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. 
 

Коленчатый вал — что это такое

Коленчатый вал – это одна из самых важных деталей любого двигателя. Она строго индивидуальна для каждой модели автомобиля и в процессе работы притирается к конкретному двигателю.

1. Что такое коленчатый вал, его основные задачи?

Коленчатый вал (коленвал) – это главный элемент двигателя автомобиля, являющийся частью кривошипно-шатунного механизма, который преобразует энергию сгорающих в цилиндрах двигателя газов в механическую энергию.

Главная задача коленчатого вала – преобразовать возвратно-поступательные движения поршней двигателя в крутящий момент, который через трансмиссию передаётся на колёса автомобиля. Одной из основных технических характеристик коленчатого вала, как и всего двигателя, является радиус кривошипа. Это расстояние от осей коренных шеек (шейки, в которых вращается коленвал в цилиндровом блоке) к осям шатунных шеек (шейки, которые вращаются внутри большой головки шатуна). Удвоенный радиус кривошипа являет собой длину хода поршня, которая определяет объём цилиндров. Если изменить длину радиуса кривошипа при неизменном диаметре цилиндра, это приведёт к изменению объёма цилиндров. Эту зависимость часто используют, чтобы менять технические характеристики всего двигателя в определённом направлении.

Подбирая соотношение длины хода поршня и диаметра цилиндра, двигатель можно сделать длиноходным (ход поршня превышает диаметр цилиндра) или короткоходным (диаметр цилиндра больше, чем ход поршня). Короткоходные двигатели дают возможность повысить мощность за счёт увеличения скорости вращения. А длиноходные двигатели более экономичны и обеспечивают высокий крутящий момент на низких оборотах.

При изменении параметров коленчатого вала происходит изменение всех параметров двигателя, поэтому нужно быть предельно осторожным, тюнингуя свой автомобиль, так как технические характеристики часто меняются не в лучшую сторону.

2. Материалы, из которых изготовлен коленчатый вал.

Когда двигатель работает, на коленчатый вал действую сильные нагрузки. Его надёжность определяется конструкцией и материалом, из которого он изготовлен. Этот элемент двигателя, как правило, имеет цельную структуру. А потому материалы для него должны быть максимально прочными, потому что от прочности коленчатого вала будет зависеть работа всей системы.

В качестве материалов для изготовления коленвалов используют углеродистую и легированную сталь либо чугун высокой прочности. Коленвал можно изготовить методом литья, методом ковки из стали или методом точения. Заготовки получают способом горячей штамповки или способом литья. Очень важно, как расположены волокна материалов в заготовках. Чтобы не допустить их перерезания в дальнейшей обработке, применяются гибочные ручьи. Когда заготовка готова, её дополнительно обрабатывают под высокой температурой и очищают от окалины (дробомётной машиной или методом травления).

Материал и способ производства коленвала подбирается в зависимости от типа и класса автомобиля.

1. В серийных моделях коленвал производят из чугуна методом литья. Это даёт возможность уменьшить себестоимость производства и уложиться в указанные расчёты.

2. Более дорогие спортивные модели оснащают кованным стальным коленвалом. Подобные детали имеют множество преимуществ над литыми по габаритам, весу и прочности, а потому всё чаще применяются в автомобилестроении.

3. Для самых дорогих двигателей коленвал вытачивают из цельного стального куска. При этом значительная часть материала попросту становится отходами.

3. Конструкция коленчатого вала.

Конструкция коленчатого вала определяются количеством цилиндров, их конфигурацией и порядком работы, от чего зависит расположение и количество коренных и шатунных шеек. Например, в двигателях V6 присутствует небольшое угловое смещение шатунных шеек по длине вала. В американской версии двигателя V8 коленвал напоминает крест, а в европейской версии V8 для спортивных автомобилей коленвал плоский. Несмотря на всё это, конструкция разных коленчатых валов очень похожа. Конструктивно коленчатый вал состоит из таких основных элементов:

1. Коренные шейки – опорная шейка, которая находится в коренном подшипнике (располагается в картере двигателя).

2. Шатунные шейки – опорные шейки, которые связывают коленвал с шатунами (в них проходят масленые каналы для смазки) и служат опорой для шатунов.

3. Щёки вала – элемент, который связывает между собой коренные и шатунные шейки.

4. Носок (выходная передняя часть вала) – часть, на которую крепится зубчатое колесо либо шкив отбора мощности, соединяющиеся с газораспределительным механизмом, распределительным валом, гасителем крутильных колебаний, вспомогательными узлами и элементами.

5. Хвостик (выходная задняя часть вала) – часть, которая соединяется с маховиком или шестернёй отбора мощности.

6. Противовесы – элемент коленвала (по сути, продолжение щеки в противоположную сторону от шатунных шеек), который отвечает за разгрузку коренных шеек от сил инерции нижних частей шатунов и неуравновешенных масс кривошипа и обусловливают плавную работу двигателя.

