Устройство коленчатого вала двигателя: Коленвал. Устройство. Возможные поломки — датчики, сальники, задиры, течь. | SUPROTEC

Коленвал: устройство, назначение, принцип работы

Важнейшей деталью каждого транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, является коленвал. Главная его задача состоит в передаче крутящего момента вначале на маховик, затем на трансмиссию, а уже потом – на полуоси колес. Примечательно то, что деталь изготавливается под конкретную марку силовой установки, а не под модель авто, как это бывает с другими комплектующими.

Оглавление

1. Коленчатый вал: что это, каковы его задачи
2. Материалы изготовления коленвала. Технология производства
   • Технология изготовления
   • Стальные валы
   • Чугунные валы
3. Из чего состоит коленвал
4. Механизм работы
5. Датчик коленвала
6. Неисправности и их устранение
7. Итог

В ходе эксплуатации коленвал двигателя притирается к нему, к его особенностям, поэтому, когда возникает необходимость в ремонте или замене, мастера максимум внимания уделяют износу подвижных элементов и стараются ответить на вопрос о том, что стало его причиной.

Коленчатый вал: что это, каковы его задачи

Коленчатый вал направляет крутящий момент на маховик, откуда тот поступает на шестеренки трансмиссии, затем – на колеса (ведущие). Сам вал начинает вращаться под влиянием поршневой группы. 

Большинство классических ДВС работают по одинаковой схеме. Внутри таких установок возвратно-поступательные движения преобразовываются во вращательные. Блок цилиндров включает поршни с шатунами, и в момент, когда воздушно-топливная смесь направляется в цилиндр, где она возгорается от искры, освобождается большое количество энергии. Газы, которые под воздействием тепла расширяются, оказывают давление на поршень, и он начинает перемещаться вниз. 

Цилиндры устанавливаются на шатунах, закрепленных на шатунных шейках коленвала. Так как каждый цилиндр срабатывает в конкретный момент времени, воздействие, оказываемое на кривошипно-шатунный механизм, получается равномерным, поэтому коленчатый вал двигается постоянно. Движение переходит на маховик, а уже от него посредством сцепления переходит на КП и на колеса.

 

Важно

Коленвал необходим для того, чтобы преобразовывать движения различного рода. Отсюда предельная точность, с которой она создается, ведь от симметричности, а также от того, как точно друг относительно друга выверен каждый угол, зависит частота вращения коленчатого вала. 

Внешне этот элемент представляет собой сочетание большого количества шатунных шеек, сочетающихся друг с дружкой коленной шейкой. Число таких колен-шеек зависит от числа цилиндров, а также полностью соответствует их форме и местонахождению. С поршнями шейки соединяются посредством шатунов, которые приводят коленвал в движение. 

Есть несколько разновидностей коленчатого вала двигателя. Когда шатунные шейки расположены симметрично от шейки коленной, это полноопорный коленвал. Когда шатунные шейки установлены лишь с одной стороны, говорят, что вал неполноопорный. 

Материалы изготовления коленвала. Технология производства

В процессе производства коленчатых валов применяют разные материалы. Для спорткаров или автомобилей люкс-класса валы выпускают из легированной либо углеродистой стали, характеризующейся повышенной прочностью и износостойкостью. 

Для серийных авто используется модифицированный чугун, который обрабатывается путем прессования либо литья. В качестве элементов, необходимых для легирования стали, используется хром и молибден, реже могут быть примеси других металлов, которые работают на увеличение прочности. 

Чаще всего устанавливается деталь внизу, над кратером, но если ДВС оппозитный, то данный конструктивный элемент находится выше, в центральной части двигателя, что упрощает процесс замены коленвала при необходимости.

Технология изготовления

Выпускаются заготовки валов путем штамповки и литья. Кованые модели более прочны, их делают, как уже говорилось выше, из легированной или углеродистой стали. Изделия массового производства, которыми комплектуются в основном серийные модели автомобилей, выпускают из высокопрочного чугуна, используется при этом метод литья.  

Выливают материал в оболочковые или земляные формы, причем, применение именно оболочковых форм является более прогрессивным методом, так как изделие получается более точным, припуски на механическую обработку оказываются минимальными, а порой они и вовсе отсутствуют. 

Если речь идет о методе горячей штамповки, это уже массовое производство, так как технология изготовления позволяет получить готовую деталь, которая практически не требует обработки.

Отсюда – более точные размеры коленвала, идеальная форма, а также доступная цена, продиктованная минимальными отходами металла. К тому же волокна в готовой детали размещены оптимальным образом, что заметно улучшает показатели прочности, как следствие – износостойкость детали.

Стальные валы

Коленчатые валы для спорткаров, автомобилей повышенной мощности и высокой проходимости изготавливают из стали путем ковки либо горячего штампования. Чаще всего для этого используют сталь 35, 50, 45Г и 50 Г. Производство деталей быстроходных механизмов осуществляется из упомянутых выше сталей, в которые добавляют хром и никель, хром и молибден. 

Легированные стали характеризуются повышенной пластичностью, твердостью, продолжительным сроком службы, поэтому из них выпускают коленчатые валы для мощных дизельных и бензиновых силовых установок. 

Чугунные валы

В серийных моделях не только автомобильного транспорта, но и других ТС, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, устанавливают коленвалы из чугуна с графитом, изготовленные методом литья. Технология известна давно, но в последнее время она была усовершенствована, что позволило удешевить процесс производства и повысить качество деталей, минимизировать процесс образования брака. 

Примечательно то, что благодаря использованию новейшего оборудования удалось значительно уменьшить потери металла, и чем сложнее конструкция комплектующего, тем эта экономия заметнее. Наличие в составе графита повышает износостойкость и надежность вала, но ключевую роль играет качество литья, отсутствие так называемых литейных пороков.

 

Прочность изделия зависит от свойств материала. Если вал выпущен из модифицированного либо высокопрочного чугуна, отпадает необходимость в его дальнейшей термической обработке. Литая деталь характеризуется одинаковой твердостью по всей площади, которая не уменьшается даже после шлифования. 

Из чего состоит коленвал

Ключевыми составными элементами коленвала можно считать следующее:

•  Коренная шейка – опора, выполняющая функции оси вращения. Находится она в подшипнике.
•  Щеки – некое связующее звено между коренными и шатунными шейками, к тому же препятствующее разрушению детали вследствие непрерывных нагрузок.
•  Шатунные шейки – это опоры, которые соединены с шатунами поршней. 
•  Носок – расположенный спереди конструктивный элемент, который передает мощность на вспомогательные механизмы.
•  Хвостовик – элемент, расположенный сзади. Он соединяется с маховиком либо шестеренкой отбора мощности для передачи усилия на движение.
•  Противовесы – отдельный элемент конструкции, распределяющий нагрузку и уравновешивающий вал.

Роль уплотнителя для хвостовика и носка играют сальники коленвала, которые предотвращают протекание масла на стыках там, где маховик выходит за границы цилиндров. За способность детали двигаться вращательно отвечают подшипники скольжения, изготовленные из стали. Для исключения риска смещения оси вращения устанавливается упорный подшипник.

Механизм работы

Работоспособность всех без исключения ДВС обеспечивается поршневым блоком, который приводит в действие коленвал. Работает механизм следующим образом:

•  Топливная смесь в цилиндре сгорает, это ведет к расширению воздуха и образованию давления.
•  Под воздействием давления происходит выталкивание поршня, начинается поступательное движение.
•  Соединение с шатунными шейками обеспечивает изменение поступательного движения во вращательное.
•  Полученная, таким образом, энергия вращения с коленвала направляется на ведущие колеса, и транспортное средство движется.

Датчик коленвала

Датчик коленчатого вала используется лишь в транспортных средствах, оснащенных системами электронного управления двигателя. От вращения вала зависит работа нескольких деталей и даже целых систем, благодаря своевременной подачи топливной смеси становится возможным улучшение ездовых характеристик. 

Для синхронизации рабочих процессов как раз и придумали специальный датчик, способствующий синхронизации зажигания. Он передает данные о положении коленчатого вала на блок управления и тем самым оптимизирует работу множества механизмов. Датчики коленвала бывают нескольких видов:

•  магнитные;
•  Холла;
•  оптические.

У каждого из них – свои особенности и преимущества, но все они устанавливаются в корпусе силового агрегата на специальном кронштейне.

Неисправности и их устранение

К наиболее распространенным неисправностям коленвала относится:

• Значительный износ шатунных и коренных шеек, к которому привела нехватка масла или его ненадлежащее качество, неправильное давление в системе, засоренность масляного фильтра, перегрев масла, приведший к его разжижению. Устраняется неисправность капитальным ремонтом мотора.
• Износ торцов под упорными кольцами (а случается это, если автомобиль часто стоит на месте при выжатом сцеплении) В этом случае придется обработать упорные фланцы и использовать более толстые полукольца. Часты случаи, когда подобный эффект устраняется только путем замены вала, которому предшествует диагностика, а при необходимости – и ремонт привода сцепления.

Итог

Коленчатый вал машины – деталь, отвечающая за способность транспортного средства двигаться, поэтому роль ее в конструкции машины невозможно переоценить. Чтобы коленвал успешно справлялся с возложенными на него функциями и служил годами, необходимо регулярно проводить ТО и выполнять ремонт детали, как только возникнет такая необходимость. 

Как делают коленвал

устройство и применение ⚡ MAHINA

Содержание:

1. Что такое коленчатый вал?

2. Как работает коленчатый вал в двигателе автомобиля?

3. Устройство коленчатого вала

4. Производство и материалы, из которых изготовлен коленчатый вал

5. Основные неисправности коленчатого вала и их причины

6. Ремонт коленвала: цена вопроса

7. Обслуживание: как сохранить свой коленвал?

Особенности обслуживания и ремонта коленвала авто

Коленчатый вал двигателя – это крайне важный элемент кривошипно-шатунной системы. Деталь отвечает за преобразование энергии, выделяющейся во время сгорания топлива, в движущую силу автомобиля.

Что необходимо знать о коленвале?

Такой элемент преобразовывает движение поршней ДВС в крутящий момент, передающийся посредством трансмиссии колесам машины. Потому при выборе нового элемента следует обращать внимание на размер кривошипа. Такую информацию можно найти, к примеру, в описании к детали.

Применение коленчатых валов с большим радиусом кривошипа приведет к более глубокому поршневому ходу, на который не рассчитан цилиндр. Меньший размер кривошипной части даст возможность увеличить мощность мотора. Это обусловлено повышением скорости вращения детали во время работы ДВС.

Как работает коленчатый вал?

Принцип работы коленвала следующий:

• После сгорания топлива в цилиндре образуется высокое давление из-за значительного количества образовавшегося газа. Данное усилие выталкивает поршневую головку.

• Поршень соединен с шатуном. Последний же передает усилие шатунной шейке.

• Кривошип, ввиду наличия эксцентриситета под действием шатуна, начинает вращать коленвал.

Схема работы данной детали напоминает кручение педалей велосипеда. Когда один кривошип достигает мертвой точки, его выталкивает вверх другой, находящийся в верхней позиции, что делает коленчатый вал бесперебойным источником крутящего усилия.

На одном из концов рассматриваемого элемента крепится маховик. К нему прижимается диск сцепления. Таким образом сила крутящего момента передается коробке передач, а затем колесам авто. Маховик выполняется массивным. Это помогает поддерживать равномерность оборотов между фазами хода поршневой головки.

На другом конце кривошипного элемента находится шестерня под ремень ГРМ. Последний предназначен для передачи вращательного усилия распредвалу, управляющему работой механизма газораспределительной системы. Зачастую привод ГРМ передает вращательный момент водяной помпе, вспомогательным механизмам (к примеру, шкиву генератора, насоса ГУР, кондиционера).

Каково назначение и устройство коленчатого вала двигателя?

Разные модели этих элементов обладают индивидуальными особенностями. Но в общем конструкция такой детали остается одинаковой и состоит из:

1. Носка, посадочного места под шестеренку привода распредвала.

2. Коренных шеек – служат средством опоры коленвала при монтаже в картер ДВС. Свободное кручение обеспечивается подшипниками.

3. Шатунных шеек – расположены вдоль основной оси с небольшим смещением относительно нее. К каждому ошейку может крепиться 1 или 2 шатуна (например, в V-образных моторах).

4. Противовесов – как уже было сказано, данные составляющие обеспечивают плавность хода кривошипного изделия. Также маховик препятствует образованию деформаций на теле коленвала. Интересующимся, для чего предназначены и как устроены коленчатые валы, следует помнить, что малейший изгиб на теле элемента может привести к клину двигателя.

5. Щеки – служат средством соединения шатунных и коренных ошейков. Эти составляющие исполняют роль дополнительного противовеса. При увеличении высоты щек растет величина крутящего момента.

Монтируется кривошипный вал в картере мотора посредством коренных подшипников. Они фиксируются сверху крышками. Смещению коленчатого элемента по основной оси препятствуют упорные кольца. В месте установки хвостовика и носка картер ДВС оснащен сальниками.

Типы коленчатых валов

Эти детали бывают полноопорными и неполноопорными. В первых шатунных шеек на 1 меньше, чем коренных. При этом они чередуются между собой. Неполноопорные варианты отличаются большим числом шатунных шеек (иногда смещенных по обеим сторонам щеки).

Процедура производства коленвалов

Ввиду воздействия высоких нагрузок такие детали изготавливают из высокопрочных материалов (чугуна либо стали). Тело кривошипного изделия выполняется в монолитном варианте. Среди видов производства коленчатых валов выделяют методы точения, ковки, литья.

При изготовлении деталей КШМ важно расположение волокон применяемого материала. Чтобы сохранить правильное волоконное строение, применяют гибочные ручьи. После формирования заготовку очищают от окалины (способом травления либо посредством дробометной машины), поддают термической обработке.

Желающим узнать, из чего состоит сырье для производства коленвалов, нужно понимать, что состав сплавов зависит от класса, типа машины. Например, в:

1. Моделях серийного выпуска – устанавливают чугунные детали, выполненные литейным методом. Такая технология отличается дешевизной.

2. Спорткарах – применяют стальные кованые элементы. Такие изделия имеют преимуществами в размере, прочности, весе.

3. Премиум-авто – устанавливают детали, выточенные из цельной заготовки. Эти элементы отличаются долговечностью, надежностью, износостойкостью.

В ходе производства коленвалы балансируют, проверяют чистоту их поверхности. От этого зависит корректность работы изделия.

Наиболее распространенные неисправности кривошипных валов

Самой распространенной проблемой считается износ шатунных шеек коленчатой детали. Эта неисправность появляется ввиду длительного трения частей КШМ между собой. Предупредить такое затруднение невозможно. Другие основные неисправности:

1. Появление задиров. Причина – недостаточное количество смазки. Из-за этого подшипник частично прилипает к шейке коленчатого вала, ввиду чего на теле кривошипного изделия образуются повреждения.

2. Деформирование вследствие гидроудара. Такое происходит при попадании в цилиндр жидкости, которую поршневая головка не может сжать.

3. Разрушение ввиду недостаточной затяжки болта, фиксирующего шкив привода навесных механизмов.

Также проблемы возникают при несвоевременном или неправильном обслуживании элемента.

Стоимость ремонта коленвала, виды ремонтных услуг

Чтобы починить деталь, придется разобрать мотор. Такая операция требует определенного опыта, умений, а также наличия необходимого инструмента. Методы починки основных неисправностей коленчатого вала:

• Износ, задиры устраняют шлифовкой. Цена зависит от сложности процедуры восстановления, необходимости выполнения балансировки. Последнюю операцию рекомендуется осуществлять, чтобы предупредить вибрацию отремонтированного элемента в ходе работы.

• Деформации устраняются выравниванием кривошипного изделия. Далеко не все мастера берутся за такое, потому и стоимость услуги достаточно высока.

• Попадание в цилиндр жидкости устраняется путем определения источника проблемы. Может понадобиться замена связанных с КШМ систем.

