра этого типа корпус снимается. Затем внутри существующего корпуса устанавливается новый элемент. Масляный фильтр картриджного типа иногда используется в тяжелых условиях эксплуатации или в дизельных двигателях. Он также снова становится популярным среди европейских производителей, таких как BMW и Mercedes. Вернуться наверх

Масляный поддон или поддон Масляный поддон, обычно изготовленный из тонкого листового металла или алюминия, прикручивается болтами к нижней части блока цилиндров. Он содержит дополнительный запас масла для системы смазки. Масляный поддон оснащен резьбовой сливной пробкой для замены масла. Для предотвращения разбрызгивания масла на поддон можно использовать перегородки. Картер — это самая нижняя часть масляного поддона, где собирается масло. По мере того, как масло стекает из двигателя, оно заполняет поддон. Тогда масляный насос может вытягивать масло из поддона для рециркуляции. Вернуться к началу

Масляный насос Масляный насос — это «сердце» системы смазки двигателя; он вытягивает масло из поддона через масляный фильтр двигателя, галереи и к подшипникам двигателя. Масляный насос может приводиться в движение шестерней распределительного вала двигателя. Он также может приводиться в движение зубчатым ремнем или прямым соединением с концом распределительного вала или коленчатого вала. Есть два основных типа масляных насосов двигателя: роторные и шестеренчатые. Роторный масляный насос использует набор звездообразных роторов в корпусе для повышения давления моторного масла. Когда вал масляного насоса вращается, внутренний ротор заставляет внешний ротор вращаться. Эксцентричное действие двух роторов формирует карманы, размер которых меняется. На впускной стороне насоса образован большой карман. По мере вращения роторов масляный карман становится меньше по мере приближения к выпускному отверстию насоса. Это сжимает масло и заставляет его разбрызгиваться под давлением. В шестеренчатом масляном насосе используется набор шестерен для создания давления в системе смазки. Вал вращает одну из шестерен насоса. Эта шестерня вращает другую шестерню насоса, которая опирается на очень короткий вал внутри корпуса насоса. Масло на впускной стороне насоса захватывается зубьями шестерни и разносится по внешней стенке внутри корпуса насоса.Когда масло достигает выпускной стороны насоса, зубья шестерни зацепляются и уплотняются. Масло, попавшее в каждый зуб шестерни, нагнетается в карман на выходе насоса, и создается давление. Масло брызгает из насоса в подшипники двигателя. Вернуться к началу

Масляные уплотнения Масляные уплотнения могут использоваться для ограничения жидкостей, предотвращения попадания посторонних материалов и разделения двух разных жидкостей. Сальник прикреплен к одной части, в то время как кромка уплотнения позволяет другой части вращаться или совершать возвратно-поступательное движение (движение). Уплотнения состоят из трех основных частей. Металлический контейнер или футляр, уплотнительный элемент и небольшая спиральная пружина, называемая подвязкой. Уплотнительные элементы обычно изготавливаются из синтетического каучука. Резиновое уплотнение может быть выполнено с жесткими допусками и им может быть придана специальная конфигурация (форма). Также могут быть приданы удельные износостойкие и жаропрочные свойства. В резиновом сальнике уплотнительный элемент прикреплен к корпусу. Элемент трется об вал.Корпус удерживает его на месте и выровнен. Пружина подвязки заставляет кромку уплотнения соответствовать небольшому биению вала (колебания), в то же время поддерживая постоянное и контролируемое давление на кромку. На головке блока цилиндров и блоке цилиндров имеются следующие сальники: Сальники распределительного вала Сальники коленчатого вала Уплотнение масляного насоса Уплотнение балансирного вала Возврат наверх

Толкатель Толкатель передает движение между подъемником и коромыслами. Они нужны, когда распредвал находится в блоке цилиндров. Они НЕ нужны, когда распределительный вал находится в головке блока цилиндров. Толкатели представляют собой полые металлические трубы с шариками или гнездами на концах.Один конец толкателя входит в подъемник. Другой конец прилегает к коромыслу. Таким образом, когда подъемник скользит вверх, шток толкателя перемещает коромысла, что приводит к открытию клапана двигателя. Вернуться к началу

Кольца Поршневые кольца герметизируют зазор между внешней стороной поршня и стенкой цилиндра. Они должны препятствовать попаданию давления сгорания в картер. Они также должны препятствовать попаданию масла в камеры сгорания. В большинстве поршней используются три кольца: два верхних компрессионных кольца и одно нижнее маслосъемное кольцо. Компрессионные кольца предотвращают продувку (утечка давления сгорания в картер двигателя). На такте сжатия давление между цилиндром и канавками поршня удерживается компрессионными кольцами. Давление сгорания толкает компрессионные кольца вниз в их канавках и к стенке цилиндра. Это обеспечивает почти герметичное уплотнение. Основная функция масляного кольца — предотвращать попадание моторного масла в камеру сгорания.Он соскабливает излишки масла со стенок цилиндра. Если в камеру сгорания попадет слишком много масла, из выхлопной трубы автомобиля выйдет синий дым. Кольцевой зазор — это зазор или зазор между концами поршневого кольца. Кольцевой зазор позволяет раскрыть кольцо и установить его на поршень. Это также позволяет сделать кольцо немного большим в диаметре, чем цилиндр. При сжатии и установке в цилиндр кольцо расширяется наружу и давит на стенку цилиндра.Это способствует уплотнению кольца. Вернуться к началу