7. Подшипники скольжения – обеспечивают вращение коленчатого вала на опорах. Подшипники являют собой тонкостенные вкладыши, изготовлены из стальной ленты с антифрикционным слоем. Вкладыши фиксируются в опоре выступом, который не позволяет им перекручиваться или за счёт тугой посадки. Наличие смазки обеспечивает простое вращение в подшипниках на протяжении долгого времени.

8. Упорный подшипник скольжение – элемент, который не допускает осевых перемещений коленчатого вала. Он устанавливается на крайнюю коренную шейку или на среднюю коренную шейку. Количество коренных шеек, обычно, превышает количество шатунных на единицу (такой коленвал называют полноопорным) и они имеют больший диаметр.

Коленом называют шатунную шейку, которая располагается между двумя щеками. Положение колен определяется особенностями работы двигателя, положением его цилиндров и должно обеспечивать его уравновешенность, минимальные колебания и минимальные крутильные моменты.

Место перехода шейки к щеке – это самое нагруженное место в конструкции коленвала. Для того, чтобы снизить напряжение на это место, переход делают с галтелью (радиусом закругления). Галтели увеличивают длину вала и для снижения этого значения их углубляют в шейку или щеку. Все коренные и шатунные шейки интегрированы в смазочную систему двигателя. Эти элементы смазываются под давлением. Подвод масла организован к каждой из коренных шеек от общей магистрали в индивидуальном порядке. А к шатунным шейкам масло попадает по каналам в щеках.

4. Обслуживание коленчатого вала.

Коленчатый вал, как и любая деталь автомобиля требует периодического обслуживания. Для этого нужно уметь его снимать и устанавливать обратно.

Снятие коленчатого вала производится в такой последовательности:

1. Демонтируется двигатель из автомобиля, а потом из него снимаются все элементы.

2. Двигатель переворачивается коленвалом к верху. Крышки коренных подшипников отличаются, поэтому необходимо запомнить их положение.

3. Снимаются крышки коренных подшипников.

4. Поднимается коленвал, а заднее уплотнительное кольцо снимается.

5. Снимаются коренные вкладыши с крышек коренных подшипников и блока цилиндров.

После снятия производится проверка коленчатого вала.

Алгоритм проверки коленчатого вала:

1. Промыть бензином все составляющие и просушить деталь.

2. Тщательно осмотреть коленвал на наличие негативных следов от использования (трещины, сколы, сильный износ). Если же коленвал признан непригодным для дальнейшей эксплуатации, то придётся приобрести новый.

3. Прочистить, промыть и продуть сжатым воздухом все каналы для масла, предварительно открутив пробки.

4. Если на шатунных шейках обнаружены задиры или царапины, то их необходимо отшлифовать и отполировать. После этого опять следует продуть воздухом масляные каналы.

5. Осмотреть вкладыши коренных подшипников. Если на них есть дефекты, то их необходимо заменить на новые.

6. Осмотреть маховик и при обнаружении на нём дефектов, маховик стоит заменить.

7. Осмотреть подшипник носка и, если на нём есть негативные следы эксплуатации, то его нужно выпрессовать и запрессовать новый.

8. Осмотреть сальник, который находится в крышке распределительных звёздочек и при необходимости заменить эту деталь. При большом пробеге автомобиля сальник меняют в обязательном порядке.

9. Сменить и обжать набивку заднего уплотнения коленвала.

10. Проверить резиновые уплотнители, которые расположены в держателе набивки. Если они непригодны для дальнейшего использования, то их нужно заменить.

После проверки коленчатый вал необходимо установить обратно. Установка коленчатого вала производится в обратной последовательности к его снятию. Перед установкой нужно обязательно смазать все шейки и другие элементы коленвала моторным маслом. После установки следует проверить, что коленчатый вал вращается легко и плавно. В противном случае придётся его опять снять и установить заново, добиваясь плавности хода.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

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

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

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

Устройство коленчатого вала

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

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

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

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

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

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

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

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

Принцип действия коленчатого вала

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

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

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

Процесс смазки коленчатого вала

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

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».

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:

Коленвал — это… Что такое Коленвал?

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

Основные элементы коленчатого вала

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

Изготовление коленчатого вала

Выемка из блока дизельного двигателя коленчатого вала трактора

Большинство современных коленвалов изготавливают литьём из высокопрочного чугуна. Реже, если нужна большая прочность, в дизельных и некоторых мощных бензиновых двигателях применяют стальные, кованые валы.

Двигатели опытного образца, изготовляемые штучно, имеют коленчатые валы, выточенные на станке из стальной болванки, так как, несмотря на высокую стоимость такого способа производства, это обходится существенно дешевле, чем организация отливки или ковки под малую серию производства.

Полученная тем или иным способом заготовка проходит механическую обработку до номинальных размеров, после чего подвергается дополнительному упрочнению. Поверхности шеек коленчатого вала обрабатываются с помощью химического упрочнения при нагреве, а края шеек скругляются, чтобы повысить прочность и сопротивление усталостному разрушению.

