Коленвал что это такое: то, что делает двигатель двигателем

Содержание

что это такое и какую функцию он выполняет?

Двигатель внутреннего сгорания — это сердце любого современного автомобиля.

Этот агрегат состоит из нескольких основных элементов:

  • цилиндров;
  • поршней;
  • коленчатого вала;
  • маховика.

Все вместе они образуют кривошипно-шатунный механизм. Кривошип, он же коленчатый вал (Crank Shaft) или попросту — коленвал, выполняет весьма важную функцию — преобразует поступательное движение, создаваемое поршнями, в крутящий момент. Когда на тахометре стрелка приближается к 2000 оборотов в минуту, это говорит о том, что коленвал совершает именно такое количество оборотов. Ну а дальше этот момент передается через сцепление на трансмиссию, а от нее на колеса.

Устройство

Как известно, поршни в двигателе перемещаются неравномерно — одни находятся в верхней мертвой точке, другие в нижней. Поршни связаны с коленвалом с помощью шатунов. Чтобы обеспечить такое неравномерное перемещение поршней коленвал, в отличие от всех других валов в автомобиле — первичного, вторичного, рулевого, газораспределительного, — имеет особую искривленную форму. Поэтому он и назван кривошипом.

Основные элементы:

  • коренные шейки — расположены по оси вала, они при вращении не смещаются и находятся в картере двигателя;
  • шатунные шейки — смещены от центральной оси и во время вращения описывают круг, именно к ним на шатунных подшипниках крепятся шатуны;
  • хвостовик — на нем закреплен маховик;
  • носок — на нем крепится храповик, которым прикручен шкив привода ГРМ — на шкив надевают ремень генератора, он же, в зависимости от модели, приводит во вращение лопасти насоса ГУРа, вентилятора кондиционера.

Также важную роль выполняют противовесы — благодаря им вал может по инерции вращаться. Кроме того, в шатунных шейках просверлены масленки — масляные каналы, по которым поступает моторное масло для смазки подшипников. В блоке мотора коленвал крепится с помощью коренных подшипников.

Раньше часто применялись сборные коленвалы, однако от них отказались, так как из-за интенсивного вращения в местах соединения составных частей возникают огромные нагрузки и ни один крепеж не может их выдержать. Поэтому сегодня применяют в основном полноопорные варианты, то есть вырезанные из одного куска металла.

Процесс их производства довольно сложный, ведь нужно обеспечить микроскопическую точность, от которой будет зависеть работоспособность двигателя. При производстве используют сложные компьютерные программы и лазерное измерительное оборудование, способное определить отклонение буквально на уровне сотых частей миллиметра. Также огромное значение имеет точный расчет массы коленвала — ее вымеряют до последнего миллиграмма.

Если описывать принцип действия коленвала, то он полностью соответствует фазам газораспределения и тактам работы 4-тактного ДВС, о которых мы уже ранее рассказывали на Vodi.su. То есть, когда поршень находится в верхней точке, сочлененная с ним шатунная шейка тоже находится над центральной осью вала, и по мере вращения вала перемещаются все 3-4, а то и 16 поршней. Соответственно, чем больше цилиндров в двигателе, тем более замысловатую форму имеет кривошип.

Сложно представить себе, какой размер имеет коленчатый вал в двигателе карьерных самосвалов, о которых мы тоже рассказывали на нашем сайте Vodi.su. Например на БелАЗе 75600 установлен двигатель объемом 77 литров и мощностью 3500 л.с. Мощный коленвал приводит в движение 18 поршней.

Шлифовка коленвала

Коленвал — вещь очень дорогая, тем не менее из-за трения он со временем приходит в негодность. Чтобы не покупать новый, его шлифуют. Работу эту могут выполнять только высококлассные токари, у которых есть соответствующее оборудование.

Вам же нужно будет приобрести комплект ремонтных шатунных и коренных вкладышей. Вкладыши продаются практически в любом магазине запчастей и идут под обозначениями:

  • Н (номинальный размер) — соответствуют параметрам нового кривошипа;
  • Р (Р1, Р2, Р3) — ремонтные вкладыши их диаметр на несколько миллиметров больше.

Исходя из размера ремонтных вкладышей, токарь-моторист точно измеряет диаметр шеек и подгоняет их под новые вкладыши. Для каждой модели определен шаг ремонтных вкладышей.

Вы же продлить срок службы коленчатого вала можете путем применения качественного моторного масла и своевременной его замены.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Что такое коленвал? [Подробно]

Что такое коленвал? Подробный ответ на вопрос.


Что такое коленвал?

Коленвал (Коленчатый вал) — это деталь, которая отвечает за преобразование усилий в крутящий момент на колесо от ДВС. Коленвал имеет специальные крепления шейки шатунов, а также обладает сложной геометрической формы. Входит в состав КШМ (кривошипно-шатунный механизм).

Элементы механизма

  • Коренная шейка. Это опора для вала, который лежит в коренном подшипнике, который размещается в картере ДВС.
  • Шатунная шейка. Опора, с помощью которой вал связывается с шатунами. 
  • Щеки. Применяется для связи коренных и шатунных шеек. 
  • Передняя валовая часть. Для крепления зубчатого колеса или шкива отбора мощности. 
  • Задняя выходная часть. Часть коленчатого вала, который связывает его с маховиком.
  • Противовесы. Обеспечивает разгрузку коренных подшипников от центробежной силы. 

Размеры

Размеры подобного механизма отличаются в зависимости от количества цилиндров в ДВС. Также зависит и сам тип двигателя, вернее, форма расположения цилиндров. Некоторые характеристики коленчатого вала могут быть изменены при помощи увеличения рабочего объема некоторых рабочих поверхностей механизмов. 

Материалы изготовления

  • Стальные. Преимуществом стальных деталей является высокая прочность, а также высокие показатели твердости. 
  • Чугунные. Используется высококачественные чугунные сплавы. 
Для двух различных материалов отличаются технологические решения по производству. 

Неисправности

Как и любые другие детали, механизм подвержен износу. 
  • Износ вала по шатунным рейкам, а также по коренным рейкам.
  • Изгиб коленчатого вала.
  • Разрушение коленчатого вала.
  • Износ различных посадочных поверхностей.
Для ремонта применяется шлифовка коленвалов. 
 

Как устроен коленвал двигателя и для чего он нужен

О двигателях внутреннего сгорания давно всем все известно, а инженеры лишь усложняют механизмы различными электронными начинками. Людям их представляют как какие-то новые технологические открытия и технологический прогресс. Но существует деталь, которая никогда не заменит никакую другую в двигателе внутреннего сгорания это коленчатый вал.

С момента создания двигателя внутреннего сгорания и существует коленчатый вал. Казалось бы, ну что о нем можно рассказать, но современной молодежи приходится постигать все изобретения человечества постепенно, на них и будет рассчитана представленная информация в статье в двух частях. Коленвал принимает на себя усилия, которые передаются от поршней шатуном и преобразуют это усилие в крутящий момент, поэтому коленвал это такая деталь, которая должна быть очень крепкой и жесткой. Даже в наш век пластмассовых и очень хрупких автомобилей, тонких блоков цилиндров, коленвал и сегодня делается из чугуна и стали.

Чугунные коленвалы выливают, а стальные куют. Также у коленвала обязательно упрочняют его рабочие поверхности, рабочие шейки, шатунные шейки. Делают это с помощью термической обработки. Затем эти места шлифуются. У коленвала имеются коренные шейки соединенные с шатунными шейками.

Также у коленвала есть щеки, которые сделаны в противовес шейкам. Они находятся на противоположной стороне. Интересно, что на грузовых авто у коленвалов вообще бывают съемные «щечки»-противовесы. Их прикручивают болтами к коленвалу.

Коренные шейки делаются большего диаметра, чем шатунные, те на которых трутся шатуны. А если на коленвале коренные шейки перекрывают шатунные шейки при взгляде с торца, то такой коленвал будет крепким и жестким, но добиться такого результата не всегда удается.

Намного легче сделать это перекрытием шеек в короткоходном двигателе. Чем меньше ход поршня, тем больше диаметр цилиндра при том же объеме. И тем более крупные клапана можно поставить — улучшается газообмен, а значит работа мотора в целом. Но слишком много уменьшать, укорачивать ход поршня тоже нельзя. Чем меньше ход, тем больше должен быть диаметр цилиндра, если мы хотим сохранить объем.

При уменьшении хода поршня уменьшается диаметр кривошипа коленчатого вала, а значит уменьшается крутящий момент мотора. Из двух двигателей равной мощности короткоходный будет легче и меньше в размерах. В общем, чем больше ход поршня, тем сложнее получить нужную форму камеры сгорания при достаточной степени сжатия.

Из-за увеличения соотношения поверхности к объему камеры сгорания возрастает теплоотдача. При значительном росте быстроходности двигателя сдача газообмена становится затруднительной, а сгорание смеси может не доходить до конца, поэтому длинноходные двигатели имеют обычно лучшую топливную экономичность, а необходимой удельной мощности в них достигают применением турбонаддува. Итак, на коленвале по обе стороны от шатунных шеек есть коренные шейки и коленчатый вал при этом является полноопорным. Если коренные шейки коленчатого вала расположены не по обеим сторонам от шатунной шейки, то коленчатый вал является не полноопорным.

В полноопорном коленвале коренных шеек на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек. Неполноопорных коренных шеек меньше, чем шатунных, но по бокам щеки может быть 2 смещенных на конкретный угол шатунных шейки. Простая конструкция неполноопорного коленвала, а также меньшее количество точек опоры, говорит о высокой степени жесткости и прочности, соответственно и, тяжести. Именно поэтому в 21 веке чаще используют полноопорные коленвалы. Они немного сложнее в производстве, но на выходе легкие и надежные.

Коленвал состоит из: • колен • коренных и шатунных шеек • Щек • Носок • хвостик

 
Пояснение
А Противовесы
1 Шейка коренного подшипника
2 Смазочное отверстие шатунного подшипника
3 Смазочное отверстие коренного подшипника
4 Шатунная шейка
  В современных двигателях в основном полноопорные коленвалы. Также в наше время есть разборные коленчатые валы. С такими коленвалами можно ставить шатуны с неразъемной нижней головкой, а переход от шейки к щеке очень напряженный участок и его делают по радиусу. Такая конструкция делает так, что трещины появляются реже и поломаться коленвал не сможет.