Коромысло Коромысло может использоваться для передачи движения на клапаны. Они устанавливаются сверху на головку блока цилиндров. Поворотный механизм позволяет качелям качаться вверх и вниз, открывая и закрывая клапаны. Некоторые коромысла изготовлены из литой стали или алюминиевого сплава, другие — из штампованной стали. Они смазываются просверленным отверстием в шпильке головки блока цилиндров. Вернуться к началу

Ремень ГРМ Ремень ГРМ представляет собой зубчатый ремень, армированный резиной, который проходит от шестерни коленчатого вала к шестерням распределительного вала. Вернуться к началу

Цепь привода ГРМ Цепи привода ГРМ бывают разных типов, на рисунке справа показаны два примера. Цепь привода ГРМ обходит звездочки на концах коленчатого вала и распредвалов. Вернуться к началу

Зубчатая передача Зубчатые колеса можно найти в двух разных системах синхронизации: зубчатая передача и синхронизация ремня. Зубчатая передача — это момент, когда шестерня коленчатого вала непосредственно контактирует с шестерней распределительного вала.Этот тип синхронизации чаще всего встречается в двигателях, где распредвал находится в блоке. Ремень ГРМ — это когда ремень ГРМ проходит вокруг шестерни на коленчатом валу и шестерни на распредвале (ах). Количество зубцов на шестернях таково, что распределительный вал будет вращаться с половинной скоростью вращения коленчатого вала. Вернуться к началу

Направляющая для синхронизации Направляющая для синхронизации обычно используется в двигателях с цепной синхронизацией. Направляющая прикручена к двигателю и неподвижна. Его работа заключается в удержании цепи на звездочках и предотвращении бокового смещения. Вернуться к началу

Холостой ход Ролики ГРМ чаще всего используются в двигателях с ременной системой газораспределения. Холостые ходы состоят из двух частей, центр прикручен к двигателю и неподвижен. Внешняя часть может вращаться вокруг центра на подшипнике. Так как ремень движется, внешняя часть холостого хода вращается. Работа натяжного ролика заключается в том, чтобы приводной ремень ГРМ проходил через шестерни. Вернуться к началу

Звездочки ГРМ Звездочки ГРМ используются для привода распределительного вала в двигателе с цепной синхронизацией. Цепь ГРМ огибает звездочку коленчатого и распределительного валов. Количество зубьев на каждой звездочке рассчитано таким образом, чтобы распределительный вал поворачивался на половину скорости коленчатого вала. Вернуться к началу

Натяжитель привода ГРМ Как в ременной, так и в цепной системах ГРМ используется натяжитель.Натяжители делятся на две категории: фиксированные и автоматические. Неподвижные натяжители привинчены к двигателю и регулируются во время установки натяжителя или ремня. Обычно имеется два болта, один для точки поворота, а другой для регулировки. Обычно они представляют собой единый блок, ролик натяжителя закреплен на опорной пластине. Автоматические натяжные устройства состоят из двух блоков. Во-первых, это ролик натяжителя. Он находится на опорной пластине, которая фиксируется в одной точке и может поворачиваться в этой точке. Второй блок — это часть, которая регулирует натяжение ремня. Самый простой из них — пружина. Пружина прикреплена к двигателю и к точке на первом блоке. Последующие примеры имеют гидравлический привод. В этих устройствах жидкость под давлением находится за плунжером, который выталкивает штифт из устройства. Этот штифт прижимается к плоской поверхности первого блока. Это прикладывает натяжение и удерживает ремень натянутым. Попросите взглянуть на натяжители Repco на полке и ознакомиться с ними. Вернуться к началу

Клапаны Клапаны двигателя открывают и закрывают порты в головке блока цилиндров. Обычно на цилиндр используются два клапана: один впускной и один выпускной, хотя современные двигатели стремятся использовать два впускных и два выпускных клапана на цилиндр. Впускной клапан — это больший клапан. Он регулирует подачу смеси (бензин) или воздуха (дизельное топливо) в камеру сгорания. Впускной клапан входит в порт, ведущий от впускного коллектора. Выпускной клапан регулирует поток выхлопных газов из цилиндра. Это меньший клапан. Выпускной клапан входит в порт, ведущий к выпускному коллектору. Головка клапана представляет собой большую дискообразную поверхность, обращенную к камере сгорания. Его внешний диаметр определяет размер клапана. Поверхность клапана — это обработанная поверхность на задней части головки клапана. Он касается седла в головке цилиндров и плотно прилегает к нему. Запас клапана — это плоская поверхность на внешнем крае головки клапана.Он расположен между головкой клапана и торцом. Запас нужен для того, чтобы клапан выдерживал высокие температуры сгорания. Без запаса головка клапана плавится и сгорает. Шток клапана представляет собой длинный вал, выходящий из головки клапана. Шток обработан и отполирован. Он входит в направляющую, проходящую через головку блока цилиндров. Канавки врезаны в верхнюю часть штока клапана. Они подходят для небольших держателей или цанг, которые удерживают пружину на клапане. Вернуться к началу