Если старый коленвал потрескался, придется купить новый. Следует выбирать оригинал или модель-аналог. Последний вариант поможет сэкономить, но аналоговые детали иногда сильно уступают в качестве оригинальным.

Как правильно обслуживать коленчатый вал?

Чтобы проверить состояние детали, нужно разобрать двигатель автомобиля. Предварительно лучше ознакомиться со схемой коленвала в инструкции производителя. Техобслуживание включает:

• промывку элемента бензином;

• визуальный осмотр поверхности изделия, сальников, маховика, подшипников;

• прочистку масляных каналов;

• проверку состояния резиновых уплотнителей.

После выполнения всех процедур и обратного монтажа кривошипный элемент необходимо прокрутить. В случае корректной установки ход будет плавным.

Коленчатый вал двигателя

Коленчатый вал двигателя

Коленчатый вал с помощью шатунов воспринимает усилия, действующие на поршни, от давления газов в цилиндрах. Развиваемый на коленчатом валу крутящий момент передается механизмам силовой передачи автомобиля.

Рис. 1. Коленчатый вал и его элементы

Коленчатый вал (рис. 1) состоит из коренных шеек, шатунных шеек, щек, фланца, переднего конца и противовесов.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Прочность вала обусловливается соответствующими его размерами, применяемым материалом и обработкой. В большинстве двигателей коленчатый вал изготовляют из углеродистой стали ковкой или штамповкой нагретых заготовок. После этого вал подвергают механической и термической обработке. Шейки вала для получения гладкой точной цилиндрической поверхности шлифуют и полируют, а для повышения их износостойкости подвергают поверхностной закалке т. в. ч. После обработки проверяют правильность распределения массы вала относительно оси вращения, т. е. вал балансируют.

На двигателях некоторых марок (ЗМЗ) применяют чугунные коленчатые валы, изготовленные путем точного литья из специального высокопрочного магниевого чугуна. Процесс изготовления таких валов упрощается и удешевляется. Чугунные валы подвергаются такой же механической и термической обработке, что и стальные.

Коренными шейками вал устанавливают в подшипниках картера двигателя, а к шатунным присоединяют нижние головки шатунов. Шейки соединяются щеками. Места перехода от шеек к щекам, которые для избежания поломок вала делают закругленными, называются галтелями.

Задняя коренная шейка коленчатого вала обычно имеет маслоотражатель-ный гребень и резьбу для устранения утечки масла из картера двигателя.

На переднем конце вала закрепляют распределительную шестерню, маслоотражатель, шкив привода вентилятора и храповик для проворачивания вала пусковой рукояткой. Фланец на заднем конце вала служит для присоединения маховика.

Расположение кривошипов вала и количество коренных шеек зависят от типа двигателя, числа и расположения цилиндров. В рядном четырехцилиндровом двигателе вал устанавливается на трех или пяти опорах, в шестицилиндровом рядном двигателе — на четырех или семи опорах. Чем больше число опор, тем выше жесткость вала и лучше условия его работы.

В V-образных двигателях каждая шатунная шейка вала используется для присоединения двух шатунов, число коренных шеек для восьмицилиндрового двигателя равно пяти, а для шестицилиндрового — четырем.

Для подачи масла к шатунным подшипникам из коренных в щеках вала высверливают каналы или заделывают трубки.

Шатунные шейки коленчатых валов обычно снабжаются грязеуловителями, которые значительно улучшают очистку масла, поступающего к шатунным подшипникам, от механических примесей, тем самым снижая износ шеек и подшипников. Грязеуловитель представляет собой камеру, высверленную (или отлитую) в шатунной шейке и закрываемую пробкой на резьбе. Масло поступает в грязеуловитель по каналу из коренного подшипника. Механические примеси, имеющиеся в масле, при вращении вала отбрасываются центробежной силой в карман грязеуловителя, и очищенное масло через отверстие проходит к шатунному подшипнику. Грязеуловители необходимо периодически очищать.

Для уменьшения веса вала и центробежных сил, возникающих при его вращении, коренные и шатунные шейки вала некоторых двигателей делают полыми.

Противовесы, имеющиеся на коленчатом валу, служат для разгрузки коренных подшипников от действия моментов, создаваемых центробежными силами, возникающими на кривошипах вала при его вращении, или для уравновешивания сил инерции поступательно движущихся частей. Противовесы делают обычно как одно целое со щеками кривошипов или крепят к щекам наглухо специальными болтами.

Коленчатые валы у дизелей делают особенно прочными и жесткими, что достигается применением специальной стали для изготовления вала, увеличенными размерами шеек и щек и установкой вала на возможно большем количестве опор.

—

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов, связанных с поршнями. Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов и деталей двигателя.

Коленчатые валы изготовляют из высокоуглеродистой стали (двигатели ЗИЛ-130, ЯМЗ-236 и др.) или из магниевого чугуна (двигатели М-21, ГАЗ-53А и др.).

Коленчатый вал имеет следующие основные части: коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы, передний конец и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем и фланцем для крепления маховика.

Шатунные шейки служат для соединения коленчатого вала с шатунами.

Коренными шейками вал укладывается в подшипники, установленные в блоке цилиндров.

Щеки соединяют коренные и шатунные шейки вала, образуя колена, или кривошипы.

Противовесы, расположенные на коленчатом валу, разгружают коренные подшипники от сил инерции и создаваемых ими моментов.

Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и тактности двигателя (двухтактный или четырехтактный рабочий процесс).

Шатунные шейки коленчатого вала располагаются в такой последовательности, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в разных цилиндрах двигателя происходили через равные промежутки времени и силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно уравновешивались. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то такие двигатели оборудуются противовесами или специальными уравновешивающими механизмами.

При одном и том же числе шатунных шеек число коренных шеек может быть различным. Шестицилиндровые рядные двигатели имеют коленчатые валы с четырьмя коренными шейками (двигатель ГАЗ-51А) или с семью коренными шейками (двигатель ЗИЛ-164А и др.).

Обычно в однорядных двигателях оси цилиндров лежат в одной плоскости с осью коленчатого вала. Кривошипно-шатуниый механизм такого двигателя называют аксиальным. Если ось коленчатого вала смещена относительно плоскости, в которой расположены оси цилиндров, то кривошипно-шатунный механизм такого двигателя называется дезаксиальным. Так, в двигателе ГАЗ-51А коленчатый вал смещен на 3 мм в правую сторону по ходу автомобиля. При смещении оси коленчатого вала повышается долговечность цилиндров, но одновременно несколько усложняется конструкция и технология изготовления двигателя.

Рис. 1. Коленчатые валы
а — двигателя ЗИЛ-130; б — дизеля ЯМЗ-236: 1 — передний конец вала; г — грязеуловительная полость в шатунной шейке; я — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5 — маслоотражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8 — щека; 9 — передний противовес; 10 — гайка; 11 — распределительная шестерня

В процессе работы двигателя шейки коленчатого вала истираются. Для повышения износостойкости шатунных и коренных шеек их закаливают т. в. ч. (токами высокой частоты), после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала.

Для повышения жесткости коленчатых валов применяют перекрытие шеек, характеризуемое величиной А.

От коренных шеек к шатунным просверлены каналы для прохода масла. Если коренные шейки вала имеют полости, то в местах перехода устанавливают трубки, по которым поступает масло к шатунным шейкам. Чтобы трубки не смещались, их изгибают.

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-236 имеет три шатунные шейки, расположенные под углом 120°, и четыре коренные. На коленчатом валу установлено семь противовесов; из них шесть привернуты винтами к щекам, а передний противовес напрессован на вал и полукруглую шпонку. Гайка, навернутая на передний конец коленчатого вала, предохраняет от смещения распределительную шестерню, передний противовес и маслоотражатель. Восьмой противовес в виде прилива отлит вместе с маховиком. Установка на коленчатом валу, кроме основных противовесов, двух выносных улучшает уравновешивание моментов от сил инерции, возникающих при работе двигателя, так как чередование одноименных тактов при порядке работы 1—4—2—5—3—6 следует не равномерно, а через 90 и 150° (по углу поворота коленчатого вала).

Коленчатые валы двигателей М-21, ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др. имеют гря-зеуловительные полости в шатунных шейках. При вращении коленчатого вала цмеющиеся в масле механические примеси под действием силы инерции отбрасываются от оси вращения, и очищенное масло через отверстие поступает к шатунной шейке. Сквозные грязе-уловительные полости заглушены с обеих сторон пробками, глухие полости — с одной стороны.

Противовесы отлиты как одно целое с коленчатым валом.

В качестве коренных подшипников для коленчатого вала применяются стальные взаимозаменяемые вкладыши, залитые антифрикционным сплавом. На стальную ленту с медно-никелевым подслоем наносится баббит СОС-6-6 (двигатели ГАЗ-53А и ЗИЛ-130).

Вкладыши коренных подшипников дизелей делают биметаллическими; они представляют собой стальную ленту, залитую слоем свинцовистой бронзы.

На рабочей поверхности вкладышей имеются маслораспределительные канавки. Отверстие в верхнем вкладыше служит для прохода масла из блока цилиндров к коренной шейке коленчатого вала. Во вкладышах заднего коренного подшипника сделаны дополнительные канавки; при этом в канавке нижнего вкладыша есть сквозное отверстие, соединяющееся с отверстием в крышке подшипника. Лишнее масло, попавшее в дополнительную канавку заднего коренного подшипника, по этим отверстиям стекает в картер.

От осевого смещения и проворачивания в своих гнездах вкладыши коренных подшипников, так же как и шатунных, удерживаются отштампованными на вкладышах усиками.

Во время работы двигателя коленчатый вал может перемещаться вдоль оси вследствие работы сцепления, наличия распределительных шестерен с косыми зубьями и температурных изменений. Поэтому один из коренных подшипников коленчатого вала делают упорным, воспринимающим осевые нагрузки и удерживающим вал от смещения.

В двигателях ГАЗ упорным является передний коренной подшипник.

На рис. 3 показан упорный подшипник коленчатого вала двигателя М-21. Чтобы удержать коленчатый вал от осевого сдвига, с обеих сторон первого коренного подшипника установлены неподвижные стальные шайбы , залитые баббитом. Передняя шайба удерживается от вращения штифтами, один из которых запрессован в блок цилиндров, а другой — в крышку коренного подшипника. Задняя шайба имеет прямоугольный выступ, входящий в паз крышки. Шайба плоскостью, залитой баббитом, обращена к шлифованному пояску щеки коленчатого вала, а шайба — к упорной стальной шайбе, установленной на шпонке между торцом передней коренной шейки коленчатого вала и распределительной шестерней.

Рис. 2. Коленчатый вал двигателя М-21 с грязеуловителями:
1 — трубка; 2 — полость в коренной шейке; 3 — пробка; 41— шатунная шейка; 5 — грязеуловительная полость; 6 — отверстие для прохода масла к шатунной шейке; 7 — коренная шейка; 8 — протизовес

Рис. 3. Упорный подшипник и уплотнение переднего конца коленчатого вала двигателя М-21:
1 — самоподшимной релиновый сальник; 2 — ступица шкива привода вентилятора; 3 — храповик; 4 — коленчатый вал; 5 и 17 — маслоотражатели; в — крышка распределительных шестерен; 7 — шкив привода вентилятора; 8 и 15 — штифты; 9 — блок цилиндров; 10 и 13 — неподвижные шайбы; 11 — упорная вращающаяся шайба; 12 — шпонка; 14 — крышка коренного подшипника; 16 — распределительная шестерня

Рис. 4. Уплотнение заднего конца коленчатого вала двигателя М-21:
1 — крышка коренного подшипника; 2 —- коленчатый вал; 3 — блок цилиндров; 4 — мас-лосбрасывающий гребень; 5 — болт крепления маховика; 6 — обойма сальника; 7 — шарикоподшипник валика муфты сцепления; 8 — фланец; 9 — сальник; 10 — болт крепления обоймы сальника; 11 — маховик

Рис. 5. Передний конец коленчатого вала дизеля ЯМЭ-236:
1 — передний противовес; 2 и 12 — шпонки; з — крышка распределительных шестерен; 4 и 9 — маслоотражатели; 5 — гайка крепления маслоотражателя; в — шкив; 7 — болт крепления шкива; 8 — самоподжимной сальник; 10 — распределительная шестерня; 11 — коленчатый вал

На переднем конце коленчатого вала, кроме шестерни, устанавливаются маслоотражатель, ступица шкива привода вентилятора и генератора. В торец коленчатого вала ввернут храповик в виде болта, служащий для пуска двигателя при помощи пусковой рукоятки. Одновременно храповик удерживает от смещения детали, находящиеся на переднем конце вала.

Передний конец коленчатого вала уплотняется самоподжимным резиновым сальником, установленным в крышке 6 распределительных шестерен, и маслоотражателем. Масло, стекающее по внутренней стороне крышки распределительных шестерен, не может попасть на сальник, так как он защищен специальным корпусом с отогнутыми краями. Стальная ступица шкива сидит на коленчатом валу на шпонке и вращается с ним как одно целое. Маслоотражатель, расположенный на ступице, предотвращает попадание масла на шкив.

Задний конец коленчатого вала уплотнен сальником и масло-сбрасывающим гребнем. Сальник представляет собой асбестовый шнур, пропитанный графитом и расположенный в обойме, состоящей из двух половин. Верхняя обойма сальника привертывается болтами к задней стенке блока цилиндров, а нижняя — к крышке коренного подшипника.

В задний торец коленчатого вала запрессован шарикоподшипник вала сцепления. Фланец, отштампованный как одно целое с коленчатым валом, служит для крепления болтами маховика.

На рис. 5 изображен передний конец коленчатого вала дизеля ЯМЗ-236. Спереди на коленчатый вал напрессованы распределительная шестерня и передний противовес и установлен маслоотражатель, прижатый к противовесу гайкой. От проворачивания шестерня и противовес удерживаются шпонками. Передний конец коленчатого вала уплотнен самоподжимным сальником и маслоотражателем, которые запрессованы в крышку. В торец вала ввернут болт, удерживающий от смещения шкив, напрессованный на коленчатый вал.

Задний конец коленчатого вала дизеля ЯМЗ-236 уплотнен самоподжимным сальником и маслоотражателем, запрессованными в картер маховика. Маслоотражатель, напрессованный на упорный бурт, улучшает уплотнение коленчатого вала.

От осевого смещения коленчатый вал удерживается двумя парами упорных полуколец, изготовленных из бронзы или стали. Верхние полукольца крепятся к торцам блока цилиндров, а нижние имеют выступы для фиксации их в крышке заднего коренного подшипника.

Коленчатый вал дизеля ЯМЭ-236 не имеет специального фланца для крепления маховика.

Рис. 6. Задний конец коленчатого вала дизеля ЯМЭ-236:
1 — упорные полукольца; 2 и 7 — маслоотражатели; 3 — болт крепления губчатого венца; 4 — зубчатый венец; 5 — картер маховика; 6 — маховик; 7 — самоподжимной сальник; 9 — штифт; 10 — болт крепления маховика; 11 — замковые шайбы; 12 — коленчатый вал; 13 — упорный бурт; 14 — крышка заднего коренного подшипника

Из чего состоит коленчатый вал

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

Устройство коленчатого вала

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

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

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

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

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

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

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

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

Принцип действия коленчатого вала

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

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

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

Процесс смазки коленчатого вала

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

Коленчатый вал или, как его называют опытные водители и автослесари, коленвал – важная функциональная деталь автомобильного двигателя, которая имеет строгую индивидуальную форму в зависимости от модели. В данной статье мы рассмотрим, что такое коленчатый вал двигателя, какие функции он выполняет и к чему приводит эксплуатация машины с неисправным валом.