Также на коленвал надеваются подшипники коренные и шатунные, подшипники скольжения. Сейчас применяются разборные тонкостенные вкладыши. Вкладыши делают из стальной ленты.

На эту ленту наносится специальный слой — антифрикционный сплав, а чтобы эти вкладыши не проворачивались в опорах коленвала и головках шатуна, они имеют выступ и этим выступом они фиксируются в канавках.

Чтобы коленвал не смещался по оси, ставятся осевые подшипники — осевые упорные подшипники скольжения. Также в коленвале просверлены отверстия, чтобы масло проходило сквозь него. Во время работы подшипники коленвала испытывают огромную нагрузку поэтому даже если двигатель хоть немного поработает без масла внутри, он уже может заклинить или сломаться.

Поэтому к шейкам коленвала подведена подача масла и оно постоянно подается на эти шейки под небольшим давлением. А вот к заднему концу коленвала крепится маховик. Маховик — это большой диск из чугуна вокруг маховика, где надето кольцо в виде шестерни с зубьями. Эти зубья нужны для того, чтобы их проворачивал стартер при запуске.

Стартер крутит маховик и маховик крутит коленвал — двигатель запускается. Но в двигателях, где много цилиндров типа v8, там рабочий ход поршней происходит одновременно и более сбалансированно сразу в нескольких цилиндрах. Поэтому в таких двигателях крутящий момент более равномерный и маховик по весу можно сделать легче. Но все равно, каким бы прочным ни сделали коленвал, он все равно будет подвергаться самым большим нагрузкам.

Крутильные колебания Крутильные колебания — это постоянное закручивание и раскручивание с одной частотой. Если частоты крутильных колебаний совпадут с внешними силами, то наступает резонанс — нагрузки увеличиваются на коленвал, и он просто трескается. Обычно коленвал лопается в месте соединения щеки с коренной шейкой.

Раньше двигатели старой конструкции так и ломались. Современные коленвалы обладают большой жесткостью, а резонансные частоты распределены так, что они находятся за пределами частот вращения валов двигателя. Но все равно в двигателях применяют гашения крутильных колебаний — гасительно-крутильных колебаний, которые нужны, чтобы снизить виброактивность до приемлемого уровня. Чаще всего это делается так: Шкиф коленвала крепится на специальный упругий материал. Нф внутреннюю и внешнюю часть наносится специальный упругий материал. Этот материал нужен чтобы поглотить эти вибрации. Вибрация гасится за счет трения внутри. Большинство современных двигателей имеют двухмассовый маховик. Он значительно уменьшает вибрации и гасит крутильные колебания коленвала. Сейчас вообще придумали стартер генератор в одном корпусе. Двигатель — это как живой организм — при поломке хотя бы одной запчасти, он уже не запустится.

Ось коленвала Ось коленвала — это как бы коренные шейки, они проходят ровно по центру, а шатунные шейки крепят на себя шатуны. Шатунные шейки по отношению к оси вала немного смещены и держатся с помощью щек. Шатунных шеек столько же, сколько и цилиндров. На v-образных моторах на одну шейку опирается 2 цилиндра, а бывает на v-образном цилиндре одна шейка соединена с одним шатуном. Но в таком случае соединенные шейки сдвигаются на 18 градусов по отношению друг к другу. Щеки имеют 2 назначения — они соединяют шейки, а также являются противовесом, чтобы уравновесить шатуны и шатунные шейки. Если бы такого противовеса не было, то была бы сильная вибрация. Если на высокооборотном двигателе появилась такая вибрация, то это означает, что двигатель сломался.

Чтобы нагрузки были меньше на месте соединения шеек эти отрезки делаются в форме галтели, то есть переходят по закругленной форме от шейки к щеке и если щеки и шейки правильно расположить относительно друг друга, то это даст эффективную работу. Равновесие двигателя без колебаний и вибрации Коренные шейки по размеру больше шатунных, и они служат как осью, так и опорой кривошипно-шатунного механизма. Нагрузки передаются мотору от коленвала через коренные шейки, которые и опираются на коренные подшипники. Коренные подшипники находятся в картере двигателя. Чтобы масло поступало к запчастям, внутри коленвала есть каналы. Масло поступает по каналам, подшипникам и смазывает их. Спереди коленвала вращается его носок — носок вала. Он вращает газораспределительный механизм, то есть шестерни распредвалов, а задняя часть вращает маховик и коробку передач. На носке коленвала есть гаситель колебаний. Это простое устройство представляет из себя резиновую прокладку, соединительные пружины и упругий материал, чаще всего силиконовую жидкость. Этот гаситель колебаний уменьшает крутильные колебания вала.

В дизельных авто ставятся цельные коленвалы. Сборные коленвалы тоже применялись, но для высоко оборотистых моторов. Так они и не прижились. После того как коленвал вылили из чугуна или выковали из стали его обрабатывают на токарном станке и балансируют. Поршневой двигатель внутреннего сгорания в него подается бензин. Смесь воспламеняется и эту поступательную энергию нужно преобразовать во вращательную. Именно для этого и придуман коленвал.

Сталь, из которой делается коленвал легируется с хромом и молибденом. Поэтому коленвал такой прочный. Коленвал находится в нижней части двигателя и снизу прикрыт картером — крышкой. Картер заполнен моторным маслом. Вал крепится на подшипниках. Они нужны, чтобы его держать, и чтобы вал не смещался. А в оппозитных двигателях subaru коленчатый вал располагается выше, прямо по центру двигателя.

Когда двигатель работает, поршни в нем перемещаются не сразу все вместе. Пока одни опускаются, другие поднимаются. Это обеспечивает плавную работу двигателя. Во время вращения вал может войти в резонанс и разрушится, но щеки на коленвале не позволяют этому произойти. Поршень при работе выталкивает шейку, которая тем самым и проворачивает коленвал, а другая шейка, смещенная относительно предыдущей шейки под действием вращения, поворачивается тоже.

Каждая из шатунных шеек расположены под углом 90 градусов по сравнению с рядом стоящими. Бывают и спортивные коленвалы. У них другая форма шатунных шеек и из-за этого происходит быстрый ход поршня. У обычного коленвала шейки круглой формы, а у спортивного слегка вытянутая. По сути, коленвал это просто кусок очень качественной стали, правильно отточенной, проточенной и обработанной. Но без него никак. Коленвал крутит коробку передач, генератор, систему ГРМ, полуоси, распредвалы, карданные валы, не напрямую конечно, но от него идет все усилие. Шатунная шейка, расположенная между двумя щеками (ее еще называют колено). Она является опорой для шатунов. Колена располагаются в зависимости от числа расположения и порядка работы цилиндров. Колено должно обеспечивать уравновешенность двигателя, равномерность воспламенения, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты. Вот как происходит смазка коленчатого вала внутри двигателя: Коренные и шатунные шейки включены в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. Каждой опоре коренной шейки обеспечивается индивидуальный подвод масла от общей магистрали. Далее масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам. Разборные коленвалы бывают на квадроциклах, мотоциклах, а на автомобилях только не разборные коленвалы. Конечно, коленвал ремонтируется только балансировкой или рихтовкой восстановлением поверхности шеек задранных шеек задирами, но если образовалась трещина, то коленвал уже не годный и его следует попросту выбросить.

Вышеупомянутые галтели, то есть переход от шейки к щеке делается галтелью, то есть с радиусом закругления. Чтобы сделать коленвал еще прочнее, переходы в виде галтели удлиняют коленвал, поэтому эти переходы делают с углублением в шейку или щеку. Поэтому даже в такой простой детали, которая для многих ничего не значит в плане важности в двигателе, но это настоящее сердце двигателя. Спереди на коленвал крепится шкив, провода вспомогательных агрегатов, таких как генератор, например. Также коленвал вращает шестерни распредвалов и вращает гасителя крутильных колебаний. Это словно сердце у человека — сломается, и уже ничего не будет вращаться и крутиться. Друзья, напоминаем, что установка ГБО в Николаеве по-прежнему наиболее качественная и недорогая в сервисном центре Сервис Газ Николаев. Мы ждем вас по адресу улица Китобоев 2/7, а связаться с нами можно по телефонам: +38 (063) 735-22-88 +38 (066) 735-22-88 +38 (097) 735-22-88 Начните экономить на топливе уже сегодня! Рекомендуем посмотреть видео:

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

Устройство

Коленвал состоит из:

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

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

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

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

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

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

Полноопорные и неполноопорные коленвалы

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

Коленвал делится на 2 вида по типу опоры:

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

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

Смазка коленвала и других деталей КШМ

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

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

Взаимодействие коленвала совместно с другими запчастями

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

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

Производство и материал

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

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

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

Коленвал — основа поршневого двигателя

Про коленвал слышали, конечно, все. Но, вероятно, не каждый автолюбитель четко представляет себе, что это такое и для чего он нужен. А некоторые даже толком не знают, как он выглядит и где находится. Между тем это важнейшая деталь, без которой невозможна нормальная работа поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС). 

Деталь эта, нужно заметить, довольно тяжелая и дорогостоящая, а ее замена — дело весьма хлопотное. Поэтому инженеры не оставляют попыток создать альтернативные облегченные ДВС, в которых можно было бы обойтись без коленвала. Однако существующие варианты, например, двигатель Фролова, еще слишком сырые, поэтому о реальном использовании подобного агрегата говорить пока очень рано.

Назначение

Коленчатый вал является составной частью ключевого узла ДВС — кривошипно-шатунного механизма (КШМ). В состав механизма входят также шатуны и детали цилиндро-поршневой группы. 

При сгорании воздушно-топливной смеси в цилиндре двигателя образуется сильно сжатый газ, который в фазе рабочего хода выталкивает поршень к нижней мертвой точке. 

Шатун одним концом при помощи поршневого пальца соединен с поршнем, а другим — с шатунной шейкой коленвала. Возможность соединения с шейкой обеспечивает съемная деталь шатуна, именуемая крышкой. Так как шатунная шейка смещена относительно продольной оси вала, то, когда шатун толкает ее, вал поворачивается. Получается нечто напоминающее вращение ногами педалей велосипеда. Таким образом возвратно-поступательные движения поршней преобразуется во вращение коленвала. 