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Как работает коленвал — Все подробности

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

Терминология коленчатого вала довольно узкая, поэтому мы начнем с названия нескольких частей. А журнал это часть вала, которая вращается внутри подшипника. Как видно выше, шейки коленчатого вала бывают двух типов — шеек коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а шейки шатуна закреплены на концах шатунов, доходящих до поршней.

Для дополнительной путаницы шейки шатуна сокращенно обозначаются шатунными шейками и также обычно называются шатунные штифты , или Цапфы головные . Цапфы стержней соединены с главными шейками с помощью полотна .

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

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и заканчивается фланец маховика . Этот прецизионно обработанный фланец прикреплен болтами к маховик , большая масса которого помогает сгладить пульсацию поршней, срабатывающих в разное время. Через маховик вращение передается через трансмиссию и главную передачу на колеса. В АКПП коленчатый вал прикручен к коронная шестерня , несущий гидротрансформатор, передавая привод на автоматическую коробку передач.По сути, это мощность двигателя, а мощность передается туда, где она необходима: гребные винты для лодок и самолетов, индукционные катушки для генераторов и опорные колеса транспортного средства.

Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носиком, представляет собой вал, выступающий за пределы картера. Этот вал будет заблокирован с зубчатым колесом, которое приводит в движение клапанный механизм через зубчатый ремень или цепь [или, в высокотехнологичных приложениях, зубчатые передачи], и шкив, который передает мощность через приводной ремень на такие аксессуары, как генератор переменного тока и водяной насос. .

Детали коленчатого вала

Основные журналы

коренные шейки или просто главные шейки зажимаются в блоке двигателя, и двигатель вращается вокруг этих шейек. Все шейки коленчатого вала будут обработаны идеально гладкими и круглыми и часто закалены. вкладыш подшипника буду сидеть. Подшипник мягче, чем шейка, и его можно заменять по мере износа, и он предназначен для поглощения небольшого количества загрязнений, если таковые имеются, чтобы не повредить коленчатый вал.А крышка коренного подшипника затем прикручивается к шейке болтами и затягивается с точным крутящим моментом.

[Схема главной цапфы с подшипниками и отверстиями]

Цепи движутся по масляной пленке, которая вдавливается в пространство между шейкой и подшипником через отверстие в седле коленчатого вала и соответствующее отверстие во вкладыше подшипника. При правильном давлении масла и подаче масла шейка и подшипник не должны соприкасаться.

Шатунные шейки

шейки шатуна смещены от оси вращения и прикреплены к большие концы шатунов поршней.Как ни странно, их также часто называют шатунные штифты или шейки подшипника шатуна . Подача масла под давлением проходит через наклонный масляный канал, просверленный от основной шейки.

В некоторых шатунах просверлен масляный канал, позволяющий распылять масло на стенку цилиндра. В этом случае опорные подшипники шатуна будут иметь канавку для подачи масла в шатун.

Смазка коленчатого вала

Контакт металл-металл — враг эффективного двигателя, поэтому и главные шейки, и шейки стержней движутся по масляной пленке, которая находится на поверхности подшипника.

Подать масло к коренному подшипнику скольжения легко: масляные каналы от блока цилиндров ведут к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в корпусе подшипника позволяет этому маслу достигать шейки.

Подшипники шейки шатуна требуют такой же смазки, но они вращаются вокруг коленчатого вала со смещением. Для подачи масла к этим подшипникам масляные каналы проходят внутри коленчатого вала — через основную шейку, по диагонали через перемычку и через отверстия в шейках шатунов.Канавка в подшипнике коренной тяги позволяет маслу непрерывно продавливать масло по каналу к шейкам шатуна, чему способствует выброс центробежной силы вращающегося коленчатого вала наружу.

Зазоры между шейками и подшипниками являются основным источником давления масла в двигателе. Если зазоры слишком велики, масло вытекает свободно, а давление не поддерживается. Слишком малые зазоры вызовут высокое давление масла и риск контакта металла с металлом. Поэтому очень важно измерять зазор между подшипниками и шейками при ремонте двигателя.

Противовесы

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

Коленчатый вал балансируется на заводе. В этом процессе прикрепляется маховик, и весь узел вращается на машине, которая измеряет, где он не сбалансирован. Балансировочные отверстия просверлены в противовесах для уменьшения веса. Если необходимо добавить вес, просверливается отверстие, которое затем заполняется хэви-металлом или меллори. Это повторяется до тех пор, пока коленчатый вал не будет сбалансирован.

Упорные шайбы коленчатого вала

В какой-то момент по его длине будут установлены две или более упорных шайб, чтобы предотвратить продольное перемещение коленчатого вала. На изображенном коленчатом валу с обеих сторон центральной шейки имеются упорные шайбы.Эти упорные шайбы устанавливаются между обработанными поверхностями перемычки и седла коленчатого вала, поддерживая заданный небольшой зазор и сводя к минимуму величину бокового движения, доступного для коленчатого вала. Расстояние, на которое коленчатый вал может перемещаться из конца в конец, называется его осевым люфтом, и допустимый диапазон будет указан в руководствах по обслуживанию.