Что такое коленвал

Коленчатый вал – это механическая деталь автомобильного двигателя, которая является промежуточным звеном-преобразователем тепловой энергии сгораемого топлива в механическую энергию вращения колёс. По внешнему виду он представляет собой вал из стального сплава со множеством шатунных шеек, которые между собой соединены коленной шейкой. Число шеек-колен соответствует числу цилиндров в двигателе, их расположению, форме. Шейки соединены с поршнями через шатуны, которые, двигаясь возвратно-поступательно, приводят вал в движение.

Если в коленчатом вале шатунные шейки находятся с двух сторон от коленной шейки, он называется полноопорным. Если же они расположены только с одной стороны – неполноопорным.

Коленвал производится из углеродистой или легированной стали с повышенной износостойкостью (для спорткаров, люкс-моделей и автомобилей с повышенной мощностью) или модифицированного чугуна (для стандартных серийных моделей) с помощью литья или прессования. Для легирования стали применяются молибден, хром и иные металлы, существенное увеличивающие прочность сплава.

В большинстве двигателей коленчатый вал располагается в нижней части, над картером, в оппозитных – выше, по центру мотора.

Для чего нужен коленчатый вал

Двигатели внутреннего сгорания работают за счёт функционирования поршневого блока. Его принцип действия заключается в следующем:

• во время сгорания топливной смеси в цилиндре воздух расширяется с создаёт давление;
• под действие давления поршень выталкивается, совершая поступательное движение;
• благодаря соединению с шатунными шейками поступательное движение превращается во вращательное;
• энергия вращения, переданная на коленчатый вал, передаётся колёсам автомобиля, и он приводится в движение.

Таким образом, коленвал – это преобразователь одного вида механического движения в другой. Как известно, поршни в ДВС двигаются несимметрично. В то время, как одни из них совершают поступательные движения (выталкиваются из цилиндра), другие – возвратное (затягиваются обратно). Конструкция коленчатых валов разрабатывается с предельной точностью, поэтому во время работы все цилиндры сохраняют общее вращение вала. Поэтому коленца имеют разные оси вращения.

Из чего состоит коленчатый вал

Конструкция коленчатого вала: 1. Носок коленчатого вала; 2. Посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала; 3. Отверстие подвода масла к коренной шейке; 4. Противовес; 5. Щека; 6. Шатунные шейки; 7. Фланец маховика; 8. Отверстие подвода масла к шатунной шейке; 9. Противовесы; 10. Коренные шейки; 11. Коренная шейка упорного подшипника.

Рабочие компоненты коленвала:

• Коренная шейка – валовая опора, которая служит осью вращения самого вала. Она лежит в подшипнике, который встроен в картер.
• Шатунные шейки – опоры, связанные с поршневыми шатунами. Во время работы они смещаются относительно оси вала по круговой траектории.
• Щёки – вспомогательные детали, связывающие шатунные и коренные шейки. Они также предотвращают разрушение вала из-за резонансной нагрузки.
• Хвостовик – задняя часть, соединённая с шестерной отбора или маховиком для передачи мощности на движение.
• Носок – передняя часть вала, которая посредством шкива или зубчатого колеса передаёт мощность приводу газораспределительного блока и других вспомогательных механизмов.
• Противовесы – детали, необходимые для распределения нагрузки и уравновешивания массы шатунов и поршней.

Для уплотнения носка и хвостовика используются защитные сальники. Это предотвращает просачивание масла в местах выхода частей маховика за границы блока цилиндров. Вращательное движение обеспечивается тонкими стальными подшипниками скольжения. Чтобы ось вращения вала не смещалась, на одну из коренных шеек ставится упорный подшипник.

Во время работы самые большие напряжения концентрируются в месте соединения шеек и щёк. Для разгрузки его делают с галтелью – полукруглым переходом с промежуточным технологическим поясом. По причине экстремальных нагрузок в месте перехода щёк в шейки в своё время производители отказались от составных коленвалов, детали которых соединялись крепежом.

Читайте также: Что такое маховик в автомобиле и для чего он нужен.

Для чего нужен датчик коленвала

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) используется в автомобилях, которые оборудованы системами электронного управления мотором. Поскольку вращение вала сказывается на работе многих функциональных блоков и систем, своевременная подача топлива в цилиндры ДВС может улучшить ездовые характеристики. Датчик коленвала как раз отвечает за синхронизацию рабочих процессов. В различных моделях автомобилей его использование улучшает синхронизацию зажигания или топливных форсунок. Прибор передаёт на электронный блок управления данные о положении коленвала, направлении и частоте вращения.

Встречаются датчики следующих видов:

• Магнитные (индуктивного типа). Сигнал на ЭБУ формируется в момент прохождения синхронизационной метки через магнитное поле, которое формируется вокруг датчика. Система не требует отдельного питания, и может параллельно работать как датчик скорости.
• Датчики Холла (работают на эффекте Холла). Ток в приборе начинает движение при приближении изменяющегося магнитного поля. Перекрытие магнитного поля реализуется специальным синхронизирующим диском, зубья которого взаимодействуют с магнитным полем ДПКВ. Дополнительная функция – датчик распределения зажигания.
• Оптические. В данном случае для синхронизации также используется зубчатый диск. Он перекрывает оптический поток, проходящий между приёмником и светодиодом. Приёмник фиксирует прерывания светового потока и передаёт в электронный блок управления импульс напряжения, соответствующий параметрам вращения вала.

Датчик коленвала устанавливается внутри корпуса двигателя, как и прочие датчики управления. Для его встраивания используется специальный кронштейн, расположенный возле приводного шкива генератора. Внешне он отличается от датчиков другого назначения наличием проводка длиной 55-70 см с особым разъёмом, который соединяет устройство с системой электронного управления.

Читайте также: Признаки неисправности датчика положения коленвала.

Видео на тему

Коленчатый вал — деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Составная часть кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Содержание

История [ править | править код ]

Впервые столь важную механическую деталь как коленчатый вал описал и сконструировал средневековый учёный Аль-Джазари в Османской империи в 13 веке. В 1206 году в трактате «Китаб фи марифат аль-хиял аль-хандасийя» (Книга знаний об остроумных механических устройствах) описан механизм вала.

Основные элементы коленчатого вала [ править | править код ]

• Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.
• Шатунная шейка — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).
• Щёки — связывают коренные и шатунные шейки.
• Передняя выходная часть вала (носок) — часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.
• Задняя выходная часть вала (хвостовик) — часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.
• Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Размеры коленчатых валов [ править | править код ]

Определяются как результат расчётов, причём часть размеров задаётся исходя из выбранной компоновки. Например, количество шатунных шеек определяется в зависимости от числа цилиндров. В многорядных двигателях (V, W, X-образных, звездообразных) одна шатунная шейка воспринимает нагрузки сразу нескольких шатунов (или одного центрального, соединённого с прицепными). Коленчатый вал воспринимает крутящий момент, имеющий переменное значение, а следовательно, работает на скручивание и должен иметь достаточный запас прочности (обычно 2,5) по усталостному напряжению на сдвиг.

Стальные валы (чаще всего) имеют невысокое внутреннее демпфирование крутильных колебаний, что в некоторых случаях угрожает валу разрушением из-за резонанса при прохождении опасной зоны по числу оборотов. Поэтому валы такие снабжают демпферами крутильных колебаний, расположенными на переднем носке вала.

Кроме усталостной прочности, коленвалы должны иметь определённую площадь шеек, задающую контактное давление подшипников скольжения или качения. Максимальное контактное давление и скорость скольжения для антифрикционных материалов может быть несколько повышено при высокой твёрдости шеек и высококачественной смазке. Превышение их выше допустимых ведёт к выплавке/растрескиванию антифрикционного слоя или питтингу роликов (подшипники качения).

Диаметр шатунных шеек (исходя из упомянутых соображений) может быть увеличен косым разъёмом шатуна (что увеличивает его трудоёмкость и стоимость), длину же можно увеличить либо за счёт коренных шеек (что увеличивает контактное давление), либо увеличением расстояния между цилиндрами (что ведёт к увеличению габаритов и массы двигателя). В последние десятилетия, в связи с появлением новых высопрочных антифрикционных сплавов и высококачественных масел, длину шеек валов (а вместе с ним — и межцилиндровое расстояние) конструкторы сокращают.

Материал и технология изготовления заготовок коленчатых валов [ править | править код ]

Материал и технология изготовления зачастую тесно увязаны между собой. В данном случае, стальные валы (с целью достижения наивысшей прочности и вязкости) получают ковкой, чугунные (материал ковке не поддаётся) — литьём.

Стальные коленчатые валы [ править | править код ]

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Наибольшее применение находят стали марок 45, 45Х, 45Г2, 50Г, а для тяжело нагруженных коленчатых валов дизелей — 40ХНМА, 18ХНВА и др [1] . Преимуществом стальных валов является наивысшая прочность, возможность получения высокой твёрдости шеек азотированием, чугунные валы – дешевле.

Выбор стали определяется поверхностной твёрдостью шеек, которую нужно получить. Твёрдость около 60 HRC (необходимая для применения роликовых подшипников) может быть получена, как правило, только химико-термической обработкой (цементация, азотирование, цианирование). Для этих целей годятся, как правило, малоуглеродистые хромоникелевые или хромоникельмолибденовые стали (12ХН3А, 18ХНВА, 20ХНМА, причём для валов средних и крупных размеров требуется большее легирование дорогостоящим молибденом. Однако в последнее время для этого стали употреблять дешёвые стали регламентированной прокаливаемости, позволяющие получить высокую твёрдость при сохранении вязкости сердцевины. Меньшая твёрдость, достаточная для надёжной работы подшипников скольжения, может быть получена закалкой ТВЧ как среднеуглеродистых сталей, так и серого или высокпрочного чугуна (45..55 HRC).

Заготовки стальных коленчатых валов средних размеров в крупносерийном и массовом производстве изготовляют ковкой в закрытых штампах на молотах или прессах, при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций. После предварительной и окончательной ковки коленчатого вала в штампах производят обрезку облоя на обрезном прессе и горячую правку в штампе под молотом.

В связи с высокими требованиями механической прочности вала большое значение имеет расположение волокон материала при получении заготовки во избежание их перерезания при последующей механической обработке. Для этого применяют штампы со специальными гибочными ручьями. После штамповки перед механической обработкой, заготовки валов подвергают термической обработке — нормализация — и затем очистке от окалины травлением или обработкой на дробеметной машине.

Крупноразмерные коленчатые валы, такие как судовые, а также коленвалы двигателей с туннельным картером являются разборными, и соединяются на болтах. Коленвалы могут устанавливаться не только на подшипниках скольжения, но и на роликовых (шатунные и коренные), шариковых (коренные в маломощных моторах). В этих случаях и к точности изготовления, и к твёрдости предъявляются более высокие требования. Такие валы поэтому всегда изготовляют стальными.

Чугунные коленчатые валы [ править | править код ]

Литые коленчатые валы изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы по сравнению со «штампованными» имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла и хорошее демпфирование крутильных колебаний, позволяющее часто отказаться от внешнего демпфера на переднем носке вала. В литых заготовках можно получить и ряд внутренних полостей при отливке [2] .

Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и «оборудования», особенно в автоматизированном производстве.

Правку валов производят после нормализации в горячем состоянии в штампе на прессе после выемки заготовки из печи без дополнительного подогрева.

Масляные отверстия в коленвалах соединяют обычно соседние коренную и шатунную шейку, и выполняются сверлением. Отверстия в щёках при этом зачеканиваются либо закрываются пробками на резьбе.

Механическая обработка коленчатых валов [ править | править код ]

Сложность конструктивной формы коленчатого вала, его недостаточная жесткость, высокие требования к точности обрабатываемых поверхностей вызывают особые требования к выбору методов базирования, закрепления и обработки вала, а также последовательности, сочетания операций и выбору оборудования. Основными базами коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. Однако далеко не на всех операциях обработки можно использовать их в качестве технологических. Поэтому в некоторых случаях технологическими базами выбирают поверхности центровых отверстий. В связи со сравнительно небольшой жесткостью вала на ряде операций при обработке его в центрах в качестве дополнительных технологических баз используют наружные поверхности предварительно обработанных шеек.

При обработке шатунных шеек, которые в соответствии с требованиями технических условий должны иметь необходимую угловую координацию, опорной технологической базой являются специально фрезерованные площадки на щеках [3] . По окончании изготовления коленчатые валы обычно подвергают динамической балансировке в сборе с маховиком (автомобильные двигатели).

В большинстве случаев коленчатые валы предусматривают возможность их перешлифовки на ремонтный размер (обычно 4-6 размеров, ранее было до 8). В этом случае коленвалы шлифуют вращающимся наждачным кругом, причём вал проворачивается вокруг осей базирования. Конечно, эти оси для коренных и шатунных шеек не совпадают, что требует перестановки. При перешлифовке требуется соблюсти межцентровое состояние, и согласно инструкции, валы после шлифовки подлежат повторной динамической балансировке. Чаще всего это не выполняют, потому отремонтированные двигатели часто дают большую вибрацию. При шлифовании важно соблюсти форму галтелей, и ни в коем случае не прижечь их. Неправильная обработка галтелей часто приводит к разрушению коленчатого вала.

Термическая и химико-термическая обработка валов [ править | править код ]

Коленчатые валы для увеличения прочности и износостойкости шеек подвергают термической, а иногда и химико-термической обработке: закалка ТВЧ, азотирование, закалка поверхностного слоя (стали регламентируемой прокаливаемости 55ПП, 60ПП). Получаемая твёрдость зависит от количества углерода (закалка ТВЧ, обычно не более 50..55 HRC), либо вида ХТО (азотирование даёт твёрдость 60 HRC и выше) [1] . Глубина закалённого слоя шеек позволяет обычно использовать 4-6 промежуточных ремонтных размеров шеек вала, азотированные валы не шлифуют. Вероятность задира шейки с ростом твёрдости значительно снижается.

При ремонте коленчатых валов используются также методы напыления, в том числе — плазменного. При этом твёрдость поверхностного слоя может повышаться даже выше заводских значений (для закалки ТВЧ), а заводские диаметры шеек восстанавливают до нулевого размера.

Неисправности [ править | править код ]

При эксплуатации из-за разных причин могут наблюдаться такие неисправности:

• износ вала по коренным или шатунным шейкам;
• изгиб;
• разрушение вала [4] ;
• износ посадочных поверхностей под маховик, сальник (сальники), переднюю шестерню.

При износе шеек выше допустимого или незначительном изгибе, устранимом перешлифовкой, коленчатый вал обрабатывают под следующий ремонтный размер. Однако при больших задирах (например, при выплавлении вкладышей с проворотом) иногда перешлифовывают «через размер», т.е. сразу на 2 размера. Все коренные шейки, а также все шатунные шлифуют в один размер – например, коренные могут быть 2-го ремонтного размера, а шатунные 3-го, в любой комбинации размеров. Коленчатые валы с подшипниками качения и азотированные перешлифовке не подлежат.

Однако руководства по армейскому полевому ремонту (двигатели боевых машин) обычно предписывают индивидуальный ремонт, поэтому шатунные/коренные шейки могут иметь разный диаметр после шлифовки, и даже не иметь стандартного ремонтного размера(!). Вкладыши при этом растачиваются парами, используются заготовки с минимальным внутренним диаметром. Плюсом является наивысшая скорость починки и унификация запчастей (вкладыши).

Разрушение вала происходит от усталостных трещин [4] , возникающих иногда из-за прижога галтелей при шлифовке. Трещины развиваются в некачественном материале (волосовины, неметаллические включения, флокены, отпускная хрупкость) либо при превышении расчётных величин крутильных колебаний (ошибки при проектировании, самостоятельная форсировка по числу оборотов дизеля). Возможна поломка по причине превышения числа оборотов, отказе демпфера, заклинивания поршня [5] . Сломанный вал ремонту не подлежит. При износе посадочных поверхностей могут применяться электрохимическая обработка, плазменная или электродуговая наплавка поверхностей, а также другие решения.