На одном из концов коленчатого вала — хвостовике — монтируется маховик, к которому прижимается диск сцепления. Через него вращательный момент передается первичному валу коробки передач и далее через трансмиссию — на колеса. Кроме того, массивный маховик за счет своей инерционности обеспечивает равномерность вращения коленвала в промежутках между рабочими тактами поршней. 

На другом конце вала — его называют носок — размещают шестерню для ремня ГРМ, посредством которого вращение передается распредвалу, а тот, в свою очередь, управляет работой газораспределительного механизма. Этот же привод во многих случаях запускает еще и водяную помпу. Здесь же обычно находятся шкивы привода вспомогательных агрегатов — насоса ГУР (гидроусилителя руля), генератора, кондиционера. 

Конструкция

Каждый конкретный коленчатый вал может иметь свои конструктивные особенности. Тем не менее можно выделить общие для всех элементы.


Те участки, которые находятся на основной продольной оси вала, называются коренными шейками (10). На них коленвал опирается при установке в картер двигателя. Для монтажа используются подшипники скольжения (вкладыши).

Шатунные шейки (6) располагаются параллельно основной оси, но смещены относительно нее. В то время как вращение коренных шеек происходит строго по основной оси, шатунные шейки движутся по окружности. Это те самые колена, благодаря которым деталь получила свое название. Они служат для подсоединения шатунов и через них принимают возвратно-поступательные движения поршней. Здесь также используются подшипники скольжения. Количество шатунных шеек равно количеству цилиндров в двигателе. Хотя в V-образных моторах на одну коренную шейку зачастую опирается два шатуна.

Чтобы компенсировать центробежные силы, возникающие при вращении шатунных шеек, у них в большинстве случаев, хотя и не всегда, имеются противовесы (4 и 9). Они могут располагаться с обеих сторон шейки либо только с одной. Наличие противовесов позволяет избежать деформации вала, которая может вызывать неправильную работу двигателя. Нередки случаи, когда изгиб коленчатого вала приводит даже к его заклиниванию.

Так называемые щеки (5) соединяют между собой коренные и шатунные шейки. Они также выполняют роль дополнительных противовесов. Чем больше высота щек, тем дальше от основной оси находятся шатунные шейки, а следовательно, выше крутящий момент, но ниже максимальное число оборотов, которое способен развить двигатель.

На хвостовике коленвала находится фланец (7), к которому крепится маховик.

На противоположном конце имеется посадочное место (2) для шестерни привода распредвала (ремня ГРМ).

В некоторых случаях на одном из концов коленвала имеется готовая шестерня для привода вспомогательных агрегатов.

Коленвал монтируется в картере двигателя на посадочные поверхности с использованием коренных подшипников, которые сверху фиксируются крышками. Упорные кольца возле коренных шеек не дают валу смещаться вдоль своей оси. Со стороны носка и хвостовика вала в картере двигателя имеются сальники. 


Для подачи смазки к коренным и шатунным шейкам в них имеются специальные масляные отверстия. Через эти каналы получают смазку так называемые вкладыши (подшипники скольжения), которые размещаются на шейках.

Производство

Для изготовления коленчатых валов используют высокопрочные марки стали и специальные виды чугуна с добавлением магния. Стальные валы производятся обычно методом штамповки (ковки) с последующей термической и механической обработкой. Для обеспечения поступления смазки просверливаются специальные масляные каналы. На конечном этапе производства производится динамическая балансировка детали для компенсации центробежных моментов, возникающих во время вращения. Вал уравновешивается и таким образом исключаются вибрации и биения в процессе вращения.

Изделия из чугуна изготавливают путем высокоточного литья. Чугунные литые валы дешевле, к тому же, такой способ производства облегчает создание отверстий и внутренних полостей.

В некоторых случаях коленвал может иметь разборную конструкцию и состоять из нескольких частей, но в автомобилестроении такие детали практически не используются, если не считать мототехники. 

Какие проблемы могут возникнуть с коленвалом

Коленвал — одна из наиболее нагруженных деталей автомобиля. Нагрузки имеют в основном механический и тепловой характер. Кроме того, свое негативное воздействие оказывают агрессивные вещества, например, отработанные газы. Поэтому, даже несмотря на высокую прочность металла, из которого изготавливают коленчатые валы, они подвержены естественному износу. 

Усиленному изнашиванию способствует злоупотребление высокими оборотами двигателя, применение несоответствующей смазки и в целом пренебрежение правилами технической эксплуатации.

Изнашиваются вкладыши (особенно коренные подшипники), шатунные и коренные шейки. Возможно искривление вала с отклонением от оси. А так как допуски здесь очень малы, то даже небольшая деформация может нарушить нормальную работу силового агрегата вплоть до заклинивания коленвала. 

Проблемы, связанные с вкладышами («прикипание» к шейке и задиры шеек) составляют львиную долю всех неисправностей коленвалов. Чаще всего они возникают из-за дефицита масла. Прежде всего в таких случаях нужно проверить систему смазки — масляный насос, фильтр — и сменить масло.

Вибрация коленвала обычно вызвана плохой балансировкой. Другой возможной причиной может быть неравномерное сгорание смеси в цилиндрах.

Иногда могут появиться трещины, которые неизбежно завершатся разрушением вала. К этому могут привести заводской брак, что весьма редко, а также накопленное напряжение металла или нарушение балансировки. Велика вероятность, что причина появления трещин — воздействие сопрягаемых деталей. Треснувший вал ремонту не подлежит.

Всё это нужно учитывать перед заменой или ремонтом коленвала. Если не найти и не устранить причины проблем, в скором времени, всё придется повторить вновь.

Выбор, замена, ремонт

Чтобы достать коленвал, придется демонтировать мотор. Затем снимаются крышки коренных подшипников и шатунов, а также маховик и упорные кольца. После чего коленвал вынимается и производится его дефектовка. Если деталь ранее ремонтировалась и уже выбраны все ремонтные размеры, то ее придется заменить. Если же степень изношенности позволяет, вал очищают, особое внимание уделяя масляным отверстиям, а затем приступают к ремонту.

Изношенность и задиры на поверхности шеек устраняются шлифовкой под подходящий ремонтный размер. Процесс этот далеко не такой простой, как может показаться на первый взгляд, и требует специального оснащения и соответствующей квалификации мастера.

Хотя после такой обработки деталь подлежит обязательной повторной динамической балансировке, но зачастую ремонт коленвала ограничивается лишь шлифовкой. В результате неотбалансированный вал после такого ремонта может вибрировать, при этом разбиваются посадочные места, расшатываются сальники. Возможны и другие проблемы, которые в итоге приводят к перерасходу горючего, падению мощности, нестабильной работе агрегата в тех или иных режимах. 

Нередко изогнутый вал необходимо выпрямить, но специалисты неохотно берутся за эту работу. Выпрямление и балансировка — весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс. К тому же, правка коленвала сопряжена с риском его перелома. Поэтому в большинстве случаев деформированный коленчатый вал проще и дешевле заменить на новый.

При замене ставить нужно точно такую же деталь или допустимый аналог, иначе новых проблем не избежать.

Приобретение по дешевке бывшего в употреблении коленвала — это своего рода кот в мешке, который неизвестно чем в итоге обернется. В лучшем случае он в определенной степени изношен, в худшем — имеет не заметные на глаз дефекты.

Покупая новый коленвал у проверенного продавца, вы можете быть уверены в его качестве. Интернет-магазин Китаец может предложить различные запчасти для двигателя и других узлов вашего автомобиля по умеренным ценам.

Не забывайте также, что при установке нового коленвала обязательно следует заменить шатунные и коренные вкладыши, а также сальники.
После замены коленвала двигатель необходимо обкатать от двух до двух с половиной тысяч километров в щадящем режиме и без резких изменений оборотов.

повреждение, симптомы, ремонт и расходы

Что делать, если коленвал неисправен?

Повреждение коленчатого вала встречается редко в современных автомобилях, но тем не менее все же происходит время от времени. Стоит ли в этом случае ремонтировать автомобиль (стоит ли игра свеч)? Какими затратами обернется ремонт коленвала? Отвечаем на наиболее важные вопросы. 

 

Смотрите также: Сломался датчик положения распредвала: симптомы, ремонт, затраты

 

Коленчатый вал – важный элемент двигателя внутреннего сгорания. Это та деталь, которая превращает кинетическую энергию, получаемую при сгорании топлива в двигателе, в механическую. Также коленвал служит связующим звеном между двигателем и коробкой передач, которая в свою очередь распределяет крутящий момент на колеса. К сожалению, если коленвал выходит из строя из-за дефекта, дорогостоящего ремонта не избежать. 

 

Дефект коленчатого вала: причины и симптомы

 

В современных машинах повреждение коленвала стало довольно-таки редким явлением. Обычно коленчатый вал может выйти из строя в основном по двум причинам: нехватка моторного масла и превышение нагрузки на двигатель. Последняя причина современным машинам не грозит, поскольку электроника контролирует все функции двигателя и отключает подачу топлива, когда двигатель начинает испытывать повышенную нагрузку. Особенно эта защита актуальна, когда стрелка на тахометре находится на красной отметке.

 

Получается, подобная защита является своеобразным электронным ограничением оборотов двигателя, точно так же как работает электронный ограничитель скорости, встроенный во все современные автомобили. 

 

Чаще же всего убить коленвал можно нехваткой моторного масла. Когда коленвалу не хватает смазки, это разрушает шатунные подшипники и затем более крупные основные подшипники, в которых вращается коленвал. Однако для наступления фактического ущерба от нехватки масла требуется довольно много времени – примерно до четверти часа, до тех пор, пока остаточное моторное масло в герметичных подшипниках не будет полностью использовано. В такой ситуации из-за сухого трения начнется разрушение подшипников и износ коленвала.

Но почему в современных автомобилях поломка коленвала – более редкое явление, чем в старых машинах? Все дело в том, что во многих современных машинах двигатели оснащены турбиной, которая быстрее выйдет из строя в случае острой нехватки моторного масла. Так что, по сути, коленвал не успеет получить критичный износ.