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

Основные сальники

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

задний главный сальник устанавливается между задней коренной шейкой и маховиком. Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Прокладка вдавливается в выемку между блоком цилиндров и масляным поддоном. Уплотнение имеет фасонную кромку, которая плотно прижимается к коленчатому валу пружиной, называемой подвязкой.

Неисправное масляное уплотнение является серьезной проблемой, поскольку оно примыкает к главным шейкам, которые получают и нуждаются в хорошей подаче масла под давлением.В сочетании с вращением коленчатого вала это приводит к быстрой потере моторного масла из-за любого нарушения сальника.

сальник передний похож на задний, хотя его выход из строя менее катастрофичен, и к нему легче получить доступ. Передний сальник будет за шкивами и шестерней привода ГРМ.

Сальник сам по себе — дешевая деталь, но для доступа к нему требуется много труда по снятию трансмиссии, сцепления, маховика и, возможно, коленчатого вала.Поэтому рекомендуется заменять сальники каждый раз, когда двигатель разбирается и детали доступны.

Схемы коленчатого вала

Показанный выше базовый коленчатый вал от рядного 4-цилиндрового двигателя. Другие конструкции коленчатого вала будут зависеть от компоновки двигателя. Более подробно эта тема освещена в статье о компоновке двигателя. Но следует отметить, что в двигателях V-образной формы и W два шатуна могут иметь общую шейку шатуна.Ниже показаны некоторые типовые схемы коленчатого вала.

Коленчатый вал V6

Коленчатый вал V6 является в некоторой степени специализированным, потому что требует, чтобы шейки шатуна были разделены для поддержания равномерного интервала зажигания. Это требует, чтобы цапфы стержней были расколоты или растопырены в так называемом шплинт или Журнал разъемный дизайн.

Неисправности

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

Изношенные журналы

Без достаточного давления масла шейки коленчатого вала будут контактировать с опорными поверхностями, постепенно увеличивая зазор и ухудшая давление масла. В крайнем случае это может привести к разрушению подшипников и серьезному повреждению двигателя. Если цапфы изношены ниже пределов допустимых значений или уже не имеют идеально круглой формы, их необходимо отшлифовать, как описано ниже.

Усталость

Постоянные силы, действующие на коленчатый вал, могут привести к усталостным трещинам, обычно обнаруживаемым на галтеле, где шейки соединяются со стенкой.Ровный радиус этого галтеля имеет решающее значение для предотвращения слабых мест, ведущих к усталостным трещинам. Коленчатый вал можно проверить на наличие трещин с помощью магнитофлюкс .

Модификации и апгрейды

Шлифовка коленчатого вала

Журналы изнашиваются со временем. У них может образоваться шероховатая поверхность, они могут стать некруглыми или заостренными. В этих случаях их поверхность можно восстановить с помощью процесса, называемого шлифовкой коленчатого вала. Когда коленчатый вал заточен, его шейки будут уменьшаться в диаметре, и поэтому необходимо будет установить более толстые подшипники.

Коленчатые валы Stroker

Объем цилиндра можно увеличить, перемещая поршни на более длинный ход. Ход двигателя определяется радиусом кривошипа, который представляет собой расстояние между шейками шатуна и коренными шейками. Коленчатый вал с большим радиусом кривошипа будет производить более длинный ход и больший объем цилиндра — это известно как коленчатый вал с ходовым механизмом. При установке строкера потребуются более короткие шатуны. В противном случае поршни могут перемещаться в цилиндре слишком высоко, вызывая неприемлемо более высокое сжатие или удар о крышу цилиндра.

Коленчатые валы

Stroker для часто модифицируемых двигателей продаются в комплекте с более короткими шатунами и поршнями. Строкер-комплект для двигателя Mazda MX5 Miata 1.8L может преобразовать его в двигатель 2L по цене около 5500 долларов.

Офсетное шлифование

Альтернативой установке поршневого коленчатого вала является шлифовка шейки шатуна до меньшего размера со смещением — таким образом, центр шейки перемещается от осевой линии коленчатого вала. Это проиллюстрировано выше.

Видно, что при перемещении центра шейки штока радиус кривошипа был увеличен, что привело к увеличению хода. Это специализированная обработка, и достигаемое увеличение хода будет зависеть от толщины шейки.

Как делается коленчатый вал

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

После ковки или литья коленчатого вала его шейки и опорные поверхности обрабатываются идеально гладкими. Просверливаются масляные каналы или масляные каналы. Серийные двигатели, как правило, оставляют перемычки с их первоначальной черновой отделкой, но высокопроизводительные двигатели обрабатывают каждую часть коленчатого вала, чтобы уменьшить сопротивление масла.

Шейки должны быть тверже, чем их подшипники, чтобы износ заменялся на подшипниках, а не на коленчатом валу, который должен служить в течение всего срока службы двигателя.Производственный процесс будет включать упрочнение этих участков посредством азотирования или термообработки.