как выглядит, из чего состоит, для чего нужен, неисправности

Коленвал или коленчатый вал – это стальная деталь, которая помогает преобразовывать тепловую энергию сгораемого горючего в механическую, которая нужна для вращения колёс. Простыми словами — коленвал похож на сильно изогнутую стальную железяку в виде вала. Основные детали вала — шатунные шейки, соединённых с коленной шейкой.

Вот как выглядит коленвал

Коленчатый вал относится к кривошипно-шатунному механизму (КШМ). Вал устанавливают прямо под блоком цилиндров.

Коленвал – важная деталь любой машины, имеющая определённую форму. Она зависит от модели мотора. При движении автомобиля элемент будет как бы притираться к двигателю. При диагностике и ремонте коленвала мотористы всегда смотрят, как ходят трущиеся элементы и по издаваемому звуку могут определить проблему. Что держит коленвал в двигателе, зависит от типа машины.

В статье расскажу всё про коленвал – что это такое, как выглядит, как устроен этот механизм, его назначение, поломки и пути их устранения. Обещаю, вам понравится!

Что такое коленвал

Коленвалом называют такую деталь (либо узел деталей, если вал составной), которая работает за счёт работы элементов поршневой группы.

Вал передаёт крутящий момент на маховик, вращающий шестерни трансмиссии.

Затем механическая энергия передаётся на полуоси ведущей пары колёс (передней, задней или обеих сразу). Автомобиль начинает своё движение. По внешней форме коленвал напоминает поднятие и опускание колена.

Коленвал работает как колено

Число деталей вала зависит от количества цилиндров движка, которые соответствуют их форме и размещению. Коренные шейки подсоединяются к поршням благодаря шатунам. Они обеспечивают вращательно-поступательное движение, приводящее коленвал в действие. Устройство обеспечивает пуск мотора автомобиля.

Коленчатый вал передаёт крутящий момент на маховик, а он передаёт вращение на шестерни трансмиссии. Затем крутящий момент переходит на оси и колёса начинают своё движение. Машина начинает двигаться.

Деталь всегда устанавливается с поправкой на число и место расположения цилиндров мотора, порядка и работы, такта, обеспечиваемых цилиндропоршневой группой. От влияния перечисленных факторов, коленчатый вал содержит разное число шатунных шеек. В отдельных моделях на элемент влияет сразу несколько шатунов. Это обеспечивается в ДВС с V-образным строением.

Внимание! Какая деталь соединяет коленчатый вал двигателя с поршнем? Это палец, который при помощи шатуна соединяется с шейкой.

Основная задача производителя – изготовить деталь так, чтобы при вращении на больших оборотах не было вибраций или они бы минимизировались. От числа шатунов и порядка появления вспышек, в коленвалах могут быть противовесы, но есть модели и без этого элемента.

Виды коленвалов:

1. Полноопорные. Здесь коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной. Количество коренных шеек увеличивается на единицу при их сравнении с шатунами. Это связано с тем, что по бокам каждой шатунной шейки располагаются опоры, выступающие основной осью кривошипно-шатунного механизма. Такая система считается самой распространённой, потому что позволяет изготовителю применять облегчённый вариант. Такое условие обеспечивает непосредственное действие на КПД.
2. Неполноопорные. В этом случае коренные шейки находятся с одной стороны. Детали производят из высокопрочных сплавов и металлов, что предупреждает поломку и деформацию в результате эксплуатации. Недостатком в том, что конструктивный элемент системы значительно увеличивает массу вала. Такое тип вала признан устаревшим, они применялось в машинах с ДВС в 20-м веке в низкооборотных двигателях.

В настоящее время популярны полноопорные типы. Производители ведущих марок машин ценят их за лёгкость и высокую надёжность, потому компоненты широко применяются в современных ДВС. Теперь понятно, что такое коленвал в автомобиле, но стоит понять, для чего он нужен.

Для справки! Кто изобрёл важный элемент двигателя? Это был арабский учёный Исмаил ибн аль-Раззаз аль-Джазари, который жил в Турции в 12 веке. Его ещё называют как Да Винчи исламского мира, потому что он описал конструкцию почти пятидесяти механизмов, таких как человекоподобные роботы, водяные часы, музыкальные аппараты, фонтаны, клапанные насосы и кодовые замки.

Коленвал для 8-цилиндрового мотора Renault Nervastella 1930—1936 годов

Коленвал изготавливается:

• Для недорогих машин – из легированной стали или из чугунного сплава.
• Для мощных и дорогих автомобилей — из углеродистой стали с высоким показателем износостойкости.

Отмечу, что на дизельные моторы ставят очень прочные коленчатые валы. Это связано с тем, что этот механизм работает постоянно с очень высокой нагрузкой. Дополнительно коленвал закаляется высокочастотным током.

Внимание! Коленвал производят из легированной или углеродистой стали, модифицированного чугуна при использовании методики штамповки и литья.

А где находится в машине коленвал? В автомобилях со стандартным мотором коленвал стоит в нижней части мотора, в а оппозитном двигателе – в его центральной его части. Снизу вал защищён картером. На чём держится коленвал? Он закреплён в подшипниках, они не дают сместиться валу. Дополнительно могут применяться дополнительные упоры.

Интересно, что кроме массовых валов, выпускаются и спортивные механизмы, которые обеспечивают более быстрое движение поршней в крайней точке сжатия благодаря вытянутой форме шатунных шеек. Из-за этого характеристики мотора меняют своё значение.

Некоторые автолюбители говорят о том, что маркировка коленчатого вала может дать информацию об особенностях этой детали. Но эти данные лишь её номер и не более, с его помощью проще подбирать запчасти.

Назначение

Главная цель коленчатого вала – преобразование вращательно-поступательных перемещений поршней двигателя внутреннего сгорания в крутящий момент, передаваемый трансмиссией на колёса автомобиля. Главная функция коленвала – превращение поступательного движения во вращательное.

Основной технической характеристикой коленчатого вала цепочки является радиус кривошипа. Это расстояние от осей коренных шеек к шатунным. Коренных шеек выступающих в роли опор, обычно бывает 4, но бывает, встречаются и три. В 6-цилиндровом ДВС коренных шеек целых семь.

Удвоенный радиус представляет собой длину движения поршня, определяющую объем цилиндров. При изменении величины радиуса кривошипа и стабильном диаметре цилиндра, изменится объем последнего. Такую зависимость мотористы часто используют для проведения регулировки, когда надо изменить технические характеристики движка в каком-либо определённом направлении.

Конструктивно коленвал соединяет коренные и шатунные шейки благодаря так называемым «щёкам». Шатунные шейки имеют меньший диаметр, чем у коренных. У щеки есть продолжение, которое является противовесом. Благодаря ему шатунный и поршневой вес находятся в балансе, и силовой агрегат работает без рывков. Оба конца механизма уплотнены во избежание потери смазочной жидкости.

При установлении соотношения длины хода поршня и диаметра цилиндра, мотор можно сделать длинноходным или короткоходным. Последний вариант повышает мощность за счёт прироста числа оборотов. Длинноходные варианты признаны экономичными. Они обеспечивают повышенный крутящий момент при небольших оборотах.

Внимание! Изменение параметров коленчатого вала от исходных (заданных производителем) приводит к полной перемене всех параметров мотора. Это может отразиться на работе целостной системы.

Схема — из чего состоит

Коленчатый вал размещается в нижней части автомобильного мотора под масляным картером. Этот конструктивный и функциональный элемент имеет своё строение. Части коленвала:

• коренная шейка – это опорная часть механизма, так называемая ось вращения. Эта деталь находится в подшипнике, который в свою очередь встраивается в картер двигателя;
• шатунные шейки – это колено коленчатого вала, упоры для шатунов. Они при работе коленвала смещаются по отношению к оси по траектории в форме круга;
• носок коленчатого вала – это выходная часть коленвала, на ней зафиксирован шкив или зубчатое колесо привода газораспределительного механизма (ГРМ), а также дополнительных механизмов. Носок передают энергию приводу ГРМ;
• щека коленчатого вала – обеспечивает соединение шатунных шеек с коренными. Они имеют защитную функцию и не дают коленвалу выйти из строя при самых максимальных нагрузках;
• фланец;
• упорные полукольца;
• вкладыши;
• шестерня;
• шкив;
• противовесы – обеспечивает сохранение баланса во время возвратно-поступательных движений элементов поршневой группы и нейтрализует нагрузку центробежной силы. Помогают уравновесить вес поршней и шатунов;
• хвостовик коленчатого вала – задняя часть механизма, к которому прикреплён маховик. Он приводит в движение шестерни коробки передач.

Полная схема коленвала

В конструкции коленвал имеется кривошип коленвала. Это узел, в который входит 1 шатунная шейка и 2 щеки. Отмечу, что раньше кривошипы были в сборе. Сейчас применяют только цельные коленчатые валы.

Ось коленвала выглядит в форме коренной шейки. Шатунные шейки всегда попеременно смещаются в противоположную сторону друг от друга. Внутри элементов есть отверстия, через которые моторное масло передаётся на подшипники. Кривошип представлен в формате отдельного узла, включающего две щеки и шатунную шейку.

Раньше в машины устанавливали исключительно сборные конструкции кривошипа. Сейчас все двигатели оснащаются цельными элементами. Их производят из стали высокой прочности при помощи ковки. Далее они проходят тщательную обработку на токарных станках. Более дорогие разновидности производятся из чугуна с помощью литья.

Заднюю и переднюю часть коленчатого вала уплотняют сальниками, обеспечивающими защиту от протекания масла. Выпускающие части маховиков могут выходить за пределы блоков цилиндров.

Фото сальника в коленвале

Вращение всех деталей вала создают подшипники скольжения. Они представлены в форме тонких стальных пластов (по-другому их называют вкладыши) с тонким слоем смазки. Для профилактики осевого смещения используется упорный подшипник, который располагается на коренной крайней или средней шейке. Теперь вы назовёте составляющие коленчатого вала без труда.

Подшипник коленвала HONDA

Отмечу, что для 4-цилиндровых моторов (применяют на большинстве серийных автомобилей) применяют плоский коленвал, когда щёки с шейками располагаются в одной плоскости. Это особенно заметно, когда смотришь на вал в «фас». Перейдём к описанию принципа работы коленвала.

Как работает коленчатый вал двигателя?

Несмотря на сложное строение, принцип работы устройства очень простой. Работа этого механизма схожа с работой педалей обычного велосипеда. Только в двигателях автомобилей применяется больше шатунов.

Поршни в моторе двигаются неравномерно. Когда одни поршни спускаются вниз, другие поднимаются вверх. Это увеличивает плавность хода и стабильность нагрузки. Коленвал как бы сдерживает движение поршней и заставляет их вернуться в прежнее положение, чтобы топливно-воздушная смесь смогла сжаться.

Вот как работает коленвал:

1. В камере внутреннего сгорания происходит процесс сгорания поступающего внутрь горючего с выделением газов. При расширении они оказывают давление на поршни,
2. Поршень выталкивается и производит поступательное действие.
3. Элементы передают механическую энергию за счёт сообщения с поршнями, соединёнными посредством втулки.
4. Шатун соединяется с шейкой коленвала и подшипником, потому каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращение вала.
5. После того как случается поворот на 180 градусов, шатунная шейка следует в обратном направлении и происходит возвратное движение поршня.
6. Циклы непрерывно повторяются.
7. Вращательная энергия заставляет колёса автомобиля двигаться.

Ещё одна хорошая статья:  Сайлентблоки: что это такое в машине, принцип работы, за что отвечают, виды, стоимость, как заменить

Посмотрите хорошее и понятное видео про коленвал:

Неисправности и их решение

Из чего сделан коленвал? Для его изготовления применяют металлы и сплавы повышенной прочности. Казалось бы, риск поломки исключён или минимален, но это не совсем так. Со временем из-за постоянных экстремальных нагрузок появляется износ, и даже стальной элемент способен выйти из строя.

Деталь постоянно сталкивается с механическими нагрузками от поршневой группы, поступающее давление измеряется в нескольких тоннах. Добавляет нагрузку инерционные силы в элементах коленвала. Помимо этого, при работе двигателя внутреннего сгорания температура коленвала стремительно возрастает и достигает нескольких сотен градусов.

Если вовремя обслуживать автомобиль, то коленчатый вал может без поломок прослужить до 300 тыс. км пробега. Ну а если на станцию техобслуживания ездить редко, то могут возникнуть разные неисправности. Какие основные неисправности коленчатого вала и как их исправить?

Задиры шатунных шеек кривошипа

Износ шатунной шейки встречается довольно часто потому что именно в области данного узла образуется максимальная сила трения при наибольшем давлении. Под воздействием перечисленных условий, в местах приложения нагрузки образуются выработки, создающие препятствия для естественного и свободного хода подшипника. Коленвал может неравномерно прогреваться после пуска мотора и в результате деформироваться.

Внимание! Рассматривать такую проблему как незначительную – не следует, потому что повышается уровень вибрации внутри мотора. Сам механизм набирает температуру, происходит его стремительное разрушение по цепочке (расплавляются вкладыши) и в итоге может пострадать двигатель авто.

Убрать проблему поможет моторист, умеющий делать качественную шлифовку шатунных шеек. Процедура приведёт к существенному уменьшению их диаметра. Для получения одномерности всех кривошипов, манипуляцию выполняют на качественных токарных станках, поскольку точность требуется для размеров меньше, чем 1 мм. Экономить не следует, элемент следует доверять только профессионалу, а не обращаться к сомнительным мотористам.

Задиры на шейке коленвала

После устранения основной проблемы диаметр технических зазоров детали заметно увеличится. После обработки на них стоит установить специальный вкладыш, призванный заполнить пустующее пространство.

Опытные автовладельцы знают – чтобы минимизировать вероятность появления проблемы, стоит постоянно контролировать уровень масла в баке и доливать его время от времени. Если смазки будет недостаточно, задиры появятся с большой вероятностью. Также мотористы рекомендуют смотреть на качество купленной смазки. Ездить на дешёвом или старом загустевшем масле – опасно, ремонт автомобиля потом может стоить гораздо дороже, чем стоимость важного расходника. Дополнительно может выйти из строя масляный насос.

Срез шпонки кривошипа

Что крутит коленвал и за что отвечает этот элемент, становится понятно при обнаружении этой проблемы. Именно шпонка механизма делает возможной передачу крутящего момента с вала на приводной шкив. Оба компонента имеют собственные пазы, в которых заключается специальный клин. При использовании материалов низкого качества в производстве, деталь обрезается. Это случается при заклинивании мотора. Ситуация – редкая.

Когда пазы шкива и КМН целы, можно сменить шпонку. В старых двигателях, манипуляция не даст результатов из-за образования большого люфта при соединении. Примитивный коленчатый вал не сможет работать как надо, потому ремонтники чаще всего советуют сразу менять детали на новые.

Износ отверстий фланца

На хвостике коленчатого вала крепится фланец с несколькими отверстиями, предназначенными для присоединения маховика. Со временем именно они разбиваются. Такое состояние называют износом усталости.

При работе элемента при больших нагрузках на металле образуются незаметные трещины, которые могут быть одиночными или групповыми. Последние чаще всего возникают в местах углубления детали.

Неисправность устраняется при рассверливании отверстий в результате установки болтов большего диаметра. Манипуляцию производят как с маховиками, так и с фланцами.

Течь из-под сальника

На коренных шейках вала есть два сальника. Они находятся с разных сторон. Основная цель элемента – предупредить протекание масла из-под подшипников. При попадании смазки на приводные ремни газораспределительного механизма их ресурс снижается, масло может разъесть резину. Это повышает расход горючего и масла, снижается управляемость автомобиля. А в итоге можно «попасть» на очень дорогой ремонт двигателя. Основные причины появления течи:

• вибрации вала – происходит преждевременный износ внутренней части элемента из-за его неплотного прилегания к шейке;
• длительное нахождение машины на улице зимой – сальник просто пересыхает, утрачивает собственную эластичность, дубеет от мороза;
• плохое качество детали – бюджетный элемент всегда имеет пониженный рабочий ресурс;
• попадание газов в картер, либо отсутствие вентиляции этой детали. Повышенное давление заставит протечь даже новенький сальник;
• неточности при установке – монтаж не должен производиться набивным методом с использованием молотка, чтобы деталь работала полноценно, для её монтажа надо применять специальную оправку.