 

Тем не менее в некоторых современных автомобилях все же случается поломка коленвала, которая, как правило, дает о себе знать грохотом (громким стуком). 

 

 

 

 

Ремонт и стоимость поврежденного коленчатого вала

 

К сожалению, ремонт коленвала – очень сложный процесс, который могут делать не многие технические центры. Ведь в этом случае нужна шлифовка коленчатого вала на специальном оборудовании. Вот виды возможных работ при восстановлении изношенного вала:

 

  • чистка каналов
  • замена подшипников

 

Также в некоторых случаях старый коленвал может нуждаться в термообработке. А иногда нужна балансировка коленвала. К сожалению, для этих работ требуются специалисты высокого класса, а также дорогостоящее оборудование. 

 

Также не забывайте, что, прежде чем приступить к ремонту коленвала, нужно его еще демонтировать, а после ремонта поставить на место. Для многих автомобилей это обходится в круглую сумму, так что в итоге будет проще купить новый коленвал, чем ремонтировать старый. Вот для примера расценки на ремонт коленвала в одном из автосервисов Москвы. Причем это еще не высокие ценники. 

 

Логично, что раз придется разбирать мотор, то вместе с ремонтом коленвала придется также проводить и другие работы. В этом случае восстановление работоспособности коленвала может вылиться автовладельцу в круглую сумму. В некоторых случаях будет проще купить контактный подержанный мотор. Можно также обратиться в специализированные компании, которые занимаются восстановлением моторов. В таких компаниях вы можете приобрести уже готовый восстановленный двигатель на свою машину. В этом случае, чтобы уменьшить стоимость восстановленного мотора, вы можете сдать двигатель со сломанным коленвалом в качестве зачета в стоимость восстановленного. 

 

Структура и функция коленчатого вала

 

Если вы хотите понять функцию коленвала, то, чтобы это было проще, вспомним, что такое велосипедные педали, которые соединены между собой специальным валом. Ваши ноги при вращении педалей выполняют точно такую же роль, которую играют в двигателе поршни, прикрепленные к шатунам, толкающим коленвал. На велосипеде, чтобы вращать колеса, вам нужно крутить педали вверх и вниз.

По сути, наши ноги на велосипеде (если их сравнивать с конструкцией двигателя) представляют собой два поршня с шатунами, которые ходят вверх и вниз в двухцилиндровом моторе. Вместо же звездочки, которая, вращаясь от движения педалей, передает по цепи крутящий момент на заднее колесо, в двигателях внутреннего сгорания используется коленвал, который и преобразует энергию, получаемую от хода поршней и шатунов, в механическую. С одной стороны коленвала расположен маховик, который передает крутящий момент на коробку передач. 

 

Коленчатый вал должен выдерживать высокие нагрузки

 

Сегодня в современных автомобилях в двигателях используется коленвал, с каждой стороны которого находится подшипник. Со временем подшипники изнашиваются и между ними и поверхностью коленвала появляется люфт, что приводит к износу коленвала. 

К счастью, современная конструкция двигателя способна долгое время выдерживать большие нагрузки. В том числе способны выдерживать нагрузку и современные коленчатые валы. Например, в дизельном современном двигателе каждый ход шатуна испытывает от воспламенения топлива нагрузку в 10 000 кг, которая, естественно, передается на коленвал. 

 

Смотрите также: Двигатели, в которых могут загнуться клапана: Зачем они нужны

 

Итак, на короткое время в одно мгновенье на шатуне присутствует сила, эквивалентная десяти тоннам, которая воздействует на коленвал. И это мы говорим только об одном шатуне. Вы представляете, какую нагрузку получает коленвал в восьмицилиндровом моторе? 

 

И это еще не все. В зависимости от конструкции двигателя коленчатые валы также подвержены вибрациям. Поэтому многие автопроизводители стараются сделать коленчатые валы достаточно прочными и долговечными. Например, коленвал может быть изготовлен из высококачественной стали. Особенно для мощных турбированных высокооборотистых дизельных двигателей.

Для атмосферного (нетурбированного) бензинового двигателя коленвал может быть уже не столь прочен. Поэтому производители часто еще недавно многие коленчатые валы изготавливали из чугуна. Сегодня же в мире наблюдается тенденция по снижению веса автомобиля. В первую очередь двигателя.

 

Смотрите также: Почему двигатели автомобилей не плавятся?

 

В итоге вместо чугунных блоков двигателя во многих современных авто стали использоваться блоки цилиндров из алюминия. Также производители стали использовать облегченные поршни и шатуны. Не обошла эта мода на легкое и коленчатые валы, которые также заметно полегчали. Все это, конечно, не добавляет машине надежности и увы, не гарантирует долгий срок службы двигателя.

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

Сделай репост и информация будет всегда под рукой ✅

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.

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:


Сделай репост и информация будет всегда под рукой ✅

Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?

Из всех движущихся частей двигателя коленчатый вал является самым большим и тяжелым.

Нет никаких сомнений в том, что коленчатый вал — это фундамент, на котором построен двигатель внутреннего сгорания.

Ни одна часть процесса — впуск, сжатие, сгорание или выпуск — не происходит без коленчатого вала, который приводит его в движение.

Но для большинства людей не совсем понятно, как работает коленчатый вал.

Вот как он работает, каково его назначение и что может пойти не так с коленчатым валом.

Что такое коленчатый вал?

Название «коленчатый вал» восходит к началу 20-го века, когда автомобильные двигатели запускались с помощью кривошипной рукоятки, и ее запуск означал буквально вращение коленчатого вала с помощью рукоятки.

Сегодня эту работу выполняют электрические стартеры, но внутренний компонент по-прежнему называется коленчатым валом.

Коленчатый вал вращается внутри двигателя, но прочно удерживается в одном месте на шейках коренных подшипников.

Затем поршни, которые перемещаются вверх и вниз в цилиндрах, прикрепляются шатунами к шейкам подшипников шатуна.

Цепи подшипников шатуна стратегически расположены в шахматном порядке, поршни перемещаются в таком ритме, который уравновешивает массу двигателя во время движения.

Помните, что коленчатый вал должен быть очень прочным — он вращается сотни или тысячи раз в минуту!

Но на этом работа коленчатого вала не заканчивается.

Звездочка на передней части коленчатого вала синхронно с распределительным валом.

Эти части работают в тандеме для обеспечения плавной работы двигателя.

Как узнать, есть ли проблема с коленчатым валом?

Смазка невероятно важна для того, чтобы коленчатый вал оставался в хорошем состоянии.

Таким образом, если замена моторного масла не выполняется регулярно, это может вызвать износ коленчатого вала или его выход из строя.

Проблемы с коленчатым валом обычно не являются незначительными. К ним относятся:

  • Детонация двигателя из-за чрезмерного износа коренной шейки коленчатого вала и подшипников шатуна
  • Низкие показания давления масла из-за неаккуратных допусков
  • Двигатель не запускается из-за заедания

Можно ли отремонтировать коленчатый вал?

Выход из строя коленчатого вала — серьезное дело, и даже незначительное повреждение коленчатого вала может вызвать серьезные проблемы.

В некоторых случаях выемки или царапины на шейках могут быть устранены и установлены более крупные подшипники, компенсирующие удаление материала с коленчатого вала.

Если повреждение не может быть полностью устранено, необходимо установить новый коленчатый вал, иначе вы рискуете вскоре снова выйти из строя.

Сколько стоит замена коленчатого вала?

Как уже упоминалось, замена коленчатого вала — это всегда капитальный ремонт.

В большинстве случаев это неотъемлемая часть ремонта двигателя.

Для большинства автомобилей стоимость коленчатого вала как отдельного компонента составляет от 400 до 800 долларов США.

Тем не менее, для опытного механика по замене коленчатого вала требуется больше, чем полный рабочий день, плюс потребуются прокладки, жидкости и другие второстепенные детали.

В среднем замена коленчатого вала для большинства моделей будет стоить от 2000 до 2800 долларов.

Если вам нужна замена коленчатого вала, рекомендуется попросить квалифицированного механика выполнить эту работу, чтобы убедиться, что все сделано правильно.

Вы можете использовать AutoGuru для поиска и сравнения местной высококачественной механики, чтобы заказать замену коленчатого вала.

Коленчатый вал — x-engineer.org

Коленчатый вал — движущаяся часть двигателя внутреннего сгорания (ICE ). Его основная функция — преобразовывать поступательное движение поршня во вращательное движение. Поршни соединены с коленчатым валом через шатуны. Коленчатый вал установлен внутри блока цилиндров.

Изображение: Кривошипный механизм двигателя (источник: Rheinmetall)

  1. Поршни
  2. Шатуны
  3. Маховик
  4. Коленчатый вал

Поршни, шатуны и коленчатый вал вместе образуют кривошипно-шатунный механизм .

Вторичная функция коленчатого вала — передача мощности другим системам двигателя:

  • фазы газораспределения
  • масляный насос
  • охлаждающий (водяной) насос
  • компрессор кондиционера
  • генератор переменного тока и т. Д.

Изображение: ICE Коленчатый вал с коваными противовесами

Коленчатый вал крепится к блоку двигателя через его основные шейки. Шатуны закреплены на шатунных шейках коленчатого вала. На противоположных сторонах шейки шатуна коленчатый вал имеет противовесы, которые компенсируют внешние моменты, минимизируют внутренние моменты и, таким образом, уменьшают амплитуды колебаний и напряжения в подшипниках.. На одном конце коленчатого вала соединен маховик, а на другом конце — шестерня газораспределения.

Изображение: Описание коленчатого вала двигателя (источник: Rheinmetall)

  1. Сторона управления или ведущая сторона
  2. Противовесы
  3. Коренная шейка подшипника
  4. Шатунная шейка
  5. Сторона маховика / передача усилия
  6. Масляный канал

Количество основных шейки и шатунные шейки зависят от количества цилиндров и типа двигателя (V-образный, прямой и т. д.)). Как на главной шейке, так и на шатунных шейках коленчатый вал имеет отверстия для смазки (масляное отверстие), через которые масло течет при работающем двигателе.