Коленчатые валы с исключительно высокими характеристиками и нестандартными характеристиками изготавливаются из блока твердого материала, в результате чего получается коленчатый вал в виде заготовки. Производство одноразового коленчатого вала с помощью этого процесса будет стоить как минимум около 3000 долларов, поэтому он зарезервирован для соревнований, гонок и восстановления.

Коленчатый вал — x-engineer.org

Коленчатый вал — подвижная часть двигателя внутреннего сгорания (ДВС).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 199.

Вторичная функция коленчатого вала заключается в передаче мощности другим системам двигателя:

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

Изображение: Коленчатый вал ДВС с коваными противовесами

Коленчатый вал устанавливается в блок цилиндров через его основные шейки. Шатуны закреплены на шатунных шейках коленчатого вала. На противоположных сторонах шейки шатуна коленчатый вал имеет противовесы, которые компенсируют внешние моменты, сводят к минимуму внутренние моменты и, таким образом, уменьшают амплитуды вибрации и напряжения в подшипниках. На одном конце коленчатого вала соединен маховик, а на другом конце — зубчатая передача газораспределения.

Изображение: Описание коленчатого вала двигателя (источник: Rheinmetall)

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

9 Цапфы 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 работе двигателя.

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 двигателя, 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!

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, а его 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 мне 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?

Неисправный коленчатый вал — 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 вскоре после этого вы рискуете 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 местных высококачественных механических устройств, чтобы заказать замену коленчатого вала.

ЧТО ТАКОЕ КОЛЕНВАЛ И В ЧЕМ ЕГО РАБОТА? — MTA Queensland

Коленчатый вал — это компонент двигателя, который преобразует вертикальное движение поршней во вращательное движение, необходимое для движения транспортного средства. Энергия вращающегося коленчатого вала передается через маховик и систему трансмиссии, затем через карданный вал (на автомобилях с задним приводом) или трансмиссию (на автомобили с передним приводом) и на ведущие колеса, которые приводят в движение автомобиль.

Коленчатый вал — это усиленная деталь комплекта, обычно сделанная из стали или железа, которая находится в нижней части двигателя. Он соединен с основанием поршней через шатуны, которые прикрепляются к кривошипным штифтам в точках, которые зигзагообразно смещены от осевой линии коленчатого вала. Эта установка — это то, что позволяет вертикальному движению поршней вращать коленчатый вал и создавать энергию вращения.

Хотя коленчатый вал отвечает за создание этой энергии вращения, он выполняет другие задачи.На противоположном от маховика конце коленчатого вала находится шкив, к которому крепится приводной ремень. Этот приводной ремень подпитывает движение коленчатого вала и приводит в действие различные компоненты, расположенные в передней части двигателя, включая генератор переменного тока (который обеспечивает электроэнергию при движении автомобиля), компрессор кондиционера и насос гидроусилителя рулевого управления, среди прочего. .

Движение коленчатого вала также напрямую связано с подачей топлива и воздуха в цилиндры через его соединение с распределительным валом через ремень привода ГРМ .Синхронизация движения коленчатого и распределительного валов имеет решающее значение для работы двигателя.

Что может пойти не так?

Коленчатый вал тяжелый и чрезвычайно прочный, и маловероятно, что он сломается или треснет, если он не подвергнется воздействию самых экстремальных сил и давления. Однако это может произойти, и если это произойдет, автомобиль никуда не поедет и может потребоваться полный демонтаж и осмотр двигателя, возможно, даже замена двигателя,

Более вероятно, что произойдет отказ периферийных компонентов, критических для работы коленчатого вала.Эти неисправные детали также могут привести к серьезным повреждениям, но их можно отремонтировать или заменить, если проблема будет обнаружена достаточно рано.

УПЛОТНЕНИЕ КОЛЕНВАЛА: Как и для всех движущихся частей двигателя, для обеспечения плавной работы коленчатого вала требуется смазка. Если уплотнение коленчатого вала треснет или сломается, масло может вытечь, и, если его не устранить, возникающие в результате трение и нагрев могут согнуться и серьезно повредить коленчатый вал.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ БАЛАНСИР: Этот компонент находится на конце шкива коленчатого вала и предназначен для поглощения вибрации двигателя.В случае выхода из строя возникшее в результате увеличение вибрации и тряски может повредить коленчатый вал и другие прикрепленные к нему компоненты.

ДАТЧИК КОЛЕНВАЛА: Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое системой управления двигателем автомобиля для контроля положения и скорости коленчатого вала. Система использует эти данные, чтобы определить, когда произвести искру для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре. Если датчик коленчатого вала неисправен, может возникнуть затруднение при запуске двигателя или его полное отсутствие.

ПОДШИПНИКИ: Подшипники коленчатого вала позволяют коленчатому валу плавно перемещаться и вращаться, уменьшая трение между ним и неподвижным блоком двигателя над ним, который содержит поршни. Если эти подшипники выходят из строя — они могут быть повреждены грязью и мусором, загрязняющими смазочное масло, или когда утечка оставила систему без достаточного количества масла — тогда давление и трение могут возрасти до такой степени, что может произойти серьезное повреждение.