Крышка клапана Крышка клапана представляет собой тонкую металлическую или пластиковую крышку поверх головки блока цилиндров. Его еще можно назвать рокером. Просто предотвращает утечку масляной струи клапанного механизма из двигателя. Вернуться к началу

Подъемник клапана Подъемник клапана, также называемый толкателем, обычно перемещается по кулачкам и передает движение остальной части клапана.Подъемники могут быть расположены в блоке двигателя или головке блока цилиндров. Они входят в обработанные отверстия, называемые подъемными отверстиями. Когда выступ кулачка превращается в подъемник, подъемник проталкивается вверх в своем отверстии. Это открывает клапан. Затем, когда лепесток вращается в сторону от подъемника, подъемник толкается в своем отверстии пружиной клапана. Это поддерживает постоянный контакт подъемника с распределительным валом. Вернуться наверх

Уплотнения клапана Уплотнения клапана предотвращают попадание масла в камеры сгорания через направляющие клапана.Они могут быть простыми кольцевыми уплотнениями или зонтичными уплотнениями, как показано на рисунке. Уплотнения клапана устанавливаются на штоки клапанов и предотвращают попадание масла через зазор между штоком и направляющими. Без уплотнений клапана масло могло попасть в цилиндры двигателя и сгореть при сгорании. Это может привести к расходу масла и дыму двигателя. Вернуться к началу

Узел пружины клапана Узел пружины клапана используется для закрытия клапана.В основном он состоит из пружины клапана, держателя и двух держателей или цанг. Держатели входят в пазы, прорезанные в штоке клапана. Это заблокирует фиксатор и пружину на клапане.

Болты шатуна

Подключение Стержневые болты

Соединительные Болты штока являются фиксирующим звеном между поршневым узлом и коленчатым валом.Болты штанги из-за необходимости большой прочности обычно изготавливаются из термообработанная ахой сталь. Тонкая резьба с малым шагом используются для получения максимального прочность и надежная затяжка.

большинство используемых стержневых болтов механически обработаны для обеспечения высокого сопротивления усталости за счет большая часть корпуса затвора повернута до диаметра меньше чем диаметр корня резьбы. Таким образом, все тело, кроме концов и центральная часть (которая действует как дюбель) обрабатывается до меньшего диаметр.(См. Болты на рис. 4-16.) В качестве дополнительной меры предосторожности при некоторые шатуны, сопрягаемые поверхности между ножкой шатуна и Крышка шатуна имеет зубцы, чтобы болты выдерживали боковые нагрузки. (Ссылаться на инжир. 4-15 и 4-17.)

КОЛЕНВАЛ

как коленчатый вал, одна из самых больших движущихся частей в двигателе, изменяет движение поршня и шатуна во вращательное движение, которое необходим для привода таких предметов, как редукторы, карданные валы, генераторы, и насосы.

как из названия следует, что коленчатый вал состоит из ряда кривошипов (ходов), образованных как смещения в валу. Коленчатый вал подвергается действию всех развиваемых сил. в двигателе. Из-за этого вал должен быть особо прочным. строительство. Обычно он изготавливается из кованого сплава или высокоуглеродистой стали. Валы некоторых двигателей изготовлены из чугунного сплава. Кованые коленчатые валы азотированные (термообработанные) для увеличения прочности валов и минимизации носить.

В то время как коленчатые валы некоторых более крупных двигателей — сборные (кованые отдельные секции и фланцевые) коленчатые валы большинства современных двигателей имеют неразъемную конструкцию (рис. 4-19).

Страница не найдена — Inpressco

Международный журнал передовой промышленной инженерии

IJAIE приглашает статьи во всех областях промышленной инженерии, включая торговые центры и обрабатывающую промышленность, целлюлозно-бумажную промышленность, кожевенную промышленность, текстильную промышленность, керамическую промышленность, стекольную промышленность, производство шелка, киноиндустрию и т.д.

Людей, которых мы обслужили

INPRESSCO опубликовал около 3500 статей с 2010 года и привлек более 10000 исследователей по всему миру, включая различные области инженерных наук и технологий

Международный журнал тепловых технологий

International Journal of Thermal Technologies ISSN: 2277 — 4114, выходит ежеквартально

Международный журнал современной инженерии и технологий

International Journal of Current Engineering and Technology индексируется Регенсбургским университетом в Германии

Добро пожаловать в International Press Corporation

Inpressco — международное издательство серии международных журналов и книг с открытым доступом, прошедших рецензирование, и книг, охватывающих широкий спектр академических дисциплин.