Изображение: Коленчатый вал ДВС с привинченными болтами противовесами

Крутящий момент двигателя не является постоянным, поскольку он создается только тогда, когда каждый поршень находится в цикле расширения. За счет этого на коленчатый вал устанавливается маховик для сглаживания крутящего момента двигателя и уменьшения вибраций.

На V-образном двигателе на одинаковых шатунных шейках установлены два шатуна.Благодаря такому расположению V-образный двигатель с таким же количеством цилиндров более компактен, чем прямой двигатель. Длина двигателя V6 короче, чем длина прямого 6-цилиндрового двигателя (L6).

Изображение: Анимация кривошипного механизма ДВС (щелкните по нему)

Между коленчатым валом и блоком цилиндров, на коренных шейках, установлены подшипники коленчатого вала. Их роль заключается в уменьшении трения за счет слоя антифрикционного материала, который контактирует с опорами блока цилиндров.

Коленчатый вал выпускается двух типов: литой и кованый . Противовесы можно также наделать непосредственно на коленчатый вал или прикрутить (закрепить болтами с резьбой).

Все поршни двигателя внутреннего сгорания передают свои силы на коленчатый вал. С механической точки зрения коленчатый вал должен выдерживать высокие скручивающие силы, изгибающие усилия, давления и вибрации.

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Коленчатый вал | История Wiki | Fandom

Файл: Cshaft.gif

Коленчатый вал (красный), поршни (серые) в цилиндрах (синий) и маховик (черный)

Коленчатый вал , иногда сокращенно , называется кривошипом . часть двигателя, которая преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение. Чтобы преобразовать возвратно-поступательное движение во вращение, коленчатый вал имеет «ходы кривошипа» или «шатунные шейки», дополнительные опорные поверхности, ось которых смещена относительно оси кривошипа, к которым прикреплены «большие концы» шатунов каждого цилиндра.

Обычно он соединяется с маховиком для уменьшения характеристики пульсации четырехтактного цикла и иногда с гасителем крутильных колебаний или колебаний на противоположном конце, чтобы уменьшить крутильные колебания, часто вызываемые по длине коленчатого вала наиболее удаленными цилиндрами. от выходного конца, действующего на крутильную упругость металла.

Самое раннее использование кривошипа в машине произошло в веялке с кривошипным приводом из Китая во время династии Хань (202 г. до н.э. — 220 г. н.э.). [1] Кривошипный механизм впервые был использован на водяной мельнице в поздней античности. Доказательства появляются на рельефе конца III века лесопилки из Иераполиса, Малая Азия. [2] Две лесопильные фабрики VI века, раскопанные в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания, работали с аналогичным механизмом. [2] В Китае в 5 веке появились кривошипно-шатунные механизмы, а в 6-м веке — кривошипно-шатунные механизмы со штоком поршня. [3] В IX веке неуправляемый кривошип появляется в нескольких гидравлических машинах, описанных братьями Бану Муса в их книге гениальных устройств . [4] Эти автоматически приводимые в действие кривошипы используются в нескольких устройствах, описанных в книге, два из которых имеют действие, приближенное к коленчатому валу. Автоматический кривошип братьев Бану Муса не позволил бы полностью вращаться, но потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать его в коленчатый вал. [5]

Устройство, показанное в манускрипте Каролингов в начале 9 века. Утрехтский Псалтырь представляет собой кривошипную рукоятку, используемую с вращающимся точильным камнем. [6] Ученые указывают на использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах в работе 10 века испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави (936–1013). [6]

Коленчатый вал

[редактировать | править источник]

В 1206 году арабский изобретатель Аль-Джазари описал самый ранний известный коленчатый вал, который он соединил с кривошипно-шатунным механизмом в своем двухцилиндровом насосе. Механизм Аль-Джазари состоял из колеса, приводившего в движение несколько шатунов. [7] В его водяном насосе также использовался первый известный кривошипно-скользящий механизм. [8]

Коленчатые валы были позже описаны Конрадом Кизером (ум. 1405 г.), Франческо ди Джорджо (1439–1502 гг.), Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.) И Таки ад-Дином, который включил их в шестицилиндровый двигатель. Цилиндровый насос в 1551 году. Голландский «фермер» Корнелис Корнелизоон ван Юитгест также описал коленчатый вал в 1592 году. Его ветряная лесопилка использовала коленчатый вал, чтобы преобразовать круговое движение ветряной мельницы в движение вперед и назад, приводящее в действие пилу.Corneliszoon получил патент на коленчатый вал в 1597 году.

Файл: Диаграмма четырехтактного двигателя .jpg

Компоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) Выпускной распредвал, (I) Впускной распределительный вал, (S) Свеча зажигания, (V) Клапаны, (P) Поршень, (R) Шатун, (C) Коленчатый вал, (W) Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.

Большие двигатели обычно являются многоцилиндровыми, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов зажигания, с более чем одним поршнем, прикрепленным к сложному коленчатому валу.Многие небольшие двигатели, такие как двигатели мопедов или садовой техники, являются одноцилиндровыми и используют только один поршень, что упрощает конструкцию коленчатого вала. Этот двигатель также может быть построен без заклепочного шва.

Подшипники

[править | править источник]

Коленчатый вал имеет линейную ось, вокруг которой он вращается, обычно с несколькими шейками подшипников, установленными на сменных подшипниках (основных подшипниках), удерживаемых в блоке двигателя. Поскольку коленчатый вал подвергается значительной боковой нагрузке от каждого цилиндра в многоцилиндровом двигателе, он должен поддерживаться несколькими такими подшипниками, а не только по одному на каждом конце.Это было одним из факторов, способствовавших развитию двигателей V8 с их более короткими коленчатыми валами, по сравнению с двигателями с восьмеркой. Длинные коленчатые валы последних страдали от недопустимой степени прогиба, когда конструкторы двигателей начали использовать более высокие степени сжатия и более высокие скорости вращения. По этой причине двигатели с высокими рабочими характеристиками часто имеют больше коренных подшипников, чем их собратья с более низкими характеристиками.

Ход поршня [править | править источник]

Расстояние, на которое ось кривошипа отклоняется от оси коленчатого вала, определяет измерение хода поршня и, следовательно, рабочий объем двигателя.Обычный способ увеличить крутящий момент двигателя на низких оборотах — увеличить ход. Однако это также увеличивает возвратно-поступательную вибрацию, ограничивая возможности двигателя на высоких скоростях. В качестве компенсации он улучшает работу двигателя на низких оборотах, поскольку более длинный ход впуска за счет меньшего (ых) клапана (ов) приводит к большей турбулентности и перемешиванию всасываемого заряда. По этой причине даже такие высокоскоростные производственные двигатели, как современные двигатели Honda, классифицируются как «малоугольные» или длинноходные, так как их ход больше диаметра отверстия цилиндра.

Конфигурация двигателя

[править | править источник]

Конфигурация и количество поршней относительно друг друга и кривошипа приводит к прямым, V-образным или плоским двигателям. Однако один и тот же базовый блок двигателя может использоваться с разными коленчатыми валами для изменения порядка зажигания; например, конфигурация двигателя V6 под углом 90 градусов, которая в прежние времена иногда создавалась с использованием шести цилиндров двигателя V8 с укороченной версией коленчатого вала V8, производит двигатель с присущей ему пульсацией потока мощности из-за » отсутствуют «два цилиндра».Однако тот же двигатель можно сделать так, чтобы он обеспечивал равномерно распределенные импульсы мощности, используя коленчатый вал с индивидуальным ходом кривошипа для каждого цилиндра, разнесенный таким образом, чтобы поршни фактически смещены по фазе на 120 градусов, как в двигателе GM 3800. В то время как серийные двигатели V8 используют четыре хода кривошипа, разнесенные на 90 градусов, в высокопроизводительных двигателях V8 часто используется «плоский» коленчатый вал с разнесенными на 180 градусов ходами. Разницу можно услышать, поскольку плоские коленчатые валы приводят к тому, что двигатель имеет более плавный и более высокий звук, чем при поперечной плоскости (например, серия IRL IndyCar по сравнению с NASCAR Nextel Cup или Ferrari 355 по сравнению с Chevrolet Corvette) .См. Основную статью о коленчатых валах с крестообразным шлицем.

Баланс двигателя

[править | править источник]

Для некоторых двигателей необходимо предусмотреть противовесы для возвратно-поступательного движения каждого поршня и шатуна, чтобы улучшить балансировку двигателя. Обычно они отливаются как часть коленчатого вала, но иногда это детали на болтах. Хотя противовес значительно увеличивает вес коленчатого вала, он обеспечивает более плавную работу двигателя и позволяет достичь более высоких оборотов.

Роторные двигатели [править | править источник]

У многих ранних авиационных двигателей (и некоторых других применений) коленчатый вал был прикреплен к корпусу, а вместо этого вращались цилиндры, что известно как роторная конструкция двигателя. Роторные двигатели, такие как двигатель Ванкеля, называются бес поршневыми роторными двигателями.

В двигателе Ванкеля, также называемом роторным двигателем, роторы приводят в движение эксцентриковый вал, который можно рассматривать как эквивалент коленчатого вала в поршневом двигателе.

Файл: Marine Crankshafts 8b03602r.jpg

Engine Crankshafts, 1942 год

Коленчатые валы могут быть монолитными (цельными) или сборными из нескольких частей. Чаще всего встречаются монолитные коленчатые валы, но в некоторых двигателях меньшего и большего размера используются коленчатые валы в сборе.

Ковка и литье [править | править источник]

Коленчатые валы могут быть выкованы из стального прутка, как правило, путем ковки на валках или отлиты из высокопрочной стали. Сегодня все больше и больше производителей склоняются к использованию кованых коленчатых валов из-за их меньшего веса, более компактных размеров и лучшего демпфирования.В кованых коленчатых валах в основном используются стали с микролегированием ванадием, поскольку эти стали можно охлаждать на воздухе после достижения высокой прочности без дополнительной термообработки, за исключением поверхностного упрочнения поверхностей подшипников. Низкое содержание сплава также делает этот материал более дешевым, чем высоколегированные стали. Также используются углеродистые стали, но они требуют дополнительной термообработки для достижения желаемых свойств. Железные коленчатые валы сегодня в основном используются в более дешевых двигателях (например, в дизельных двигателях Ford Focus), где нагрузки ниже.В некоторых двигателях также используются чугунные коленчатые валы для версий с малой выходной мощностью, в то время как в более дорогих версиях с высокой выходной мощностью используется кованая сталь.