Игнорирование всех этих проблем приведет к катастрофическому повреждению двигателя.Если коленчатый вал не сбалансирован правильно, если подшипники выходят из строя или вибрация слишком велика, то повреждение может распространяться не только от коленчатого вала, но и через двигатель на шатуны, поршни, клапаны. . . короче катастрофа.

СИМПТОМЫ И РАСХОДЫ

На что следует обращать внимание, — это неравномерная работа, стук двигателя, пропуски зажигания в двигателе, низкие показания давления масла, периодическая остановка двигателя и повышенная вибрация, ощущаемая в автомобиле.Все это может указывать на проблему с системой коленчатого вала.

Если проблема в коленчатом валу, то стоимость может быть высокой. Замена коленчатого вала — это серьезный ремонт, требующий полного рабочего дня квалифицированного механика или более. Если проблема связана с периферийным компонентом, время и затраты будут меньше. Чтобы обеспечить менее дорогое решение, нельзя игнорировать упомянутые выше симптомы. Квалифицированный механик сможет диагностировать и отследить точную проблему, а также убедиться, что любой ремонт или замена произведены правильно.

9 января 2020

Коленчатый вал | Mein Autolexikon

При сгорании топливовоздушной смеси в двигателе вырабатывается мощность. Эта мощность преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Функция

При сгорании топливовоздушной смеси в двигателе вырабатывается мощность. Эта мощность преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Поступательное движение поршней посредством шатуна преобразуется в крутящий момент, который затем передается на маховик.

Коленчатый вал при этом должен выдерживать значительные нагрузки. С одной стороны, он подвергается сильным изгибающим и скручивающим нагрузкам. Дополнительные нагрузки возникают из-за крутильных колебаний, поскольку вращательное движение коленчатого вала постоянно резко ускоряется и замедляется. Подшипники также подвержены сильному износу.

Конструкция и компоненты коленчатого вала

Чтобы противостоять износу и деформации вращательного движения, коленчатые валы должны иметь твердую поверхность и прочный сердечник.По этой причине коленчатые валы часто подделывают. В качестве сырья используется легированная термообработанная или азотированная сталь. Шапки коленчатого вала также имеют поверхностную закалку.

Коленчатый вал состоит из следующих компонентов:

• Коренные шейки
• Штифты коленвала
• Шатуны коленвала
• Противовесы

Коренные шейки входят в основные подшипники и определяют ось вращения вала. Шатуны соединены с цапфами кривошипа.Шатуны кривошипа соединяют пальцы кривошипа с главными шейками. Противовесы обеспечивают балансировку и крепятся к перемычкам.

Конструкция коленчатого вала определяется порядком работы двигателя, количеством цилиндров, конструкцией двигателя, величиной хода и количеством подшипников коленчатого вала.

Регулируемая по высоте опора коленчатого вала — например, с помощью эксцентрично установленного подшипника коленчатого вала — позволяет добиться переменного сжатия.Преимущество переменного сжатия заключается в том, что расход топлива может быть снижен до 25% в диапазоне частичной нагрузки.

Автозапчасть | Что такое коленчатый вал?

Говоря о деталях двигателя, нельзя не упомянуть коленчатый вал. Коленчатый вал — неотъемлемая часть любой модели двигателя. Но что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал — это часть двигателя, которая преобразует поступательное движение поршней во вращательное движение. Это основной вращающийся компонент двигателя.Поршни совершают повторяющееся линейное движение вверх и вниз, также называемое возвратно-поступательным движением.

Шатун соединяет поршни с валом. Этот вал, в свою очередь, приводится в действие кривошипно-шатунным механизмом. Без коленчатого вала автомобиль не сдвинулся бы ни на дюйм, даже когда двигатель работает.

История коленчатого вала

Рассмотрим независимо друг от друга происхождение коленчатого вала и кривошипно-шатунного механизма.

Кривошипный механизм

Во времена династии Хань между 202 г. до н.э. и 220 г. н.э. были внедрены ручные кривошипы.Эти кривошипы находили различное применение, от сельскохозяйственного до промышленного. Однако одной важной отсутствующей целью этих кривошипов было преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот.

Исследование Римской империи показало, что чудаки разных форм были разработаны и использовались для выполнения различных задач в период между 2 и 6 веками. В V веке кельтиберы использовали навесную ручку ручной мельницы, которая работала как кривошип.

На ранних работах, датируемых 10-13 веками в средневековой Европе, кривошипы изображены как использованные для вращения колес.В 15 веке в арбалете использовались кривошипные зубчатые рейки, называемые кранкинсами, для увеличения силы. Примерно в то же время в текстильной промышленности использовались кривошипные барабаны для наматывания мотков пряжи.

Коленчатый вал

В «Книге изобретательных устройств» братья Бану Муса рассказали о нескольких гидравлических устройствах, в которых использовался автоматический кривошип. Два из этих устройств имели действие, схожее с действием коленчатого вала.