Текущий сальник коленвала

На что влияет сальник понятно. Это прокладка, являющаяся расходником. Чаще всего происходит одновременный износ обеих элементов. Если произошёл износ одного, все равно лучше менять весь комплект. Износ следует проверять после пробега в 100-200 тыс. км.

Неисправность датчика коленвала

Это важный элемент цепочки, размещаемый на самом двигателе, он обеспечивает синхронную работу инжектора и зажигания. При возникновении неисправности, пуск мотора будет невозможным.

Электромагнитный датчик считывает много данных, которые передаются в бортовой компьютер, а он их регулирует. Главными данными являются впрыск горючего и зажигание. Пока импульс не поступит, бортовой компьютер не отдаст команду на выполнение.

Что указывает на проблемы с датчиком? Ухудшение запуска двигателя, у него нестабильная мощность, а также он может внезапно заглохнуть. На приборной панели горит надпись Check Engine.

Ремонт элемента невозможен, проблема устраняется только при помощи замены. Важно суметь подобрать правильную модель для установки на двигатель определённого типа, иначе мотор будет работать неправильно. При несоблюдении этого параметра, положение коленвала может не соответствовать действительности. ДВС не будет работать полноценно, это может привести к преждевременному износу отдельных элементов цепи.

Ответы на популярные вопросы

Определённые вопросы, связанные с элементом автомобиля, в том числе с коленвалом, владельцы задают чаще других. Чтобы не искать подобные сведения в разных источниках, вниманию читателя представлен блок с ответами.

Чем отличается поршень от коленвала

Поршень двигателя выглядит в форме детали цилиндрической формы. Он совершает вращательно-поступательные движения внутри цилиндра и служит для преобразования изменения показателей давления газа, жидкости и пара в механическую работу. Изначально элемент производится из высокопрочного чугуна, но потом технологию переработали и решили применять алюминий. Если понять, какую работу выполняет поршень, ясно, чем он отличается от коленчатого вала.

Этот конструктивный и функциональный элемент обеспечивает передачу механических усилий на шатун, контролирует герметизацию камеры внутреннего сгорания и способствует своевременному отводу избытка тепловой энергии. Слаженная работа поршней двигателя с коленчатым валом важна при эксплуатации машины в сложных условиях.

Сколько весит коленвал

Вес коленвалов зависит от модели двигателя. Представить среднюю цифру очень сложно, потому целесообразно назвать массу элементов взятых с отдельных моделей машин:

• ВАЗ 2112 – 12 кг 780 г;
• ВАЗ 2108 – 10 кг 980 г;
• LADA Priora и Калина – 10 кг 920 г.

Вес коленвала Тойота Королла

Эта информация позволяет сделать вывод о том, что в среднем вес коленвала находится в диапазоне 10-14 кг. Масса элемента используемого на двигателях грузового авто выше, более 18 кг.

Зачем нужен коленвал для проверки блока цилиндров

Сборку элементов шатунно-поршневой группы специалист начинает с проверки блока цилиндров. Связано это с тем, что именно он является основой всего двигателя, на нём находятся ключевые элементы, детали и узлы. Идеальный по геометрическим правилам цилиндр будет изнашиваться с увеличенной скоростью. Для проверки целостности системы, цилиндр перпендикулярно прикрепляют к оси постелей коленчатого вала. После этого оценивают величину пропуска.

Чем прикручивается коленвал к блоку цилиндров?

Перед установкой коленвала в блок вкладыши и коренные шейки смазываются маслом, желательно тем, которое применяется в данном двигателе. Упорные полукольца ставятся так, чтобы почти не было люфта. Далее болты крепления крышек коренных подшипников слегка затягиваются с правого ряда цилиндров мотора, а затем с левого. Затем болты закручиваются с более высоким усилием.

В каких подшипниках вращается коленчатый вал

Важнейшей деталью в двигателе является коренной подшипник. Он представлен в форме небольшого полукольца средней жёсткости со специальным покрытием. При долгой эксплуатации элемент изнашивается. По сути – это подшипник скольжения, обеспечивающий возможность вращения самого коленвала, которое происходит при сгорании топливной массы внутри камеры.

Сколько коленвалов в двигателе

Коленвал у автомобиля всегда один. Взаимодействие с коробкой двигателя обеспечивается за счёт разных узлов сцепления. Они могут быть механическими и автоматическими.

Почему коленчатый вал называется коленчатым

Действительно, связь названия элемента с человеческой анатомией волнует многих. Но, наименование объяснить довольно легко. Слово произошло от «голенастый». Те самые голени выступают в качестве шатунов и плотно сидят на шарнирах. Так произошло название «коленчастый», а потом его упростили.

Как делается коленвал

Заготовки коленчатого вала получают за счёт применения метода свободной ковки, штамповки и отливки. Из-за сложности конфигурации, полученные заготовки на этом этапе лишь отдалённо напоминают окончательные формы. Далее при обработке удаляется большая часть металла. После ковки заготовки подвергают полноценной термической обработке. Она необходима для улучшения структуры металла, устраняет напряжение и упрощает его дальнейшую черновую обработку. Для обычных автомобилей деталь отливается из чугуна, для мощных и быстрых машин – из кованой стали, а в самых дорогих коленвал вытачивают из цельного куска стали.

Рекомендую посмотреть интересное видео, как в Германии изготавливают коленвалы:

Что одевается на коленвал

Для избежания течи масла при замене сальника мотористы пользуются ремонтными втулками. Это детали в форме гладких тонкостенных гильз, которые одеваются на коленвал и восстанавливает поверхность под сальник.

Коленчатый вал – важная деталь, обеспечивающая работу двигателя машины, без его правильного функционирования, движение невозможно. Конструкция вала разная, зависит от марки мотора. По сути, коленвал это стальной элемент, содержащий множество шатунных шеек, сообщающихся друг с другом при помощи коленной шейки.

Количество элементов конструкции определяется в зависимости от числа цилиндров двигателя в соответствии с их формой и размещением под капотом автомобиля. Шейки соединены между собой при помощи шатунов, обеспечивающих поступательно-вращательное движение для пуска мотора. Устройство может выйти из строя, в таких случаях необходима его регулировка.

И напоследок видео про двухтонный коленвал, который крутится одной рукой:

Коленчатый вал

Коленчатый вал – основной вал двигателя, преобразующий толкающее движение поршней во вращение коленвала, которое передается на колеса через трансмиссию.

Двигатель

Устройство коленчатого вала

Коленчатый вал внешне полностью соответствует названию, так как состоит из нескольких колен, расположенных на одной оси. Колена это крупные выступы сложной формы, отлитые единым целым с валом. Колена предназначены для крепления шатунов, на которых, в свою очередь, закреплены поршни. Кроме колен у вала есть и другие элементы. Прежде всего, это шейки, то есть цилиндрические опорные «проставки» между коленами, позволяющие крепить вал в теле блока цилиндров.

Коленчатый вал в процессе эксплуатации автомобиля прирабатывается к тому двигателю, в котором он установлен. Поэтому переставлять бывший в употреблении коленвал в другой блок не рекомендуется

Плохо закрепленный вал не смог бы вращаться долго, поэтому шейки расположены по всей его длине, создавая несколько точек опоры. Опорные шейки вала позволяют ему вращаться в блоке цилиндров. Для этого шейки опираются на особые подшипники, у которых нет роликов. Эти подшипники называют коренными вкладышами. Роль шариков или роликов выполняет смазка, которая непрерывным потоком льется в пространство между ними и опорными шейками.

Коленвал

Для обеспечения проворачивания шатунов в конструкции коленвала присутствуют другие опорные шейки, которые называются шатунными. В отличие от коренных, они расположены не на одной оси с коренными шейками, а с в стороне. Коренные шейки соосны с отверстиями в нижних концах шатунов.

Каждое колено вала состоит из двух щек и одной шейки, на которой «надет» нижний конец шатуна.  Шатуны, двигаясь вверх и вниз, давят на шатунные шейки и заставляют вал вращаться. Так и осуществляется трансформация возвратно-поступательного движения во вращение.

Помимо колен с шатунными шейками коленчатый вал имеет еще и противовесы для уравновешивания остаточных масс вала. Насколько важны эти элементы, можно представить, вспомнив, что средняя скорость вращения коленчатого вала при работе двигателя примерно 3000 оборотов в минуту. Коленчатый вал – деталь сложной формы. Чтобы тяжелые колена при вращении не создавали разрушительной вибрации, каждое из них и уравновешено своим противовесом.

Хотя при производстве коленчатого вала выполняются условия высочайшей точности, минимальное биение при вращении неизбежно. Именно поэтому текущие сальники коленвала одинаковы у Запорожца и Мерседеса

Внутри тела коленчатого вала имеются специальные каналы для подачи масла к коренным и шатунным вкладышам  и специальные пустоты, закрытые пробками, для улавливания грязи и частиц износа присутствующих в масле. При помощи этой системы вал при вращении мягко скользит в точках крепления, обильно смазанных чистым моторным маслом. При ремонте коленчатого вала пробки вскрываются и выполнятся прочистка пустот и каналов подачи масла с последующей продувкой воздухом под давлением.

На переднем конце (носке) коленчатого вала при помощи фрезеровального станка вырезают шпоночный  паз для крепления звездочки привода ГРМ и шкива привода вспомогательных механизмов.

На заднем конце вала на токарном станке вытачивают фланец, в котором имеется центральное отверстие под подшипник, служащий опорой первичного вала КПП. Фланец также имеет отверстия с резьбой для крепления маховика.  

Впереди и сзади коленчатый вал уплотнен сальниками, препятствующими утечке масла в тех местах, где концы маховика выходят наружу из блока цилиндров.

Помимо двигателей внутреннего сгорания, и даже до их появления, коленчатый вал нашел применение в поршневых двигателях, компрессорах, насосах, в прессовых установках и других механизмах, где используется кривошипно-шатунный механизма.



Коленчатый вал – деталь для каждого двигателя уникальная, и переставить ее из одного двигателя в другой можно, но не рекомендовано. На каждом двигателе колена вала расположены по своему, и расположение их зависит от расположения и количества цилиндров, рабочего цикла, длины хода поршня и еще массы параметров.

Материал и изготовление коленчатого вала

Для изготовления коленчатых валов используется легированная и углеродистая сталь или высокопрочный чугун.   Для изготовления кованых коленчатых валов используют  углеродистую или легированную сталь, а для литых – высокопрочный глобулярный чугун, ковкий перлитный чугун или легированная сталь. Заготовки для валов получают либо литьем, либо горячей штамповкой.

Коленчатый вал — большая деталь с точностью производства швецарских часов

Обработка готовых заготовок механическим способом на станках состоит из ряда операций: черновая, получистовая, чистовая и доводочная. При этом точность механической обработки увеличивается благодаря применению холодной правки вала в процессе его механической обработки.

В связи со сложной конфигурацией коленчатого вала ряд операций выполняется на отдельных автоматических участках, на специальных станках. Это выполнение центровки и подрезки торцов, сверление отверстий, обработка коренных и шатунных шеек, шлифование, динамическая балансировка.

Станок для шлифовки коленчатого вала | Шлифовальные станки для коленчатых валов

Шлифовальные станки

Станки с ЧПУ, ручные станки, станки Robbi

Наши станки для шлифования коленчатых валов от Robbi используются для шлифовки шеек и шатунных шейок, чтобы удалить материал и восстановить эту жизненно важную часть двигателя и дорогостоящий узел. Шлифовка коленчатого вала, обычно выполняемая при восстановлении двигателя, также улучшает характеристики двигателя.

---

В каждом высокофункциональном двигателе есть искусно изготовленный коленчатый вал. Через шатуны коленчатый вал передает мощность от движения поршня с поступательного на вращательное. Эта задействуемая мощность используется в большинстве обычных автомобилей, дизельных судовых двигателях, двигателях внутреннего сгорания локомотивов, больших компрессорах и другом тяжелом оборудовании.

Наши шлифовальные станки для коленчатых валов подходят как для единичных, так и для производственных партий.

Robbi Станки для шлифования коленчатых валов

Robbi предлагает линейку станков для шлифования коленчатых валов, в которую входит промышленная линия для тяжелых условий эксплуатации. Эти станки предназначены для высокоточных и эффективных операций с использованием рабочих головок с 4-сторонними поперечными салазками и усовершенствованной системой блокировки для быстрого центрирования коленчатого вала.

Обладая превосходной точностью и надежностью в течение всего срока службы, эти моноблочные станки из чугуна также имеют различные настраиваемые параметры, позволяющие станку работать наилучшим образом в соответствии с вашими потребностями.

• Шлифовальная головка: Шлифовальная головка покрыта антифрикционным материалом и снабжена регулируемыми подшипниками, обеспечивающими свободное перемещение и минимизирующим износ станка
• Гидравлические элементы управления: Увеличьте скорость настройки и шлифования с помощью быстрой гидравлической шлифовальной головки и стола.
• Рабочие головки: Всего с двумя ключами для всех операций смещения, центрирования и зажима индексированные патроны легко меняются с патронов на центры и вращаются на 360 градусов.

Стандартная серия станков для шлифовки коленчатых валов

Рекс 1200

Рекс 1500

Рекс 1800

Рекс 2200

Ecotech Machine Tool предлагает четыре стандартных станка для шлифования коленчатых валов.

Промышленная линия станков для шлифовки коленчатых валов

Рекс 2700

Рекс 3100

Рекс 4000

ЧПУ

Рекс 6000

Мы также предлагаем четыре станка промышленной линии с опцией ЧПУ в модели станка Rex 400.

---

Кино

Общая информация

---

О компании Robbi Group

Robbi — итальянский производитель промышленных машин с 1936 года. Robbi использует материалы и высококачественные компоненты для обеспечения максимальной точности. Большинство их механических компонентов создаются в их механическом цехе.

Миссия их компании заключается в разработке и производстве прецизионных станков, технологически продвинутых, надежных, безопасных, простых в использовании и «индивидуальных» для каждого клиента.

---

Сравнительная техническая таблица модели машины

Модель	Расстояние между центрами	Высота центров над столом
Rex 1200	1230 мм	220mm
Rex 1500	1550mm	250mm
Rex 1800	1800mm	300mm
REX 1800 RM	1800 мм	350 мм
REX 2200 L	2300MM 0003	300mm
Rex 2200 RM	2300mm	350mm
Rex 3100	32000mm	400mm
REX 4000 CNC	4200 мм	650 мм
REX 6000
Rex 6000
. 0091	6000 мм	750 мм

Видео галерея — Шиллические машины в действии

Дополнительная машина

9003

.

Рекс-3100

Рекс 3100

Увеличить

Рабочая головка для шлифовки коленчатых валов Rex

Увеличить

Очень большие направляющие

Увеличить

Техническая документация по машине

REX

Гидравлические шлифовальные станки для коленчатых валов

Скачать

Ознакомьтесь с другими нашими машинами

• Вальцешлифовальные станки Robbi

• Круглошлифовальные станки Robbi — ЧПУ, ПЛК и.

  ..

• Круглошлифовальные станки SMTW — ручные

• Робби Шлифовальные станки для коленчатых валов

• Плоскошлифовальные станки

• Внутренние шлифовальные станки Robbi (ID) — ЧПУ и ПЛК

• Вертикальные вращающиеся шлифовальные машины

• Винтовые гидравлические поворотные приводы

• Вертикальный обрабатывающий центр

• Внутренние шлифовальные машины — ручные

• Токарный центр

• Круглошлифовальный станок с поперечно-шлифовальной головкой.