Обработка [править | править источник]

Коленчатые валы также могут быть изготовлены из заготовки, часто с использованием прутка из высококачественной стали, переплавленной в вакууме. Несмотря на то, что поток волокна (локальные неоднородности химического состава материала, образующиеся во время литья) не повторяет форму коленчатого вала (что нежелательно), это обычно не проблема, поскольку стали более высокого качества, которые обычно трудно подделать, могут быть использовал.Эти коленчатые валы, как правило, очень дороги из-за снятия большого количества материала, которое необходимо выполнять с помощью токарных и фрезерных станков, высокой стоимости материала и необходимой дополнительной термообработки. Однако, поскольку не требуется дорогостоящая оснастка, этот метод производства позволяет производить небольшие партии коленчатых валов без больших затрат.

Усталостная прочность [править | править источник]

Усталостную прочность коленчатого вала обычно повышают за счет использования радиуса на концах каждого коренного подшипника и подшипника шатунной шейки.Радиус сам по себе снижает напряжение в этих критических областях, но, поскольку радиусы в большинстве случаев прокатываются, это также оставляет некоторое остаточное напряжение сжатия на поверхности, которое предотвращает образование трещин.

Закалка [править | править источник]

В большинстве производимых коленчатых валов используются поверхности подшипников с индукционной закалкой, поскольку этот метод дает хорошие результаты при низких затратах. Это также позволяет переточить коленчатый вал без повторной закалки. Но высокопроизводительные коленчатые валы, в частности, коленчатые валы с заготовками, как правило, используют вместо этого нитридизацию.Нитридизация происходит медленнее и, следовательно, дороже, и, кроме того, она предъявляет определенные требования к легирующим металлам в стали, чтобы можно было создавать стабильные нитриды. Преимущество нитридизации заключается в том, что ее можно проводить при низких температурах, она создает очень твердую поверхность, и в результате процесса на поверхности остается некоторое остаточное напряжение сжатия, что хорошо для усталостных свойств коленчатого вала. Низкая температура во время обработки выгодна тем, что не оказывает отрицательного воздействия на сталь, такого как отжиг.В коленчатых валах, которые работают на роликовых подшипниках, предпочтение отдается науглероживанию из-за высоких контактных напряжений Герца в таком применении. Как и азотирование, науглероживание также оставляет на поверхности некоторые сжимающие остаточные напряжения.

Противовесы

[править | править источник]

Некоторые дорогие высокопроизводительные коленчатые валы также используют противовесы из тяжелого металла, чтобы сделать коленчатый вал более компактным. В качестве тяжелого металла чаще всего используется вольфрамовый сплав, но также использовался обедненный уран.Более дешевый вариант — использовать свинец, но по сравнению с вольфрамом его плотность намного ниже.

Вал подвергается воздействию различных сил, но обычно его необходимо анализировать в двух положениях. Во-первых, выход из строя может произойти в положении максимального изгиба; это может быть в центре кривошипа или на любом конце. В таком состоянии выход из строя происходит из-за изгиба, а давление в цилиндре максимальное. Во-вторых, кривошип может выйти из строя из-за скручивания, поэтому необходимо проверить шатун на сдвиг в положении максимального скручивания.Давление в этом положении — это максимальное давление, но только часть максимального давления. ==

  1. Н. Сивин (август 1968 г.), «Обзор: Наука и цивилизация в Китае, Джозефа Нидхэма», Журнал азиатских исследований (Ассоциация азиатских исследований) 27 (4): 859-864 [ 862], http://www.jstor.org/stable/2051584
  2. 2,0 2,1 Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Journal of Roman Archeology 20 : 138–163 (161)
  3. Джозеф Нидхэм (1975), «История и человеческие ценности: китайский взгляд на мировую науку и технологии», Философия и социальное действие II (1-2): 1-33 [4], http: / / citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.122.293&rep=rep1&type=pdf#page=12, получено 13 марта 2010 г.
  4. А. Ф. Л. Бистон, М. Дж. Л. Янг, Дж. Д. Лэтэм, Роберт Бертрам Сержант (1990), Кембриджская история арабской литературы , Cambridge University Press, стр. 266, ISBN 0521327636
  5. Banu Musa, Donald Routledge Hill (1979), Книга изобретательных устройств (Kitāb al-iyal) , Springer, стр. 23-4, ISBN 08339
  6. 6.0 6,1 Needham 1986, p. 112.
  7. Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661
  8. Лотфи Ромдхан и Саид Зеглул (2010), «Аль-Джазари (1136–1206)», История механизмов и машиноведения (Springer) 7 : 1-21, DOI: 10.1007 / 978-90- 481-2346-9, ISBN 978-90-481-2346-9, ISSN 1875-3442

Шаблон: внешние ссылки

Распредвал vs.Коленчатый вал: в чем разница?

Когда вы впервые знакомитесь с двигателем вашего автомобиля, термины «распределительный вал» и «коленчатый вал» могут ввести в заблуждение. Слова звучат одинаково, и оба они расположены внутри двигателя. Хотя оба этих вала должны вращаться для ускорения вашего автомобиля, каждый из них выполняет разные функции. Давайте посмотрим на роль распределительного вала по сравнению с коленчатым валом в автомобильном двигателе.

Распредвал: вдох и выдох

Поршни вашего двигателя перемещаются вверх и вниз внутри цилиндров, когда топливо и воздух смешиваются вместе, а затем воспламеняются свечой зажигания.Чтобы этот процесс произошел, клапаны в верхней части цилиндров должны открываться и закрываться, чтобы впустить кислород и удалить выхлопные газы, образовавшиеся в результате взрыва.

Распределительный вал отвечает за открытие клапанов каждого цилиндра в нужный момент и за обеспечение того, чтобы они оставались открытыми в течение соответствующего периода времени. Вал имеет «кулачки» или «кулачки», которые прижимаются к коромыслам во время вращения распределительного вала. Это вращение поднимает внешнюю часть коромысла, позволяя внутренней части надавить на клапан и открыть его.По мере того как распределительный вал продолжает вращаться, коромысел возвращается в исходное положение, ослабляя давление на клапан, и пружина клапана закрывает клапан. Это идеально синхронизировано с зажиганием автомобиля, чтобы все работало бесперебойно и вырабатывало мощность с максимальной эффективностью.

Распредвалы приводятся в движение ремнем, цепью или зубчатой ​​передачей. Некоторые двигатели толкают распределительные валы снизу, в то время как другие располагаются сверху двигателя и работают «сверху». В последней конструкции может быть пара распредвалов.Также возможно изменить время открытия клапанов на некоторых конструкциях кулачков. Используя серию компьютерных элементов управления, можно создавать разные профили мощности при разных оборотах двигателя.

Коленчатый вал: выключение мощности

Коленчатый вал преобразует движение поршней двигателя вверх и вниз во вращение, так что мощность двигателя передается на трансмиссию транспортного средства и, в конечном итоге, на приводные валы. . Каждый поршень соединен с коленчатым валом шатунами.Эти стержни вращают вал при движении вверх и вниз, в то время как стержни и вал вращаются вокруг подшипников. Кривошипы — это тяжелые, сбалансированные компоненты, предназначенные для выдерживания значительных сил при различных оборотах двигателя.

Распределительный вал по сравнению с коленчатым валом: оба важны

Вопрос не в том, что важнее — распредвал или коленчатый вал, — каждая часть важна для работы вашего двигателя. При регулярном техническом обслуживании, таком как замена масла, вам не придется заменять одно из них, пока вы не пройдете сотни тысяч миль.

Ознакомьтесь со всеми деталями двигателя, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о распредвале и коленчатом валу поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Pixabay.

Коленчатый вал

Коленчатый вал находится в нижней части блока и преобразует линейное (вверх и вниз) движение поршней во вращательное движение, которое передается через коробку передач на колеса.

Nissan Skyline GT-R Коленчатый вал

Основными частями кривошипа являются шейки коренных подшипников (которые позволяют ему вращаться внутри блока цилиндров), шейки или штифт подшипника шатуна (где шатуны крепятся болтами) и перемычки (которые соединяют основной и шатунный подшипники, но также выступают за подшипники шатуна, образуя противовес). Эти перемычки помогают сбалансировать огневые силы и противофазные нагрузки каждого цилиндра.

Обычно для четырехцилиндрового двигателя кривошип имеет четыре шейки на шатунах и пять основных подшипников, по одному на каждом конце и по одному между каждым цилиндром.Это необходимо для предотвращения прогиба кривошипа. В некоторых старых двигателях использовалось три (главных) подшипника, чтобы общая длина двигателя была короче. Но это может привести к изгибу или хлесту рукоятки.

Существует три основных метода изготовления кривошипа:

  • Литой (где расплавленный металл течет в форму)
  • Кованый (где полутвердый кусок металла вдавливается в форму под давлением и нагреванием)
  • Заготовка (кривошип выточен из цельного куска металла)

Литые кривошипы в настоящее время довольно хороши, но между ними могут быть различия по качеству из-за переменных в процессе литья.

Кованый кривошип обычно бывает прочнее литого, поскольку этот процесс означает, что зернистая структура материала повторяет общую форму кривошипа, повышая прочность и сопротивление усталости.

Шатуны для заготовок предназначены для высокопроизводительных или гоночных двигателей. Их изготовление требует много времени, но они обладают превосходными прочностными и усталостными характеристиками, выдерживая гораздо более высокие нагрузки сгорания и давления. Кроме того, они могут работать с более высокими оборотами двигателя.

Конструкция рукоятки напрямую влияет на ее прочность. Например, углы, где опорные поверхности соприкасаются со стенками, имеют радиус закругления, поскольку острые углы могут вызывать концентрацию напряжений и создавать точки отказа. Сами опорные шейки также подвергаются поверхностной обработке для повышения твердости поверхности.

Два примера этого процесса известны как азотирование или Tuftriding. Оба увеличивают твердость, изменяя структуру поверхности металла, либо под воздействием тепла, либо химического воздействия, либо их комбинации.