Кривошип, однако, не поддерживает полное вращение.Таким образом, потребовались доработки, чтобы он мог полноценно работать как коленчатый вал. Аль-Джазари, арабский инженер, рассказал о системе кривошипа и шатуна в двух своих водоподъемных машинах, и историк Дональд Хилл считает, что он изобрел коленчатый вал.

На иллюстрации с весельной лодкой, сделанной итальянским врачом и изобретателем Гвидо да Виджевано, были обнаружены составные кривошипы и шестерни, которые американский историк Линн Таунсенд определила как прототип коленчатого вала. Леонардо да Винчи и голландский фермер Корнелис Корнелисзун также описали его как коленчатый вал.

Корнелис придумал ветряную пилораму, в которой использовался коленчатый вал. Коленчатый вал преобразовывал вращение ветряной мельницы в возвратно-поступательное движение, которое приводило в действие пилу, что является обратным тому, что делает коленчатый вал двигателя транспортного средства.

По мере того, как Европа вступала в период промышленного развития, конструкции машин, в которых использовались кривошипы и шатуны, стали популярными и широко распространенными.

До 1930-х годов фонографы поставлялись с кривошипами для завода их часовых двигателей.До изобретения электростартеров для запуска двигателей внутреннего сгорания использовались ручные рукоятки.

Детали коленчатого вала

Коленчатый вал двигателя представляет собой вал, который состоит из шатунов, кривошипов и набора кривошипов в зависимости от модели и конфигурации двигателя. К другим частям относятся коренная шейка подшипника, шейка шатуна, масляные отверстия и противовесы. Маховик, прикрепленный к концу коленчатого вала, завершает работу коленчатого вала.

Прямо или косвенно каждый из этих компонентов по-разному влияет на работу коленчатого вала.

1. Шатун

Также известный как шейка кривошипа, здесь крепится нижний конец шатуна.

Поскольку большинство автомобильных двигателей имеют четыре или более цилиндров, шейка кривошипа, следовательно, обслуживает более одного цилиндра. Например, в двигателе V6 шатунная шейка работает либо с одним, либо с двумя цилиндрами, в зависимости от конструкции. С другой стороны, в радиальном двигателе каждая шейка кривошипа обслуживает весь ряд цилиндров.

2. Шатун

Иногда его называют шатун, он соединяет поршень с коленчатым валом.

Рядом с кривошипом шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение. Шток вращается с обоих концов и передает силы сжатия и растяжения от поршня.

3. Коренная шейка подшипника

В блоке цилиндров коленчатый вал установлен на шейках подшипников. Количество коренных шейек в двигателе зависит от его конструкции.

4. Шатун

Шатун определяет ход двигателя.В свою очередь, ход и количество цилиндров определяют рабочий объем двигателя.

Радиус кривошипа можно измерить, взяв расстояние от центра шейки шатуна до шейки коренного подшипника.

5. Противовесы коленчатого вала

Большинство двигателей, особенно V-образные, все еще имеют нежелательную вибрацию. Поэтому необходимы противовесы на коленчатом валу для компенсации раскачивания.

Противовесы уравновешивают вес поршня и шатунов, что, в свою очередь, выравнивает моменты и снижает амплитуды колебаний.

6. Масляные отверстия

Масляные каналы снабжают маслом шатун и точки коренных подшипников. Масло в шейку шатуна поступает от шейки коренного подшипника через масляный канал в коленчатом валу.

Функции и работа коленчатого вала

Преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение в поршневом двигателе является основной функцией коленчатого вала.

Части длины вала смещены для образования ходов.К этим броскам прикреплены шатуны. Когда поршень движется вперед и назад, шатуны заставляют коленчатый вал вращаться и передают результирующее вращательное движение колесам.

Без коленчатого вала возвратно-поступательное движение поршня не может быть преобразовано и передано на карданный вал.

Кроме того, коленчатый вал удерживает на одном конце прикрепленный к нему маховик. Маховик действует как резервуар энергии, который сглаживает эффект пульсации при вращении и помогает поддерживать постоянное возвратно-поступательное движение поршней.

Большие двигатели имеют несколько цилиндров, чтобы свести к минимуму эффект пульсации от отдельных тактов зажигания.

Помимо этого, коленчатый вал помогает управлять другими компонентами двигателя автомобиля, включая распределительный вал, масляные и водяные насосы.

Он также действует как связующее звено между двигателем и приводным валом, тем самым передавая мощность в виде кинетической энергии вращения. Другими словами, он соединяет входной и выходной корпус двигателя.

Как видно из этих функций, коленчатый вал является основным компонентом любого двигателя.

Sam O

Простое объяснение распределительных и коленчатых валов

Эти два вала неразрывно связаны и являются жизненно важными компонентами любого четырехтактного двигателя. Вот все, что вам нужно знать!