  ..

• Шлифовальный станок с подвижной станиной

© Ecotech Machine Tool
Сайт Джейсона Скотта Монтойи.

Ранее Ecotech Machinery

Что такое шлифование коленчатого вала? — Обмен капитала Reman

Шлифовка коленчатого вала в Capital Reman

Мы в Capital Reman являемся экспертами в области шлифовки и восстановления дизельных коленчатых валов. Шлифовка коленчатого вала заключается в удалении незначительного количества готового материала со штока и коренных шеек для восстановления детали до заводских спецификаций. Полный 25-этапный процесс восстановления коленчатого вала довольно интенсивен, но имеет решающее значение для завершения восстановления двигателя. В этой статье объясняются основные компоненты конструкции коленчатого вала, а также тонкости восстановления коленчатого вала.

Коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек. Эти шейки представляют собой концевые подшипники в нижней части шатунов напротив поршней. Шейки (также называемые шатунными шейками) соединены с противовесами с помощью пластин, называемых лямками. Эти противовесы помогают сбалансировать нагрузку на коленчатый вал во время движения. Также имеется передняя часть коленчатого вала, которая соединяется со шкивом или гасителем колебаний. В шатуны и коренные валы встроены масляные каналы, позволяющие маслу течь по всему коленчатому валу. Важно, чтобы отверстия подшипников были выровнены должным образом, чтобы масло могло течь. Задний конец коленчатого вала соединен с маховиком.

Основная причина шлифовки коленчатого вала заключается в том, что коленчатый вал со временем изнашивается. За тысячи миль осевой люфт между коленчатым валом и подшипниками увеличивается. Когда «подгонка» между подшипниками и кривошипом не идеальна, это снижает давление масла и снижает смазывающую способность. Чем меньше масла попадает в кривошип, тем быстрее он изнашивается. Когда вы уменьшаете размер подшипников, вы также уменьшаете общую площадь поверхности. Меньшая площадь поверхности означает меньшее трение и лучшую производительность двигателя. Кроме того, когда вы шлифуете коленчатый вал, шейки имеют больший радиус, что снижает нагрузку на углы. Работа двигателя с отшлифованным коленчатым валом может быть весьма заметна на динамометрическом стенде. Рабочие коленчатые валы можно облегчить, просверлив штифты, но в основном, когда вы говорите о рабочих деталях, вы имеете в виду распределительный вал. В целом, подавляющее большинство проблем с коленчатым валом связано с подшипниками.

Подшипники коленчатого вала

В процессе восстановления машинист в основном занимается шлифовкой шатуна и коренных шеек. При первоначальном осмотре коленчатого вала с помощью микрометра слесарь определит, какие подшипники нуждаются в шлифовке. Показатели того, что шейка нуждается в шлифовке, включают износ поверхности и ее шероховатость на ощупь. Иногда журнал выбивается из центра, и его необходимо выровнять, чтобы закруглить и выпрямить. Следовательно, диаметр шейки может быть расположен вне квадрата на обоих концах штифтов. Каждая шлифовка отличается, но все коленчатые валы могут быть отшлифованы, чтобы обеспечить больший или меньший ход в зависимости от потребностей клиента.

Когда слесарь решил восстановить коленчатый вал, он шлифует верхний слой шейки, чтобы сделать поверхность гладкой. Снимаемая сумма определяется путем изучения спецификаций OEM и степени износа шейки. Типичные удаляемые количества составляют (стандарт) 0,005″, 0,010″, 0,020″ и 0,030″. Кривошип можно отшлифовать до размера 0,050 дюйма, так как это самый большой размер подшипника, который производит OEM-производитель. определено, слесарь установит индексированное кольцо на 0 и удержит маховик в положении 0. Затем слесарь поворачивает фиксирующую ручку, чтобы задействовать устройство. Прежде чем слесарь будет готов начать шлифование, он затем принимает во внимание допуск безопасности для любые ошибки настройки. Существует 5 различных положений допуска: 0,02″-.06″. После того, как допуск безопасности будет записан, слесарь с помощью рычага вернет шлифовальную головку в исходное положение, а микрометрический маховик подачи повернется против часовой стрелки с таким же настроены как упорные ручки. Теперь можно шлифовать. Машинист будет вручную продвигать шлифовальную головку к шлифованной шейке до тех пор, пока она не завершит движение вокруг вращающегося коленчатого вала. Крайне важно, чтобы механик Отрегулируйте скорость маховика и отрегулируйте ее по ширине шейки. Ручка рабочей предустановки позволяет быстро выполнять компенсацию припуска от журнала к журналу и позволяет машинисту переходить к новому журналу без необходимости сброса спецификаций.

Диаграмма коленчатого вала дизеля

После того, как коленчатый вал отшлифован до соответствующего размера, он полируется. Шейки полируются наждачной бумагой или полировальными лентами. Полировка шеек предотвращает застревание подшипников в какой-либо грубой отделке. Для полировки коленчатого вала кривошип вращается против часовой стрелки, а бумага при вращении вручную помещается на шейки. Шейки становятся чрезвычайно гладкими, что снижает сопротивление и улучшает общую мощность и крутящий момент двигателя. Следует отметить, что в процессе шлифовки учитывается полировка коленчатого вала. Готовая полировка снимает немного больше материала поверх шлифовки в точном соответствии со спецификацией OEM.

После шлифовки останется довольно много лишнего зазора. Зазор просто слишком велик и должен быть возвращен к заводским допускам. Это достигается путем установки подшипников меньшего или большего размера, потому что при шлифовке размер новой шейки меньше. Используемые подшипники должны соответствовать надлежащим зазорам OEM для потока масла по диаметру шейки.

Некоторые ремонтники коленчатого вала подрезают коленчатый вал. Подрезание шеек коленчатого вала и их последующая сварка укрепляют коленчатый вал. Некоторые кривошипы не подходят для шлифовки, потому что они значительно ниже допусков OEM. В этом случае вы можете утилизировать коленчатый вал или решить сварить его. Наплавка включает в себя термическое напыление и процесс снятия напряжения при сильном нагреве. Все коленчатые валы также будут проверены на прямолинейность. Если коленчатый вал не отцентрирован, слесарь нагреет коленчатый вал, воспользуется сварочно-рихтовочной машиной Gleason и переместит коленчатый вал. После шлифовки, полировки и выпрямления коленчатого вала его проверяют на твердость по шкале твердости Роквелла. Если коленчатый вал поставляется во влажный климат, он покрывается Cosmoline, который является средством защиты от ржавчины.

Шлифовка коленчатого вала является методической, но важной частью восстановления двигателя. Сегодня станки с ЧПУ могут шлифовать и полировать коленчатый вал за считанные минуты, однако выполнение этого ручным способом дает возможность повысить производительность и внимательно следить за общей прочностью кривошипа.

Метки для этой статьи

коленчатый вал, шлифование коленчатого вала, дизельный коленчатый вал, восстановление дизельных двигателей, дизельные двигатели

Категории статей

Автомобильные статьи,Дизельные статьи,Проблемы и ремонт дизельных двигателей,

Как работает коленчатый вал — Все подробности

При сгорании топлива поршень движется прямо вниз по цилиндру, работа коленчатого вала заключается в преобразовании этого прямолинейного движения во вращение — в основном путем поворота и толкания поршня вверх по цилиндру. .

Терминология коленчатого вала довольно специализированная, поэтому начнем с наименования нескольких деталей. А журнал часть вала, которая вращается внутри подшипника. Как видно выше, на коленчатом валу есть два типа шейки — шейки коренных подшипников образуют ось вращения коленчатого вала, а шатунные шейки закреплены на концах шатунов, которые подходят к поршням.

Для большей путаницы шатунные шейки сокращенно обозначаются шатунными шейками и также обычно называются шатунные шейки , или же журналы с большим концом . Шатунные шейки соединены с коренными шейками паутина .

Расстояние между центром коренной шейки и центром шейки коленчатого вала называется радиус кривошипа , также называемый рукоятка . Это измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала — это расстояние от верха до низа известно как ход . Ход поршня будет в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и заканчивается Фланец маховика . Этот прецизионно обработанный фланец крепится болтами к маховик , чья большая масса помогает сгладить пульсацию поршней, срабатывающих в разное время. Через маховик вращение пробивается, через трансмиссию и бортовую передачу к колесам. В автомате коленчатый вал крепится болтами. зубчатый венец , который несет гидротрансформатор, передавая привод в автоматическую коробку передач. По сути, это выходная мощность двигателя, и мощность передается туда, где она необходима: к гребным винтам лодок и самолетов, индукционным катушкам генераторов и к опорным колесам транспортных средств.

Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носовой частью, представляет собой вал, выходящий за пределы картера. Этот вал будет соединен с зубчатой ​​шестерней, которая приводит в движение клапанный механизм через зубчатый ремень или цепь [или, в высокотехнологичных приложениях, с зубчатыми передачами], и со шкивом, который передает мощность через приводной ремень на аксессуары, такие как генератор переменного тока и водяной насос. .

Детали коленчатого вала

Основные журналы

шейки коренных подшипников , или просто коренные шейки зажаты в блоке двигателя и вокруг этих шеек двигатель вращается. Все шейки коленчатого вала будут идеально гладкими и круглыми и часто закалены. Коренные шейки закреплены в седлах, в которых сменный вкладыш подшипника будет сидеть. Подшипник мягче шейки, его можно заменять по мере износа, он предназначен для поглощения небольшого количества загрязняющих веществ, если таковые имеются, чтобы не повредить коленчатый вал. А крышка коренного подшипника затем прикручивается к цапфе и затягивается с точным крутящим моментом.

[Схема коренных шеек с подшипниками и отверстиями]

Шейки работают на масляной пленке, которая нагнетается в пространство между шейкой и подшипником через отверстие в седле коленчатого вала и соответствующее отверстие во вкладыше подшипника. При правильном давлении масла и подаче масла шейка и подшипник не должны соприкасаться.

Шатунные шейки

шатунные шейки смещены от оси вращения и прикреплены к большие концы шатунов поршней. Как ни странно, их также обычно называют шатунные шейки или же шейки шатунных подшипников . Подача масла под давлением осуществляется через наклонный масляный канал, просверленный из главной шейки.

В некоторых шатунах просверлены масляные каналы, позволяющие распылять масло на стенку цилиндра. В этом случае подшипники скольжения шатуна будут иметь канавку для подачи масла в шатун.

Смазка коленчатого вала

Контакт металла с металлом является врагом эффективного двигателя, поэтому коренные и шатунные шейки движутся по масляной пленке, которая остается на поверхности подшипника.

Подача масла в подшипник коренной шейки проста: масляные каналы от блока цилиндров ведут к каждой опоре коленчатого вала, а соответствующее отверстие в вкладыше подшипника позволяет этому маслу достигать шейки.

Подшипники скольжения шатуна требуют такой же смазки, но они вращаются вокруг коленчатого вала со смещением. Для подачи масла к этим подшипникам внутри коленчатого вала проходят масляные каналы — через коренную шейку, по диагонали через перемычку и наружу через отверстия в шатунных шейках. Канавка в коренном шатунном подшипнике позволяет маслу постоянно нагнетаться по каналу к шатунным шейкам, чему способствует отбрасывание наружу под действием центробежной силы вращающегося коленчатого вала.

Зазоры между шейками и подшипниками являются основным источником давления масла в двигателе. Если зазоры слишком большие, то масло вытекает свободно, и давление не поддерживается. Слишком малые зазоры приведут к высокому давлению масла и риску контакта металла с металлом. Поэтому важно, чтобы зазор между подшипниками и шейками измерялся при восстановлении двигателя.

Противовесы

Коленчатый вал подвергается сильным вращательным усилиям, а масса шатуна и поршня, движущиеся вверх и вниз, создают значительную силу. Противовесы отлиты как часть коленчатого вала, чтобы уравновесить эти силы. Эти противовесы обеспечивают более плавную работу двигателя и более высокие обороты.

Коленчатый вал будет отбалансирован на заводе. В этом процессе маховик крепится, и вся сборка вращается на машине, которая измеряет, где она разбалансирована. Балансировочные отверстия просверлены в противовесах для уменьшения веса. Если необходимо добавить вес, просверливается отверстие, а затем заполняется тяжелым металлом или меллори. Это повторяется до тех пор, пока коленчатый вал не будет отбалансирован.

Упорные шайбы коленчатого вала

В какой-то момент по его длине будут установлены две или более упорных шайб, чтобы предотвратить продольное перемещение коленчатого вала. На изображенном коленчатом валу с обеих сторон центральной шейки установлены упорные шайбы. Эти упорные шайбы располагаются между обработанными поверхностями в перемычке и седлом коленчатого вала, сохраняя указанный небольшой зазор и сводя к минимуму боковое перемещение, доступное коленчатому валу. Расстояние, на которое коленчатый вал может перемещаться из конца в конец, называется его осевым люфтом, и допустимый диапазон будет указан в руководствах по обслуживанию.

В некоторых двигателях эти упорные шайбы являются частью коренных подшипников, в других, как правило, более старых типов, используются отдельные шайбы.

Основные сальники

Оба конца коленчатого вала выходят за пределы картера, поэтому необходимо предусмотреть какой-либо метод предотвращения утечки масла через эти отверстия. Это работа двух основных сальников, одного спереди и одного сзади.

задний главный сальник устанавливается между задней коренной шейкой и маховиком. Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Уплотнение запрессовано в углубление между блоком двигателя и масляным поддоном. Уплотнение имеет фигурную кромку, которая плотно прилегает к коленчатому валу с помощью пружины, называемой стягивающей пружиной.

Вышедший из строя сальник представляет собой серьезную проблему, поскольку он примыкает к коренным шейкам, которые получают и нуждаются в хорошей подаче масла под давлением. В сочетании с пробуксовкой коленчатого вала это приводит к быстрой потере моторного масла через любое нарушение сальника.

передний сальник аналогичен заднему, хотя его выход из строя менее катастрофичен и к нему легче получить доступ. Передний сальник будет за шкивами и зубчатым колесом.

Сальник сам по себе является дешевой деталью, но доступ к нему требует больших усилий по снятию коробки передач, сцепления, маховика и, возможно, коленчатого вала. Поэтому рекомендуется заменять сальники каждый раз, когда двигатель разобран и детали доступны.

Компоновки коленчатого вала

Основной коленчатый вал, показанный выше, взят от рядного 4-цилиндрового двигателя. Другие конструкции коленчатого вала будут зависеть от компоновки двигателя. Более подробно эта тема раскрыта в статье о компоновке двигателя. Но следует отметить, что в V-образных и W-образных двигателях два шатуна могут иметь одну шатунную шейку. Некоторые типичные компоновки коленчатого вала показаны ниже.

коленчатый вал V6

Коленчатый вал V6 несколько специфичен, потому что он требует разделения шатунных шеек для поддержания равномерного интервала зажигания. Это требует разделения или расширения шатунных шеек, что известно как шплинт или же раздельный журнал дизайн.

Неисправности

Коленчатый вал, будучи очень прочным, является надежным компонентом, и отказы коленчатого вала случаются редко, если только двигатель не работает в экстремальных условиях.

Изношенные журналы

Без достаточного давления масла шейки коленчатого вала будут соприкасаться с поверхностями подшипников, постепенно увеличивая зазор и ухудшая давление масла. В крайних случаях это может привести к разрушению подшипников и серьезному повреждению двигателя. Если цапфы изношены до предельного срока службы или перестали быть идеально круглыми, их необходимо отшлифовать, как описано ниже.

Усталость

Постоянные силы, действующие на коленчатый вал, могут привести к усталостным изломам, обычно возникающим на галтелях, где шейки соединяются со стенкой. Гладкий радиус этого скругления имеет решающее значение, чтобы избежать слабых мест, ведущих к усталостным трещинам. Коленчатый вал можно осмотреть на наличие трещин с помощью магнитофлюсовая .

Модификации и обновления

Шлифовка коленчатого вала

Журналы изнашиваются со временем. Они могут иметь шероховатую поверхность, стать некруглыми или сужающимися. В этих случаях их поверхность можно восстановить в процессе, называемом шлифованием коленчатого вала. Когда коленчатый вал шлифуется, его шейки уменьшаются в диаметре, поэтому необходимо будет установить более крупные и толстые подшипники.

Коленчатые валы

Объем цилиндра можно увеличить за счет увеличения хода поршня. Ход двигателя определяется радиусом кривошипа, являющимся расстоянием шатунных шеек от коренных шеек. Коленчатый вал с большим радиусом кривошипа будет производить более длинный ход и больший объем цилиндра — это известно как коленчатый вал с ударным валом. Более короткие шатуны потребуются при установке шатуна. В противном случае поршни могут перемещаться в цилиндре слишком высоко, вызывая неприемлемо более высокое сжатие или удары о крышу цилиндра.

Коленчатые валы Stroker для часто модифицируемых двигателей продаются в комплекте с более короткими шатунами и поршнями. Строкерный комплект для 1,8-литрового двигателя Mazda MX5 Miata может преобразовать его в 2-литровый двигатель по цене около 5500 долларов.

Офсетное шлифование

Альтернативой установке коленчатого вала с подвижным механизмом является шлифовка шатунных шеек до меньшего размера со смещением, что приводит к смещению центра шейки от осевой линии коленчатого вала. Это показано выше.

Видно, что за счет перемещения центра шатунной шейки радиус кривошипа увеличился, что привело к увеличению хода. Это специальная обработка, и увеличение хода, которое может быть достигнуто, будет зависеть от толщины шеек.

Как изготавливается коленчатый вал

В большинстве серийных двигателей используется чугунный коленчатый вал, который изготавливается путем заливки расплавленного чугуна в форму. Кованые коленчатые валы используются в некоторых высокопроизводительных двигателях. Кованый коленчатый вал изготавливается путем нагревания стального блока до красна, а затем с использованием чрезвычайно высокого давления для придания ему формы.

После ковки или литья коленчатого вала его шейки и опорные поверхности идеально гладкие. Пробуриваются нефтяные каналы или масляные каналы. Серийные двигатели, как правило, оставляют перемычки с их первоначальной черновой отделкой отливки, но двигатели с высокими характеристиками подвергают механической обработке каждую часть коленчатого вала, чтобы уменьшить масляное сопротивление.

Шейки должны быть тверже, чем их подшипники, чтобы обеспечить износ сменных подшипников, а не коленчатого вала, который должен сохраняться в течение всего срока службы двигателя. Производственный процесс будет включать закалку этих областей посредством азотирования или термической обработки.

Чрезвычайно высокопроизводительные коленчатые валы, изготовленные по индивидуальному заказу, изготавливаются из блока твердого материала, в результате чего получается цельный коленчатый вал. Изготовление коленчатого вала в единственном экземпляре с помощью этого процесса будет стоить как минимум около 3000 долларов, поэтому он зарезервирован для гоночных соревнований и ситуаций восстановления.

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал?

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал представляет собой вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым прикреплены шатуны двигателя. Это механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

Основное назначение этого шатуна — воспринимать возвратно-поступательное движение поршня и передавать его на коленчатый вал. Когда коленчатый вал приводится в движение шатуном, он преобразует это движение во вращательное и вращает маховик, который продолжает вращать колеса автомобиля.

Без кривошипа поршневой двигатель не способен передавать возвратно-поступательное движение поршня на приводной вал. Проще говоря, поршневой двигатель не может привести в движение транспортное средство без коленчатого вала.

Различные двигатели проходят рабочий цикл с разным числом оборотов коленчатого вала. Например, двухтактный двигатель завершает рабочий цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.

Коленчатые валы могут быть сварными, полуинтегральными или цельными. Этот компонент двигателя соединяет выходную часть двигателя с входной частью.

Кривошип действует как звено, которое обеспечивает выходную мощность в виде кинетической энергии вращения – поршень соединен с центром кривошипа через шатун. Кривошип позволяет поршню вращать коленчатый вал, создавая силу для движения автомобиля.

Как работает коленчатый вал ?

По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу: переводить прямолинейное движение поршней во вращение. Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.

Хотя принцип прост, когда речь идет о высокопроизводительных двигателях, возникает множество сложностей. Сгорание топлива выбрасывает поршень прямо через цилиндр, работа коленчатого вала заключается в преобразовании этого линейного движения во вращение — в основном путем раскачивания поршня вперед и назад в цилиндре.

Терминология коленчатого вала довольно специфична, поэтому начнем с наименования нескольких деталей. Шейка – это часть вала, которая вращается в подшипнике. Как видно выше, на коленчатом валу есть два типа шеек — коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а шатунные шейки прикреплены к концам шатунов, которые подходят к поршням.

Для дополнительной путаницы шатунные шейки обозначаются аббревиатурой шатунные шейки, а также обычно называются шатунными шейками или шатунными шейками. Шатунные шейки соединены с основными шейками перемычками.

Расстояние между центром шейки коренного подшипника и центром шейки коленчатого вала называется радиусом кривошипа, также известным как ход кривошипа. Это измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала — это расстояние сверху вниз называется ходом. Ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и заканчивается фланцем маховика. Этот прецизионно обработанный фланец крепится болтами к маховику, большая масса которого помогает сгладить пульсацию поршней в разное время. Маховик передает вращение на колеса через коробку передач и главную передачу.

В автоматической коробке передач коленчатый вал крепится болтами к зубчатому венцу, который несет гидротрансформатор и передает привод на автоматическую коробку передач. По сути, это мощность двигателя, а энергия направляется туда, где она нужна: на гребные винты лодок и самолетов, на индукционные катушки генераторов и на опорные колеса транспортного средства.

Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носовой частью, представляет собой вал, выходящий за пределы картера. Этот вал соединяется с шестерней, которая приводит в движение клапанный механизм через зубчатый ремень или цепь [или наборы шестерен в высокотехнологичных приложениях], и шкив, который использует приводной ремень для питания таких аксессуаров, как генератор переменного тока и водяной насос.

Части коленчатого вала

. Следующие приведены основные части коленчатого вала с его диаграммой:

• Craypin
• Основные журналы
• Crank Web
• Проход
• Artust Washers
• Andly Washers
• .
• . монтажный фланец

1. Шатун

Шатун является механической частью двигателя. Это позволяет очень прочно прикрепить шатун к коленчатому валу.

Поверхность шатунной шейки имеет цилиндрическую форму для передачи крутящего момента на большой конец шатуна. Они также известны как шатунные подшипники.

2. Основные шейки

Журналы прикреплены к блоку цилиндров. Эти подшипники удерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение в блоке цилиндров. Этот подшипник представляет собой, например, подшипник скольжения или опорный подшипник. Коренные подшипники различаются от двигателя к двигателю, часто в зависимости от сил, прилагаемых двигателем.

3. Шестерня кривошипа

Шестерня кривошипа является наиболее важной частью коленчатого вала. Перемычка кривошипа соединяет коленчатый вал с шейками коренных подшипников.

4. Противовесы

Противовесы представляют собой тип груза, который прикладывает противодействующую силу, которая обеспечивает баланс и устойчивость коленчатого вала. Они монтируются на шатуне.

Причина добавления противовесов к коленчатому валу заключается в том, что они могут устранить реакцию, вызванную вращением. И очень полезно получить более высокие обороты и поддерживать легкую работу двигателя.

5. Упорные шайбы

В некоторых точках предусмотрены две или более упорных шайб для предотвращения продольного перемещения коленчатого вала. Эти упорные шайбы устанавливаются между обработанными поверхностями в перемычке и седле коленчатого вала.

С помощью упорных шайб можно легко поддерживать зазор и способствует уменьшению бокового смещения коленчатого вала. Во многих двигателях они сделаны как часть коренных подшипников, обычно в более старых типах используются отдельные шайбы.

6. Масляный канал и сальники

Масляный канал коленчатого вала пропускает масло от коренных шеек к большим концевым шейкам. Обычно отверстие просверливают в шейке кривошипа. Когда шатунная шейка находится в верхнем положении и силы сгорания толкают шатун вниз, масло может проникать между шейкой и подшипником.

Коленчатый вал немного выступает за картер с обоих концов. Это приведет к утечке масла с этих концов. Для предотвращения попадания масла в эти отверстия предусмотрены сальники. На переднем и заднем концах соединены два основных масляных уплотнения.

• Передние сальники: Очень похожи на задние сальники. Однако их отказ менее деструктивен и более доступен. Передний сальник устанавливается за шкивом и распределительным механизмом.
• Сальник заднего конца: Устанавливаются в коренных шейках и маховиках. Он вставляется в отверстие между блоком двигателя и масляным поддоном. Масляное уплотнение имеет формованную кромку, которая плотно удерживается в коленчатом валу пружиной, называемой стягивающей пружиной.

7. Фланец крепления маховика

В большинстве случаев коленчатый вал крепится к маховику через фланцы. Диаметр конца колеса коленчатого вала больше, чем другой конец. Это дает поверхность фланца для установки маховика.

Конструкция коленчатого вала

Для изготовления коленчатого вала использовались следующие материалы:

• Чугун
• Углеродистая сталь
• Микролегированная сталь ванадия
• Кованая сталь

Кривошип может быть собран из разных частей или выполнен цельным (монолитным).

Монолитная версия — самая популярная рукоятка во всем мире. Однако некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют сборные коленчатые валы.

Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или ковкой стали. Сварные узлы отлиты из стали. Этот недорогой метод подходит для недорогих серийных двигателей с приемлемыми нагрузками. Процесс ковки имеет отличную прочность. Следовательно, ковка известна как предпочтительный метод изготовления коленчатых валов.

Что такое

Датчики коленчатого вала ?

Датчик положения коленчатого вала крепится к блоку двигателя, обращенному к синхронизирующему ротору на коленчатом валу двигателя. Датчик обнаруживает сигналы, используемые ЭБУ двигателя для расчета положения коленчатого вала и скорости вращения двигателя.

Датчик коленчатого вала представляет собой электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости коленчатого вала. Эта информация используется системами управления двигателем для контроля времени впрыска топлива или зажигания, а также других параметров двигателя.

До того, как появились электронные датчики коленвала, распределитель на бензиновых двигателях приходилось вручную устанавливать на метку синхронизации.

Датчик коленчатого вала можно использовать в сочетании с аналогичным датчиком положения распределительного вала для контроля соотношения между поршнями и клапанами в двигателе, что особенно важно в двигателях с регулируемой фазой газораспределения.

Этот метод также используется для «синхронизации» четырехтактного двигателя при запуске, чтобы система управления знала, когда впрыскивать топливо. Он также широко используется в качестве основного источника для измерения скорости вращения двигателя в оборотах в минуту.

Типы датчиков положения коленчатого вала

Существует 2 типа датчиков положения коленчатого вала.

• MPU, тип
• MRE, тип

MPU, тип

34 зубца, расположенные через каждые 10° угла поворота коленчатого вала (CA), плюс два отсутствующих зубца для определения верхней мертвой точки (ВМТ) расположены по внешнему диаметру синхронизирующий ротор. Таким образом, датчик выдает 34 волны переменного тока на каждый оборот коленчатого вала.

Эти волны переменного тока преобразуются в прямоугольные сигналы схемой формирования формы сигнала в ЭБУ двигателя и используются для расчета положения коленчатого вала, ВМТ и частоты вращения двигателя.

MRE типа

Из-за вращения ротора таймера направление магнитного поля (магнитного вектора), излучаемого магнитом датчика, изменяется в соответствии с положением зубца обнаружения в течение времени, когда зубец обнаружения прикреплен к Ротор таймера приближается к датчику положения распределительного вала, а затем удаляется от датчика положения распределительного вала.

В результате значение сопротивления MRE также изменяется. Напряжение от ЭБУ двигателя подается на датчик положения распределительного вала, и изменение значения сопротивления MRE выводится как изменение напряжения.

Выходные сигналы двух MRE дифференциально усиливаются и преобразуются в прямоугольную форму с помощью схемы усиления/формирования сигнала внутри датчика. Затем выходные данные MRE отправляются в блок управления двигателем.

Примеры

Другой тип датчика кривошипа используется на велосипедах для контроля положения кривошипа, обычно для считывания частоты педалирования велокомпьютера. Обычно это герконы, установленные на раме велосипеда с соответствующим магнитом, прикрепленным к одному из шатунов педали.

Common Crankshaft & Crankshaft Sensor Failure Symptoms

• Check engine light comes on
• Engine not starting
• Poor performance
• Engine stalling
• Increased fuel consumption
• Inconsistent acceleration
• Sudden drops in RPM

Общие причины отказа

Со временем любой датчик выходит из строя из-за несчастных случаев, проблем с питанием или естественного износа. Из-за отказа датчика положения коленчатого или распределительного вала двигатель может заглохнуть, заглохнуть во время движения или отказаться запускаться.

Неисправный датчик может привести к катастрофическому отказу двигателя.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал представляет собой вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым прикреплены шатуны двигателя. Это механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

H коленчатый вал работает

По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу:  перевести прямолинейное движение поршней во вращение . Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.

Что такое датчик коленчатого вала?

Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости вращения коленчатого вала. Эта информация используется системами управления двигателем для управления впрыском топлива или синхронизацией системы зажигания и другими параметрами двигателя.

Типы, функции и примеры — StudiousGuy

Коленчатый вал — это механическая деталь, которая используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение. Это вращательное движение далее достигает маховика и создает необходимый крутящий момент, необходимый для его работы. Он соединен с поршнем с помощью шатуна. Коленчатый вал является важной частью системы передачи мощности двигателя и в основном используется для привода различных частей машины, таких как распределительный вал, вентилятор радиатора и т. д. Коленчатый вал отвечает за передачу движения на распределительный вал, который в очередь управляет открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов двигателя. Коленчатый механизм обычно состоит из кривошипа и шатунов, прикрепленных к шатунам. Коленчатый вал вращается с высокой скоростью; следовательно, на него действует центробежная сила. Кроме того, поршень и шатун оказывают значительное воздействие на его поверхность.

Указатель статей (щелкните, чтобы перейти)

Конструкция коленчатого вала

Коленчатый вал обычно изготавливается из чугуна. Обычно процесс литья используется для изготовления рамы коленчатого вала. Коленчатый вал должен быть легким и обладать высокой прочностью на растяжение, поэтому некоторые коленчатые валы также изготавливаются методом ковки стали. Для этого стальной блок нагревают до красна. Позже эту кованую сталь выдерживают под высоким давлением, чтобы придать ей желаемую форму. Коленчатые валы также подвергаются поверхностной закалке и термообработке для повышения прочности и снижения скорости износа. Наиболее предпочтительные процессы термической обработки включают азотирование, науглероживание, хромирование и т. д. Азотированная сталь, хромованадиевая сталь, никелевая сталь, никель-хромовая сталь, никельхромованадиевая сталь или другая легированная сталь являются материалами, которые обычно предпочтительны для изготовления. коленчатый вал.

Детали коленчатого вала

Коленчатый вал состоит из восьми основных частей, указанных ниже:

1. Коренные шейки

Шейки — это часть коленчатого вала, которая удерживает его прикрепленным к блоку цилиндров. Шейки коленчатого вала расположены по прямой, т. е. расположены линейно друг к другу.

2. Штифт кривошипа

Ось или шатунная шейка — это часть коленчатого вала, которая помогает шатуну оставаться прочно прикрепленным к коленчатому валу. Шатун имеет цилиндрическую форму. Основная цель шатунной шейки — передать вращающее усилие на больший конец шатуна с максимальной эффективностью.

3. Кривошип

Кривошип также известен как перемычка или перемычка кривошипа. Шестерня кривошипа является одной из наиболее важных частей коленчатого вала. Основная цель кривошипа или щеки кривошипа — соединить коленчатый вал с коренными шейками подшипников. Перемычка кривошипа расположена напротив шейки кривошипа.

4. Груз кривошипа

Другое название веса кривошипа — балансировочный груз. Как следует из названия, он используется для балансировки коленчатого вала. Грузы кривошипа установлены на щеке кривошипа. Они имеют тенденцию прикладывать силу равной величины в противоположном направлении, чтобы нейтрализовать или уравновесить приложенную вращающую силу. Грузы кривошипа обычно улучшают стабильность системы, тем самым обеспечивая плавную работу системы при высоких оборотах в минуту (об/мин).

5. Масляный канал

Масляный канал коленчатого вала пропускает масло от коренных шеек к шатунным подшипникам для надлежащей смазки. Для смазки в шейке кривошипа просверлены отверстия. Когда шатунная шейка движется вверх, шатуны имеют тенденцию двигаться вниз, что позволяет маслу попасть между шейкой и подшипником.

6. Упорные шайбы

Упорные шайбы используются для предотвращения смещения коленчатого вала по длине. Они необходимы для сохранения зазора между двумя частями коленчатого вала и устанавливаются между шейкой и седлом коленчатого вала. Ранее в коленчатом механизме использовались упорные шайбы отдельно; однако в современных двигателях используются распределительные валы, в которых упорные шайбы встроены как часть основного подшипника.

7. Фланец крепления маховика

Коленчатый вал крепится к маховику с помощью фланцев. Диаметр коленчатого вала со стороны маховика больше, чем на другом конце, что позволяет легко устанавливать маховик на фланец.

8. Сальники 

Масло, заливаемое в отверстия, просверленные в шейке кривошипа, разливается или вытекает из обоих концов картера. Чтобы предотвратить эту утечку с торцов, используются сальники. К переднему и заднему концам шатуна прикреплены два сальника, указанные ниже:

1. Передний сальник

Передний сальник устанавливается за шкивом и распределительным механизмом. Выход из строя передних масляных уплотнений является сравнительно менее разрушительным и его легко отследить.

2. Задний сальник

Задний сальник устанавливается в коренных шейках и маховиках. Сальники удерживаются на месте с помощью крышки, плотно удерживаемой между коленчатым валом с помощью пружины, известной как стягивающая пружина. Разрушения, вызванные выходом из строя заднего сальника, труднодоступны и ремонтируемы.

Работа коленчатого вала

Передний конец коленчатого вала прикреплен к шестерне, звездочке, шкиву и гасителю вибрации. Шестерня или звездочка используются для привода распределительного вала. Шкив, прикрепленный к поверхности коленчатого вала, отвечает за приведение в действие водяного насоса, вентилятора двигателя или генератора переменного тока. Назначение гасителя колебаний, соединенного с коленчатым валом, состоит в том, чтобы ослабить ненужный поворот кривошипа и подавить вибрации в двигателе. К заднему концу коленчатого вала крепится маховик и сальник. Маховик помогает коленчатому валу постоянно вращаться с постоянной скоростью, а сальник предотвращает проливание и утечку масла. Чтобы избежать дальнейших вибраций в системе, коленчатый вал и маховик необходимо отбалансировать по отдельности. Это помогает улучшить и поддерживать исправность машины и снизить риск повреждения или отказа двигателя.

Типы коленчатого вала

1. Цельный коленчатый вал

Как следует из самого названия, цельный коленчатый вал состоит из цельного куска материала. Эти типы коленчатых валов обычно используются в многоцилиндровых двигателях и совместимы с двигателями, работающими как на умеренных, так и на высоких оборотах. Конец шатуна цельного коленчатого вала состоит из двух частей. Цельные коленчатые валы способны выдерживать нагрузки при обжиге и цилиндрические напряжения, возникающие в основном из-за перекоса коренных подшипников или из-за осевых и крутильных колебаний.

2. Сборный коленчатый вал

В сборном коленчатом вале все компоненты коленчатого вала изготавливаются и изготавливаются отдельно с помощью нескольких отдельных частей материалов. Например, шейки кривошипа, шатунные шейки и шейки обрабатываются отдельно. Затем эти детали нагревают и искусственно соединяют вместе. Поскольку подогнанные детали имеют тенденцию остывать, они уменьшаются в размерах и образуют плотное сцепление друг с другом. Большой конец шатуна составного коленчатого вала выполнен из цельного куска элемента.

3. Коленчатые валы полуфабрикатов

В коленчатых валах полуфабрикатов все части коленчатого вала не собираются вместе, вместо этого некоторые части выкованы и сконструированы как единое целое. Например, шейка коленчатого вала и общие подшипники коленчатого вала выкованы, имеют форму и полностью собраны вместе. Эти типы коленчатых валов обычно используются в дизельных двигателях, используемых в качестве главного двигателя корабля.

4. Кованые коленчатые валы

Кованые коленчатые валы производятся с помощью процесса ковки. Здесь выковывается цельный кусок или блок металла, которому придается форма коленчатого вала. Сборка частей коленчатого вала с помощью таких процессов, как сварка, не требуется. Кованые распределительные валы обычно используются для двигателей, работающих на средних оборотах, таких как генератор. Для тяжелых и громоздких двигателей, таких как двухтактный двигатель, ковочный процесс изготовления коленчатых валов не является предпочтительным. Кованые коленчатые валы сравнительно прочнее литых коленчатых валов. Для повышения прочности кованых коленчатых валов используется процесс индукционной закалки.

5. Сварные коленчатые валы

В сварных коленчатых валах все части коленчатого вала, такие как щека кривошипа, шейки и т. д., изготавливаются отдельно, а затем свариваются вместе. Сварные коленчатые валы прочнее по сравнению с другими типами коленчатых валов, но стоимость производства довольно высока, поэтому эти типы коленчатых валов не являются предпочтительными для общего применения.

 

6.

Литые коленчатые валы

Литые коленчатые валы изготавливаются литьем из ковкого чугуна. Литые коленчатые валы наиболее часто используются в дизельных и бензиновых двигателях, поскольку они просты в изготовлении и дешевле других типов коленчатых валов. Литой коленчатый вал часто подвергают термической обработке для повышения его прочности на растяжение и снижения скорости износа, тем самым увеличивая срок службы двигателя.

7. Заготовки коленчатых валов

Заготовки коленчатых валов изготовлены из легированной стали 4340, которая обычно состоит из никеля, хрома, алюминия и молибдена. Заготовочные коленчатые валы выгодны тем, что они имеют наименьшее время обработки и способны передавать максимальную мощность на нагрузку. Также такие типы коленчатых валов требуют минимальной балансировки.

Примеры коленчатого вала

1. Дизельные двигатели

Коленчатый вал дизельного двигателя обычно изготавливается ковкой из легированной стали. Для этого сталь сначала нагревают до достаточно высокой температуры и формуют с помощью ковочного штампа. Дизельные двигатели обычно имеют более длинный ход, чем диаметр отверстия, поэтому коленчатые валы, используемые в дизельных двигателях, сравнительно больше. Коленчатые валы из заготовок также можно использовать для улучшения характеристик дизельного двигателя, поскольку они прочнее других типов коленчатых валов.

2. Электрические генераторы

Электрические генераторы — еще один пример машин, используемых в повседневной жизни, в которых используется коленчатый вал. Возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное с помощью коленчатого вала. Вращательное движение также используется для привода маховика. Полученная мощность затем используется для перемещения генератора переменного тока по круговой траектории, что позволяет преобразовывать механическую энергию в электрическую. Генерируемая выходная энергия может храниться или использоваться для привода различных электроприборов.

3. Двигатели внутреннего сгорания

Коленчатый вал является основой работы двигателей внутреннего сгорания. Он установлен в блоке двигателя. Коленчатый вал соединен с поршнями при помощи шатунов. Основная цель коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания — преобразовать прямолинейное движение поршня во вращательное движение, тем самым обеспечивая прямое соединение мощности с высокими динамическими нагрузками.

4. Ведущие распределительные валы

Одним из основных применений коленчатого вала является привод распределительного вала. Коленчатый вал используется для передачи энергии распределительному валу с помощью механизма цепной передачи или механизма ременной передачи. Механические части распределительного вала и коленчатого вала обычно используются в комбинации. Скорость системы, содержащей как распределительный вал, так и коленчатый вал, поддерживается таким образом, что распределительный вал вращается один раз за каждые два оборота коленчатого вала.

5. Передача мощности на части двигателя

Коленчатый вал в основном предназначен для передачи мощности на различные части системы двигателя, такие как синхронизация клапанов, компрессор кондиционера, топливный насос, водяной насос, генератор переменного тока и многие другие.

6. Мотоциклы

Коленчатый вал является важной частью двигателя мотоцикла. Он используется для обеспечения движущей силы, необходимой для перемещения различных частей двигателя, а также для контроля и минимизации вибраций двигателя. Коленчатый вал, используемый в мотоциклах, может быть литым или кованым. Для гоночных велосипедов коленчатый вал изготавливается из легких материалов, таких как алюминий, титан, сплав алюминия и стали и т. д. Материал, используемый для изготовления коленчатого вала мотоцикла, должен иметь плотную массу и должен превосходить по качеству уменьшить вибрации.

Насос и коленчатый вал. Книга знаний об изобретательных механических устройствах

Введение

Четвертая машина для подъема воды представляет собой насос на основе ползунково-кривошипного механизма. Более подробное объяснение кривошипа, его истории и того, чем он интересен, последует. Поскольку рисунок аль-Джазари труден для понимания, я представлю исправленный рисунок доктора Дональда Р. Хилла, переводчика и аннотатора книг. Это хорошая возможность написать несколько слов о Хилле, который сыграл важную роль в донесении до нас этой книги и в понимании аль-Джазари и его важности для истории инженерии.

Машина для подъема воды из бассейна, Библиотека Честера Битти в Дублине, вероятно, 15 век из Ирана или Ирака

Дональд Рутледж Хилл (1922-1994)

Хилл родился в Лондоне. Он присоединился к инженерному подразделению английской армии во время Второй мировой войны, пока не был ранен в бою в Италии. Вернувшись в Англию, он изучал инженерное дело в Лондонском университете, получив диплом инженера в 1949 году. Позже он работал в Иракской нефтяной компании в Ливане, Сирии и Катаре. Хилл был одарен языками, и до прибытия на Ближний Восток он уже свободно говорил на французском, немецком, испанском и итальянском языках. Этот шаг позволил ему добавить разговорный арабский язык, а также освоить литературный арабский язык. В 19В 64 г. он получил степень магистра истории ислама, а в 1970 г. — докторскую степень. из Лондонского университета. Его впечатляющие достижения являются результатом уникального сочетания инженерных знаний и владения арабским языком, а также ориентализма в его лучших проявлениях, изучения арабской культуры, а не романтического восприятия или контраста с Западом. Его основным вкладом являются переводы «Книги знаний об изобретательных механических устройствах» аль-Джазари, что является единственной целью этого блога. Он также перевел «Бану Муса» упоминается здесь не раз, а «Об устройстве водяных часов» приписывается Архимеду. Его вклад намного превышает традиционную роль переводчика и включает в себя аннотации, рисунки и написание нескольких книг по истории инженерии и технологии, которые помогли вернуть технологию в золотой век ислама на ее надлежащее место.

Как это работает?

Техническое пояснение, как всегда, будет выделено синим цветом, поэтому те, кому не интересны Крэнки (Вы серия? Без Крэнков у нас не было бы ни локомотивов, ни вагонов!) или зубчатых колес, могут пропустить эти биты

Бык в верхней комнате вращает систему. Если вы запутались после бутафорской коровы, в предыдущем посте это реальное животное, и без него помпа работать не будет. Часть шестерен и преобразование вращательного движения в линейное трудно понять (для меня и других), и похоже, что рисунок аль-Джазари ошибочен. Я привожу рядом оригинальную иллюстрацию аль-Джазари и рисунок Хилла и добавляю подписи.

Комбинированный рисунок, аль-Джазари и высота

Бык в верхней комнате вращает горизонтальное зубчатое колесо, которое, в свою очередь, вращает вертикальное зубчатое колесо, очень похоже на классическую сакию, уже описанную здесь. Отличие состоит в том, что вертикальное зубчатое колесо прикреплено к кривошипу. Мы встречали этот механизм в водяном колесном насосе, где он преобразовывал круговое движение в прямолинейное и, возможно, наоборот. Это важный компонент в двигателях и насосах и по сей день. Это анимация насоса, и вы можете ясно видеть кривошипно-ползунковый механизм:

Легко видеть, что когда колесо вращается, кривошип перемещается внутри паза, и, поскольку ковш закреплен на оси, он будет поднимать воду и опорожнять их позже. На рисунке аль-Джазари (в отличие от текста, который вполне понятен) кажется, что вертикальное зубчатое колесо находится под углом 900, а кривошип находится под нечетным углом относительно паза. Рисунок Хилла исправляет все эти проблемы и хорошо объясняет, как это работает. Большие двигатели обычно многоцилиндровые, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов зажигания, с более чем одним поршнем, прикрепленным к сложному коленчатому валу:

Плоский коленчатый вал (красный), поршни (серые) в цилиндрах (синие) и маховик (черный)

Коленчатый вал

Многие интернет-сайты считают кривошип изобретением аль-Джазари, например здесь:

«В 1206 году аль-Джазари изобрел ранний коленчатый вал, который он включил в свой двухцилиндровый насос с кривошипно-шатунным механизмом. Подобно современному коленчатому валу, устройство аль-Джазари состояло из колеса, приводившего в движение несколько шатунных шатунов, причем колесо двигалось по кругу, а шатуны двигались вперед и назад по прямой линии. Коленчатый вал, описанный аль-Джазари, преобразует непрерывное вращательное движение в линейное возвратно-поступательное движение и занимает центральное место в современных типах машин, таких как паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания и автоматическое управление.

Прежде чем я немного расскажу об эволюции рукоятки, важно отметить, что концепция индивидуального изобретателя в большинстве случаев чрезмерно романтизирована. Это ненормально, когда у нас есть определенный изобретатель, и тем более для средневековья или до него. Возьмем, к примеру, Джеймса Уатта, который изобрел паровую машину в 1769 году и выдал на нее патент. В нескольких детских книгах говорится, что идея парового двигателя пришла ему в голову в возрасте 12 лет, когда юный Джеймс сидел на кухне со своей тетей, уставившись на чайник. Вода кипела так сильно, что крышка чайника начала подпрыгивать. Это просто неправда. Уатт изобрел паровую машину, ремонтируя паровую машину Ньюкомена для Университета Глазго. Этот двигатель был изобретен в 1712 году и имел большое значение. Более 100 таких двигателей были установлены в качестве водяных насосов на шахтах Англии и Уэльса. Также двигатель Ньюкомена не первая паровая машина, и есть предшественники от 16 ^-й -й и 17-й ^-й вв. Не поймите меня неправильно, Джеймс Уатт вполне достоин своей славы, его усовершенствования (отдельный паровой конденсатор, а затем и двигатель двойного действия) были очень значительны, и промышленная революция, к лучшему или к худшему, является следствием усовершенствований. по Ватт.

Электрическую лампочку изобрел Эдисон, а самолет изобрели братья Райт, но их история мало чем отличается от истории Джеймса Уатта. Не умаляя их бессильного вклада, их изобретения, как и паровая машина Уатта, являются звеном длинной цепи.

Ручные рукоятки появились в Китае во времена династии Хань (202 г. до н.э. – 220 г. н.э.), и мы находим керамические модели в гробницах того периода. Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное, похоже, так и не был полностью реализован в Китае. Есть примеры ручных кривошипов из Европы и Ближнего Востока. Например, это изображение римской железной рукоятки неизвестного назначения, датируемое 2 веком нашей эры.