В каждую шейку подшипника подается масло, чтобы предотвратить повреждение, а внутри кривошипа есть отверстия для подачи масла к каждому из подшипников.

Коленчатый вал | Инжиниринг | Fandom

Коленчатый вал, поршни и маховик

Коленчатый вал , иногда сокращенно обозначаемый как кривошип , является той частью двигателя, которая преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение.

Обычно он соединяется с маховиком для уменьшения характеристики пульсации четырехтактного цикла, а иногда и с демпфером крутильных или вибрационных колебаний на противоположном конце, чтобы уменьшить крутильные колебания, часто вызываемые по длине коленчатого вала цилиндрами, наиболее удаленными от вала. выходной конец действует на упругость металла при кручении.

Большие двигатели обычно являются многоцилиндровыми, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов зажигания, с более чем одним поршнем, прикрепленным к более сложному коленчатому валу; но многие небольшие двигатели, такие как двигатели мопедов или садовой техники, являются одноцилиндровыми и используют только один поршень, что упрощает конструкцию коленчатого вала. Коленчатый вал имеет линейную ось, вокруг которой он вращается, как правило, с несколькими шейками подшипников, установленными на сменных подшипниках, удерживаемых в блоке двигателя, основных подшипниках.Поскольку коленчатый вал подвергается значительной боковой нагрузке от каждого цилиндра в многоцилиндровом двигателе, он должен поддерживаться несколькими такими подшипниками, а не только по одному на каждом конце; это также было фактором роста автомобильных двигателей V8 с их более короткими коленчатыми валами, а не с прямыми восьмёрками. По этой причине двигатели с высокими рабочими характеристиками часто имеют больше коренных подшипников, чем их собратья с более низкими характеристиками.

Кроме того, для преобразования возвратно-поступательного движения во вращение коленчатый вал имеет «ходы кривошипа» или «штифты кривошипа», дополнительные опорные поверхности, ось которых смещена относительно оси кривошипа, к которым «большие концы» шатунов от каждого цилиндра прикрепить.Расстояние оси кривошипа от оси коленчатого вала определяет измерение хода поршня и, следовательно, рабочий объем двигателя; распространенный способ увеличить мощность двигателя — увеличить ход. Однако это также увеличивает возвратно-поступательную вибрацию, ограничивая возможности двигателя на высоких оборотах; в качестве компенсации он улучшает работу двигателя на низких оборотах, поскольку более длинный ход впуска за счет меньшего клапана (ов) приводит к большей турбулентности и перемешиванию всасываемого заряда.По этой причине даже такие высокоскоростные производственные двигатели, как современные двигатели Honda, классифицируются как длинноходные, поскольку ход больше диаметра отверстия цилиндра. В серийных V-образных или плоских двигателях соседние шатуны прикрепляются бок о бок к одному ходу кривошипа, что упрощает конструкцию кривошипа.

Конфигурация и количество поршней относительно друг друга и кривошипа приводит к прямым, V-образным или плоским двигателям. Однако один и тот же базовый блок двигателя может использоваться с разными коленчатыми валами для изменения порядка зажигания; например, конфигурация двигателя V6 под углом 90 градусов, обычно получаемая с использованием шести цилиндров двигателя V8 с укороченной версией коленчатого вала V8, создает двигатель с присущей ему пульсацией потока мощности из-за «недостающих» двух цилиндры, часто уменьшенные за счет использования балансирных валов.Однако тот же двигатель можно сделать так, чтобы он обеспечивал равномерно распределенные импульсы мощности, используя коленчатый вал с индивидуальным ходом кривошипа для каждого цилиндра, разнесенный таким образом, что поршни фактически смещены по фазе на 60 градусов друг от друга, как в двигателе GM 3800. Точно так же, в то время как серийные двигатели V8 используют 4 хода кривошипа, разнесенных на 90 градусов, в гоночных двигателях часто используется «плоский» коленчатый вал с разнесением ходов на 180 градусов, что обеспечивает более высокий и плавный звук двигателей IRL по сравнению, например, с двигателями NASCAR.В двигателях, отличных от плоской конфигурации, необходимо предусмотреть противовесы для возвратно-поступательного движения каждого поршня и шатуна; они обычно отливаются как часть коленчатого вала, но иногда являются деталями на болтах. Это значительно увеличивает вес коленчатого вала; коленчатые валы плоских двигателей Volkswagen, Porsche и Corvair, не имеющие противовесов, легко переносятся вручную, по сравнению с коленчатыми валами рядных или V-образных двигателей, которые необходимо обрабатывать и перевозить как тяжелые куски металла.

У многих ранних авиационных двигателей (и некоторых других применений) коленчатый вал был прикреплен к корпусу, а вместо этого вращались цилиндры, что известно как роторная конструкция двигателя.

В двигателе Ванкеля роторы приводят в движение эксцентриковый вал, который можно рассматривать как эквивалент коленчатого вала в поршневом двигателе.

Коленчатые валы могут быть коваными или отлитыми из низкоуглеродистой или высокопрочной стали или изготовлены из цельной заготовки кованой стали. Низкоуглеродистая сталь используется только для двигателей в моделях или других подобных устройствах, где двигатель работает, но не подает питание.Литые коленчатые валы обычно используются в серийных двигателях, при этом кованые коленчатые валы и коленчатые валы с заготовкой более дорогие, но надежные для более высокой производительности. Черновая отливка или поковка обрабатываются по размеру и форме, отверстия просверливаются, шейки коренных и шатунных подшипников прецизионно отшлифованы и закалены, а соответствующие отверстия имеют резьбу.

Анализ напряжений коленчатого вала [редактировать | править источник]

Коленчатый вал подвергается воздействию различных сил, но его необходимо проверять в двух положениях.Во-первых, выход из строя может произойти в положении максимального изгиба. В таком состоянии выход из строя происходит из-за изгиба, а давление в цилиндре максимальное. Во-вторых, кривошип может выйти из строя из-за скручивания, поэтому шатунную шейку необходимо проверить на срез в положении максимального скручивания. Давление в этом положении — это не максимальное давление, а часть максимального давления.

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал?

В этой статье подробно описываются распредвал и коленчатый вал.Коленчатый вал — это вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом. Он состоит из ряда кривошипов и кривошипов, и шатун двигателя прикреплен к этим шатунным шатунам и кривошипам. Коленчатый вал соединяется с поршнем двигателя через шатун. Крепится внутри блока двигателя. Это механический компонент, предназначенный для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение. Его функции, такие как шатун и шатунные шейки, вносят свой вклад в это преобразование.Итак, коленчатые валы входят в состав движущихся компонентов двигателя внутреннего сгорания. Коленчатый вал — очень важная деталь двигателя. Поршень соединен с коленчатым валом через шатун.

Коленчатые валы могут быть сварными, полуавтоматическими или неразъемными. Этот компонент двигателя прикрепляет выходной корпус к входному корпусу двигателя. Линейное движение поршня становится вращательным движением коленчатого вала, который далее соединяется с маховиками двигателя.Коленчатые валы — это звено, передающее мощность в виде кинетической энергии вращения. Поршни соединены с центрами проворачивания с помощью шатунов. Рычаги проворачивания позволяют поршням вращать коленчатый вал, от которого берется мощность, чтобы в конечном итоге приводить в движение колеса автомобиля.

Конструкция коленчатого вала:

Материалы, которые могут быть использованы в соответствии с требованиями:

  • Чугун
  • Углеродистая сталь
  • Микролегированная сталь с ванадием
  • Кованая сталь

Коленчатые валы могут быть собраны из разных частей или выполнены в виде неразъемной (монолитной).Монолитные коленчатые валы очень популярны, но в больших и малых двигателях используются коленчатые валы в сборе.

Коленчатые валы также могут быть отлиты из высокопрочной стали, модульного чугуна или ковкого чугуна. Сварные конструкции отлиты из стали. Этот экономичный процесс используется в более дешевых двигателях с умеренными нагрузками. Несмотря на более высокую стоимость, ковка является предпочтительным методом из-за ее превосходной прочности.

Процесс литья и ковки:

Коленчатые валы, как правило, можно выковывать из отливок из высокопрочной стали или путем прокатки с использованием стальных стержней.В настоящее время большинство производителей используют кованые коленчатые валы из-за их превосходного демпфирования, компактной конструкции и легкости. Микролегированная сталь ванадия в основном используется для изготовления кованых коленчатых валов. Это связано с тем, что эти стали можно охлаждать на воздухе без дополнительной термообработки, за исключением упрочнения поверхности подшипника, когда они достигают высокой прочности. Он также имеет более низкое содержание сплава, что делает этот материал более дешевым по сравнению с высоколегированной сталью.

Можно использовать углеродистую сталь

, но углеродистая сталь требует дополнительной термической обработки для получения требуемых материалов.Сегодня коленчатые валы из чугуна в основном используются в двигателях с малой нагрузкой и экономичном производстве (например, в дизельном двигателе Ford Focus). В настоящее время только некоторые двигатели используют коленчатые валы из чугуна для дешевой и маломощной версии, в то время как более дорогие и высокомощные версии двигателей используют коленчатые валы из кованой стали.

Что такое распредвал?

Распределительный вал, расположенный в верхней части двигателя. Это важный компонент клапанного механизма двигателя, позволяющий воздуху и топливу попадать в камеру сгорания и позволяющий газам выходить после сгорания.Последние двигатели внутреннего сгорания могут иметь до четырех распредвалов (или двух распредвалов). Каждый цилиндр имеет четыре клапана (два впускных и два выпускных). На каждом клапане настраивается только один распределительный вал.

Работа коленчатого вала:

Коленчатый вал перемещает поршень вверх и вниз в цилиндре. Он регулирует движение поршня. Распределительный вал также помогает правильно регулировать движение поршня. При вращении кривошипа должен вращаться и распределительный вал. Это связано с связями между этими двумя частями.Движение этих двух компонентов двигателя синхронизировано. При вращении распределительного вала выпускной и впускной клапаны открываются и закрываются. Это позволяет воздушному потоку попадать в цилиндр двигателя. Это важно, чтобы вызвать взрыв внутри цилиндра двигателя. Взрыв происходит в цилиндре двигателя. Этот взрыв оказывает давление на поршень и заставляет его двигаться. Возникший взрыв приводит в движение колеса автомобиля. Во время этого процесса поршень издает рывки.