Двигатели, трансмиссии и передача мощности — это сложная группа шестерен, валов и стержней, которые сделали внутреннее сгорание одним из величайших изобретений человечества.С 1876 года эффективность IC претерпела значительные изменения, и многое можно сказать о двух различных типах валов, которые идеально спроектированы, чтобы помочь инициировать цикл двигателя и передать крутящий момент, создаваемый сгоранием, по линии передачи на трансмиссию. Это распределительный вал и коленчатый вал соответственно, поэтому давайте перейдем к тому, что они собой представляют и какова их основная роль в трансмиссии автомобиля.

Распредвал

Распределительные валы изготавливаются из чугуна или стали и чаще всего находятся в головке двигателя, расположенной над цилиндрами.Обычно они встречаются в двух ориентациях:

SOHC (одинарный верхний кулачок)
DOHC (двойной верхний кулачок)

Вдоль вала проходят выступы, которые установлены под разными углами. Эти кулачки расположены таким образом, что при вращении распределительного вала они входят в контакт с коромыслами, которые затем открывают клапаны двигателя. Сами лепестки имеют яйцевидную форму, причем «заостренный» конец контактирует с коромыслами, открывая клапаны в определенные моменты цикла двигателя.Это позволяет воздушно-топливной смеси поступать в цилиндр, а затем выхлопным газам выходить из цилиндра в требуемое время. Сами клапаны подпружинены, а это означает, что после того, как лепесток выполнил свою работу по открытию клапана, он естественным образом закрывается, когда пружина становится несжатой.

На этом CAD-рендере показан распределительный вал и его выступы (зеленые) и их взаимосвязь с коромыслами (красный) и клапанами (серый).

Привод распределительного вала осуществляется через камбелт (или ремень привода ГРМ), который синхронизируется с движением коленчатого вала.Это означает, что время открытия клапанов совпадает с циклом двигателя, что позволяет избежать повреждения клапана или цилиндра из-за рассинхронизации.

В то время как система SOHC имеет распределительный вал, который выполняет движения клапана хода впуска и выпуска, система DOHC имеет два распределительных вала над каждым блоком цилиндров — впускной распределительный вал и выпускной распределительный вал. Таким образом, в рядном четырехцилиндровом двигателе с SOHC в головке двигателя будет просто один распределительный вал. Но в V8 с SOHC всего было бы два распредвала (по одному с каждой стороны от V).

5 МБ

Здесь вы можете увидеть лепестки сдвоенных верхних распределительных валов, открывающих клапаны двигателя на каждом такте.

Самые экстремальные распредвалы имеют форму тех, что используются на Bugatti Veyron.С W16 для поддержания формы Veyron использует четырехкулачковую установку с 64 лепестками. Это позволяет распределительным валам открывать все 64 клапана, которые присутствуют в левиафане двигателя, и спроектированы с максимальными допусками, чтобы силовая установка Bugatti работала правильно.

Коленчатые валы

Красивый коленвал от W16 Veyron

Коленчатые валы обычно изготавливаются из стали и располагаются под цилиндрами и поршнями в блоке цилиндров.Их задача — преобразовать вертикальное движение поршней во вращение, которое передается на маховик, а затем на трансмиссию. Коленчатый вал имеет кривошипные штифты по всей его длине, которые выровнены по горизонтали с поршнями, расположенными выше, и образуют «ступенчатую» ориентацию самого вала.

Штифты кривошипа рассчитаны и расположены таким образом, чтобы каждый цилиндр мог перемещаться из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку и обратно, передавая это возвратно-поступательное движение во вращение вала.Соединение между поршнями и шейками кривошипа осуществляется через шатуны, «большие концы» которых соединяются с шатунными шейками.

5 МБ

Коленчатый вал от четырехцилиндрового двигателя в действии

Затем вращение коленчатого вала передается на маховик, который находится на конце вала, чтобы уравновесить его в случае нерегулярных импульсов двигателя и завершить преобразование крутящего момента от внутреннего сгорания, происходящего в цилиндрах.

DOHC и коленчатый вал на своих местах

Несмотря на эффективную конструкцию коленчатого вала (которая существовала веками), большая часть потерь мощности двигателя происходит в области коленчатого вала, будь то нагревание, вибрация, шум и трение.Разнонаправленный характер сил, прикладываемых к коленчатому валу от поршней, означает, что искусство балансировки коленчатого вала также может быть чрезвычайно сложным, поэтому инженеры стараются максимально уменьшить длину коленчатого вала. Это большая причина, по которой двигатель V8 заменил конфигурацию двигателя, подобную рядной восьмерке, из-за его относительно небольшой и управляемой установки коленчатого вала, которая предотвращает любое нежелательное изгибание.

Взаимосвязь между распределительным валом и коленчатым валом чрезвычайно важна для интеграции трансмиссии автомобиля и определенно не должна недооцениваться.По сути, они запускают и завершают цикл двигателя — от такта впуска до такта выпуска — поддерживая идеальную гармонию различных механических процессов каждого цикла за счет их ременного соединения. Они могут показаться похожими на обработанные стальные заготовки, но они образуют одно из самых важных партнерских отношений с трансмиссией транспортного средства.

.