Маховик на конце вала помогает уменьшить нестабильные движения.Когда вал начинает вращаться, маховик совершает круговое движение. Паз внутри маховика помогает сделать движение более равномерным. Это движение в конечном итоге приведет к повороту колеса, поскольку рулевое колесо уже соединяется с другими компонентами транспортных средств.

Представьте, что ваши ноги крутят педали на велосипеде. Итак, вместо педалей у вас есть шатун, а ваши ноги — это поршни. Итак, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Другой пример — дизельные генераторные установки, которые у вас есть в деревнях, которые вы запускаете с помощью поворотной ручки.Вы через рычаг вращаете коленчатый вал, чтобы сообщить двигателю начальный движущий момент.

Детали коленчатого вала

1) Главный журнал

Коренная шейка подшипника прикреплена к блоку двигателя. Этот блок двигателя вращается вокруг этого журнала. Все шейки коленчатого вала очень закаленные, округлые и гладкие. Основная цапфа крепится к седлу, куда крепятся сменные вкладыши подшипника. Эти подшипники более мягкие по сравнению с коренными шейками, и их можно заменить при износе.Эти подшипники предназначены для поглощения небольшого количества примесей (если таковые имеются) для предотвращения повреждения коленчатых валов.

Затем прикрутите крышку коренного подшипника к шейке и затяните с определенным моментом.

Цапфа двигателя проходит по масляной пленке и вдавливается в пространство между подшипником и цапфой через отверстия в гнезде коленчатого вала и соответствующие отверстия во вкладышах подшипников. При достаточной подаче масла и давлении масла подшипники и шейки не должны соприкасаться.

2) Цапфа шатуна

Шатунная шейка смещена от оси вращения и соединена с большим концом штока поршня. Он также широко известен как шейка подшипника штока или шатун. Масло под давлением поступает через основную цапфу через открытый масляный канал.

Некоторые шатуны имеют перфорированный масляный канал, чтобы масло могло разбрызгиваться на стенки цилиндра. В этом случае опорный подшипник шатуна имеет канавку для подачи масла в шатун.

3) Смазка коленчатого вала

Поскольку контакт металл-металл — враг эффективных двигателей, шейка шатуна и коренная шейка двигаются по масляной пленке, которая собирается на поверхности подшипника.

Смазывать основные опорные подшипники несложно. Прохождение масла от блока двигателя к каждому гнезду коленчатого вала и соответствующие отверстия в корпусе подшипника позволяют этому маслу достигать шейки.

Подшипник шатунной шейки требует такой же смазки, но он вращается со смещением от центра вокруг коленчатого вала.Для подачи масла в эти подшипники масляный канал проходит внутри коленчатого вала через коренные шейки, по диагонали через перемычку и выходит через отверстие в шейке шатуна. Канавки в основных подшипниках штока сливают масло под действием центробежной силы вращающегося коленчатого вала и удерживают масло в канале шейки штока.

Зазор между подшипником и шейкой является основной причиной давления моторного масла. Если зазор слишком велик, масло будет течь свободно, и давление не будет поддерживаться.Если зазор слишком мал, давление масла повышается, и металлы могут соприкасаться друг с другом. Поэтому при восстановлении двигателя необходимо измерить зазор между шейкой и подшипником.

4) Противовесы

На коленчатый вал прикладывается сильное вращающее усилие, и масса движется вниз и вверх между шатуном и поршнем, прикладывая большое усилие. Противовес отлит как компонент коленчатого вала, чтобы уравновесить эти силы.Эти противовесы делают двигатель быстрее и тише.

Балансировка коленчатых валов на заводе. Во время этого процесса прикрепляется маховик, и весь узел вращается к машине, которая может измерить место дисбаланса маховика. Противовес имеет отверстие для балансировки для уменьшения веса. Если вам нужно прибавить в весе, сначала сделайте отверстие, а затем заполните его тяжелым металлом. Повторяйте этот процесс, пока коленчатый вал не придет в состояние балансировки.

5) Упорные шайбы

Более двух или двух упорных шайб устанавливаются в определенных местах по длине коленчатого вала, чтобы предотвратить его вертикальное перемещение.Эти шайбы расположены между обработанной поверхностью перемычки и седлом коленчатого вала, чтобы поддерживать небольшой заданный зазор и минимизировать боковое смещение, доступное для коленчатого вала. Расстояние, на которое этот вал перемещается от одного конца до другого, известно как осевой люфт, а допуск количественно указан в руководстве по обслуживанию.

Некоторые типы двигателей образуют эти шайбы как компонент коренного подшипника скольжения, в то время как другие типы двигателей (обычно более старые типы) используют отдельные шайбы.

6) Главное масляное уплотнение

Концы коленчатого вала выходят за пределы картера.Итак, вам необходимо обеспечить способ предотвращения просачивания масла через эти отверстия. Эта проблема просачивания масла решается через два основных масляных уплотнения; один находится спереди, а другой — сзади.

Задний главный сальник устанавливается между маховиком и задними коренными шейками. Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Это уплотнительное кольцо вставляется в канавку между масляным поддоном и блоком двигателя. Уплотнение имеет формованную кромку, которая, в отличие от коленчатого вала, прижимается пружиной, известной как подвязочная пружина.

Сам сальник — недорогая деталь. Но для доступа к нему требуется большая работа по устранению маховика, сцепления и трансмиссии; в некоторых случаях коленчатый вал требует больших усилий. Поэтому рекомендуется менять сальник в любое время, если вы можете разобрать двигатель и получить доступ к деталям.

Анализ коленчатого вала ANSYS:

Прежде всего, мы разрабатываем все части коленчатого вала в «Solid work 2018», а затем собираем их, а затем сохраняем его модель в формате «IGS».После этого мы импортируем этот файл «IGS» в «ANSYS WORKBENCH R15» для анализа Ansys. Результаты анализа ANSYS приведены ниже.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ:

Анализ коленчатого вала из нержавеющей стали приведен ниже.

Рис. 1: Оба конца коленчатого вала зафиксированы. Рис. 2

Как показано на рис. 2 выше, на верхнюю часть поверхности шатунной шейки прикладывается нагрузка 3,5 МПа.

Рис. 3. Напряжение фонового действия коленчатого вала

Максимальное напряжение, создаваемое в коленчатом валу, составляет 2,5407e7 МПа на поверхности шейки шатунной шейки. Минимальное напряжение составляет 27,342 МПа, как показано на рис. 3.

Рис. 4. Максимальная деформация

Как показано на приведенной выше диаграмме, максимальная деформация вала составляет 152,77 МПа.

Рис.5: Общая деформация вала Рис.6: Максимальное напряжение сдвига

1.4273e7MPa — это максимальное напряжение сдвига в области шатунной шейки, как показано на рис. 6.

Использование коленчатого вала:

1) Коленчатый вал управляет движениями всех клапанов впуска, сжатия, зажигания, расширения и выпуска двигателя внутреннего сгорания в правильные сроки цикла. Это отличная функция.

2) Он собирает вращательное движение нижнего конца шатуна и передает его на маховик.

Как ломается коленвал?

Существует механическое понятие, называемое усталостью.Это означает, что материал может выйти из строя из-за повторяющейся нагрузки. Каждый раз, когда коленчатые валы вращаются, обратные нагрузки вызывают небольшой прогиб вала. Это очень похоже на то, как можно сломать вешалку для одежды или проволоку, просто отогнув ее на четверть, может, десяток раз, и проволока порвется. Изгиб коленчатого вала намного меньше, поэтому для его поломки требуются миллионы циклов, но режим отказа такой же, как у плечиков. Теперь, если подшипник, поддерживающий коленчатый вал, выходит из строя из-за отсутствия смазки, смещение отклонения за один оборот резко увеличивается, так что выход из строя может произойти очень быстро.

Другая причина отказа заключается в том, что несбалансированный маховик / гидротрансформатор или смещенная трансмиссия будут занимать первое место в списке поломок задней части коленчатого вала. Еще одной вероятной причиной может быть скачок напряжения (зарубка в мелко отшлифованной поверхности) в радиусе рядом с цапфой подшипника. Неровность может превратиться в трещину, которая быстро разрастется.

Есть ли двигатель, работающий без коленчатого вала?

Toyota разрабатывает уникальный двигатель, который называется линейный генератор со свободным поршнем (FPEG).

Это бензиновый двигатель-генератор, который будет использоваться для расширения модельного ряда гибридных автомобилей. Его можно использовать в виде оппозитного двигателя, чтобы в ближайшее время устранить вибрацию.

Мощность, генерируемая FPEG, может быть напрямую использована для привода асинхронного двигателя переменного тока или бесщеточного двигателя постоянного тока. Его также можно использовать для зарядки аккумуляторной батареи, что значительно увеличит запас хода автомобиля.

В чем разница между коленчатым валом и распределительным валом?
Коленчатый вал

Это вал, который дает нам мощность от двигателя.Он приводится во вращение шатуном поршня.

Этот вал вращается и принимает выходную мощность от процесса сгорания в камере. Шатун соединен с этим коленчатым валом и заставляет его вращаться вокруг собственной оси и, таким образом, использовать мощность для дальнейшего использования.

Этот вал имеет основную шейку и противовес. Основная цапфа — над которой крепится шатун. Напротив, противовесы используются для использования инерции грузов при дальнейшем вращении кривошипа во время такта выпуска в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания.

Распредвал

Распределительный вал — это вал, который приводится в движение синхронно с коленчатым валом и снабжен кулачками, которые открывают и закрывают клапан в нужное время.

В двигателе внутреннего сгорания простой подъемный механизм на кулачках распределительного вала открывает и закрывает впускные и выпускные клапаны. Эти кулачковые выступы имеют профиль кулачка. Как показано на изображении ниже.

Эти кулачки установлены на распределительном валу, который вращается вокруг своей оси синхронно с коленчатым валом или валом, который генерирует энергию от сгорания).Благодаря этому типу профиля клапаны открываются и закрываются, когда носовая часть лепестка толкает толкатель и заставляет клапаны открываться или закрываться из-за толкающего механизма (они возвращаются из-за механизма втягивания пружины пружин клапана).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *