Коленчатый вал двигателя

 

Коленчатый вал двигателя воспринимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, передаваемые шатунами, и преобразуем их в крутяший момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя.

Коленчатые валы двигателя изготовляются штамповкой из средне углеродистых легированных сталей и литьем из модифицированного магнием чугуна в зависимости от конструктивных и технологических  особенностей коленчатых валов.

Устройство коленчатого вала 

Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, к которым крепятся противовесы (могут быть отлитыми как одно целое с налом) переднего конца коленчатого вала, на котором имеются посадочный поясок крепления газораспределительного зубчатого колеса и шкива. На заднем конце коленчатого вала имеется маслоотражательный гребень, маслосгонная резьба и фланец (может отсутствовать) для крепления маховика.

В торце имеется гладкое отверстие иод подшипник дли опоры ведущего вала коробки передач. В коренных шейках для масляных каналов выполнены отверстия пол углом к пустотелым шатунным шейкам, гле масло дополнительно очищается под действием центробежных сил.

Форма коленчатого вала

Форма коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы и тактностъю двигателя. В большинстве случаев применяют полноопорные коленчатые валы, т.к. каждая шатунная шейка расположена между коренными. Для повышения износостойкости поверхностный слой коренных и шатунных шеек подвергают закалке на глубину 3—4 мм с нагревом ТВЧ. После термической обработки шейки валов, проводят шлифование шеек и полируют. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек. Перед капитальным ремонтом двигателя проводят исследование дефектов коленчатого вала. После чего составляют технологическую последовательность ремонта по устранению дефектов коленчатого вала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коленчатые валы двигателя:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — двигателя ЯМЗ — 236; в — КамАЗ-740; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловитель; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5— масло отражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8  — щека; 9 — гайка; 10 и 15 — съемные противовесы; 11 —  распрелелтельное зубчатое колесо;  12— установочный штифт; 13 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 — винт: 16 — шпонка; А — величина перекрытия шеек.

Назначение и устройство коленчатого вала – понятными словами о детали

Даже непрофессиональный механик в двух словах знает назначение и устройство коленчатого вала, так как он является очень важным конструктивным элементом двигателя внутреннего сгорания. Именно в его функции входит воспринимать возвратно-поступательные движения поршней и передавать их в виде крутящего момента вспомогательным агрегатам, а также ротору тягового генератора.

Назначение и устройство коленчатого вала – основные узлы

Зная, для чего нужен коленвал, можно утверждать, что на него в процессе работы воздействуют и крутящие, и изгибающие силы, поэтому для того чтобы он не вышел из строя раньше заданного времени, его износостойкость должна быть высокой. Именно с этой целью такие детали чаще всего изготавливают из высокопрочных легированных сталей, еще встречаются и литые коленчатые валы, изготовленные из высокопрочного чугуна и закаленные токами высокой частоты. Коленвалы бывают без противовесов и с двойным противовесом.

Расположена эта деталь непосредственно в двигателе автомобиля, и его конструкция напрямую зависит от движка. Однако, несмотря на это, в конструкциях абсолютно всех коленчатых валов наблюдается много общего. Так из чего состоит коленвал? В качестве опоры выступают коренные шейки, в основном, применяется конструкция с четырьмя опорами, но встречаются и трехопорные. В шестицилиндровых двигателях расположены валы, у которых семь опор. Для того чтобы деталь была уравновешена, необходим противовес, а если диаметры цилиндров небольшие, тогда применяется одинарный противовес. Благодаря им обеспечивается плавная работа всего двигателя.

Из чего состоит коленвал – вспомогательные механизмы

Выяснив, для чего служит коленчатый вал и какие силы на него действуют, становится понятным, почему сопряжения между щеками и шатунными шейками делаются немного закругленными, это предотвращает преждевременное разрушение. Между двумя щеками располагается шатунная шейка, которая называется коленом, ее предназначение – обеспечивать равномерность воспламенения, уравновешенность движка, минимальные изгибающие моменты и крутильные колебания.

Подшипники скольжения обеспечивают вращение шатунов и коленвала в опорах. На крайней или же средней коренной шейке устанавливается упорный подшипник скольжения, в его задачи входит предотвращение осевых перемещений детали. Учитывая количество деталей, которые должны четко работать все вместе, нетрудно догадаться, как тщательно балансируется эта деталь в процессе изготовления, но все равно иногда обнаруживается дисбаланс, правда, происходит это еще на этапе испытаний, и в продажу такой агрегат не попадет.

Как работает коленвал – взгляд изнутри

Принцип работы коленчатого вала заключается в следующем. В момент максимального удаления поршня щеки и шатун коленвала вытягиваются в одну линию. В это время в цилиндрах начинает гореть топливо, и, соответственно, выделяются горючие газы, которые перемещают поршень по направлению к коленвалу. Вместе с ним также перемещается и шатун, нижняя головка которого поворачивает относительно своей оси коленчатый вал. Как только он развернется на 180°, шатунная шейка начинает движение в обратном направлении, таким образом, перемещается и поршень.

Получается следующая картина: поршень равномерно то удаляется, то приближается к детали, крайние точки поршня называются «мертвыми», так как в этих положениях его скорость равна нулю. Таким образом, мы разобрались, как работает коленчатый вал.

Немаловажную роль играет и система смазки в детали. От общей магистрали к опорам коренных шеек обеспечивается подвод масла, которое подается под давлением. Далее по специальным каналам, расположенным в щеках, это масло подается к шатунным шейкам. Благодаря масляной пленке, повышается износостойкость данных элементов. Кроме того, благодаря давлению масла можно проверить, нуждаются ли шейки коленчатого вала в замене. Определившись, для чего нужен коленчатый вал, можно смело утверждать, что он занимает одну из ведущих позиций среди деталей двигателя.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Из чего состоит коленчатый вал

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

Устройство коленчатого вала

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

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

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

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

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

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

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

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

Принцип действия коленчатого вала

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

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

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

Процесс смазки коленчатого вала

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

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

Что такое коленвал

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

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

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

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

Для чего нужен коленчатый вал

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

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

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

Из чего состоит коленчатый вал

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

Рабочие компоненты коленвала:

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

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

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

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

Для чего нужен датчик коленвала

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

Встречаются датчики следующих видов:

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

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

Читайте также: Признаки неисправности датчика положения коленвала.

Видео на тему

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

Содержание

История [ править | править код ]

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

Основные элементы коленчатого вала [ править | править код ]

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

Размеры коленчатых валов [ править | править код ]

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

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

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

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

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

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

Стальные коленчатые валы [ править | править код ]

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

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

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

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

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

Чугунные коленчатые валы [ править | править код ]

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

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

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

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

Механическая обработка коленчатых валов [ править | править код ]

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

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

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

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

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

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

Неисправности [ править | править код ]

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

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

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

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

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

Конструкция коленчатого вала

Конструкция и размеры коленчатого вала зависят от числа и расположения цилиндров двигателя, числа коренных и шатунных шеек, размещения шатунов, равномерности чередования рабочих ходов и уравновешенности.

Коленчатые валы могут быть как целые, так и составные. Последние применяют в случае использования подшипников качения в качестве шатунных и коренных подшипников.

Коленчатый вал состоит из следующих элементов: переднего конца вала, шатунных и коренных шеек, противовесов и хвостовика.

На коленчатом валу обычно располагаются маховик, ведущая распределительная шестерня, шкив привода вентилятора, гаситель крутильных колебаний, маслоотражатели и другие второстепенные детали.

Общая длина кривошипа, а также размеры составляющих его элементов (коренная и шатунные шейки и щеки) зависят от минимального расстояния между осями двух соседних цилиндров.

В быстроходных дизелях и некоторых карбюраторных двигателях число коренных подшипников коленчатого вала на единицу больше числа колен. Карбюраторные двигатели часто имеют непол-ноопорные коленчатые валы. В «этом случае между двумя коренными подшипниками располагается по два колена, вследствие чего сокращается длина коленчатого вала и габаритные размеры двигателя.

Чтобы повысить жесткость таких коленчатых валов на изгиб, увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, уменьшают их длину и увеличивают толщину щек. В V-образных двигателях применяют полноопорные коленчатые валы.

Современные четырехцилиндровые карбюраторные двигатели с рядным расположением цилиндров обычно имеют три или пять коренных подшипников, а восьмицилиндровые V-образные двигатели — только пять коренных подшипников. Восьмицилиндровые дизели чаще делают с пятью коренными подшипниками. Шестицилиндровые карбюраторные двигатели могут иметь четыре и семь, а дизели — только семь коренных подшипников.

В подавляющем большинстве случаев коленчатые валы изготовляют цельными.

Исходя из условия равномерности чередования вспышек угол между кривошипами вала четырехтактного однорядного двигателя должен быть равен 720°/£ (где i— число цилиндров). Угол между кривошипами двухтактного двигателя согласно тому же условию должен быть 360°/£. При определении порядка работы двигателя из всех возможных вариантов выбирают порядок, при котором вспышки совершаются поочередно в цилиндрах наиболее удаленных друг от друга. Такой порядок работы несколько улучшает условия, в которых находятся коренные подшипники, и препятствует проникновению отработавших газов из одного цилиндра в другой.

Ниже рассматриваются конструктивные элементы коленчатого вала.

Передний конец коленчатого вала имеет ступенчатую форму, что необходимо для установки на нем шкива привода вентилятора, маслоотражающего устройства, распределительной шестерни и в некоторых случаях гасителя крутильных колебаний, который обычно объединяют в один узел со шкивом вентилятора. Все устройства и детали, расположенные на переднем конце коленчатого вала, стягивают болтом, ввернутым в его торец, или гайкой, навернутой на конец коленчатого вала. При установке коленчатого вала в подшипниках качения на его переднем конце должно быть предусмотрено место для устройства, при помощи которого масло подается в коленчатый вал.

Коренные шейки коленчатого вала выполняют одинакового диаметра. Для фиксирования коленчатого вала от осевых перемещений служит одна из крайних или средняя шейка. Упорные подшипники у большинства двигателей (у дизелей в особенности) располагают со стороны маховика. В некоторых двигателях упорные подшипники устанавливают со стороны механизма газораспределения или у среднего коренного подшипника. При цепном приводе желательно упорный подшипник располагать со стороны переднего конца вала, так как при перекосах условия работы цепи ухудшаются.

Для смазки коренных шеек масло подается из общей масляноймагистрали,расположенной в блок-картере, по каналам в стенках верхней части картера со стороны малонагруженной половины вкладыша.

Щеки коленчатого вала могут быть различной формы: призматические овальные и круглые.* — R .Чем больше перекрытие шеек, тем больше жесткость и прочность щеки. При этом можно уменьшить толщину щеки без увеличения ее ширины. Величина перекрытия шеек зависит от отношения хода поршня к диаметру цилиндра и диаметра шеек.

Переходы (галтели) от щек к коренным и шатунным шейкам во избежание возникновения больших концентраций напряжения выполняют радиусом около (0,035—0,08) d. Для уменьшения опорной поверхности шейки галтель в некоторых конструкциях состоит из двух-трех сопряженных дуг различных радиусов гг, г2, г3 .

Утолщение щек без увеличения длины двигателя ведет с одной стороны к повышению жесткости кривошипа, и с другой — к уменьшению ширины подшипников. При этом ширина подшипника не должна быть меньше 0,25 d.

При наличии на коленчатом валу противовесов форма щек усложняется.

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил и моментов, вызываемых этими силами. Первые возникают от неуравновешенных масс колена вала. Для уменьшения массы противовесы следует конструировать так, чтобы их центр тяжести располагался на возможно большем расстоянии от оси коленчатого вала. Масса противовеса составляет 70—80%суммарноймассывращающихсячастей.Противовесыо бычно отковывают или отливают как одно целое со щеками. Толщина противовеса не должна превышать толщины щеки, чтобы приремонте шейки коленчатоговаламожнобыло шлифовать.

В некоторых коленчатых валах сложной конструкции для упрощения их штамповки противовесы изготовляют отдельно. В этом случае противовесы к щекам крепятся специальными болтами 1 или шпильками 2 . Для фиксации головки болтов приваривают к противовесам.

Число и установочный угол противовесов определяют из динамического расчета.

В двигателях с кривошипно-камерной схемой газообмена противовесы, заполняя кривошипную камеру, уменьшают вредное пространство и способствуют созданию требуемого давления продувочного воздуха.

Шатунные шейки коленчатых валов обычно имеют меньший диаметр, чем коренные. При увеличении диаметра шатунной шейки увеличивается нижняя головка шатуна, что ведет к возрастанию вращающихся масс. При уменьшении длины шатунной шейки повышается удельная нагрузка, вследствие чего ухудшаются условия работы масляной пленки. Для уменьшения массы шатунные шейки часто высверливают.

Масло к шатунным шейкам подводится от коренных шеек по просверленным в валу каналам или запрессованным трубкам (в случае полых шеек).

Хвостовик (задний конец) коленчатого вала обычно имеет фланец для установки маховика. При наличии гидравлического сцепления роль маховика играет корпус сцепления. Задний конец коленчатого вала уплотняется с помощью отражательных колец вместе с фетровыми или резиновыми кольцами и винтовой нарезкой на валу, имеющей направление, обратное направлению вращения коленчатого вала.

Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами. Отверстия под болты располагаются несимметрично, чем достигается установка маховика в строго определенном положении.

В торце фланца имеется отверстие для установки подшипника первичного вала коробки передач.

Устройство коленчатого вала

Что такое коленчатый вал и из чего он состоит?

Коленчатый вал – это важная часть двигателя внутреннего сгорания, потому как он преобразует возвратно-поступательные движения поршней в крутящий момент. Устройство коленчатого вала следующее: щёки, шатунные и коренные шейки, противовесы, хвостовик, фланец.

Опора коленчатого вала – коренные шейки. В классических четырехцилиндровых двигателях коленвалы с пятью опорами. Конструкция из трех опор применяется редко, потому как не такая прочная. Семиопорные валы имеют шестицилиндровые двигатели. Обычно в блоках цилиндров с небольшим диаметром цилиндра применяют коленвалы с одинарным противовесом. Во время изготовления и ремонта поверхность коренных и шатунных шеек тщательно полируется.

Виды коленвалов

Различают коленвалы с двойными противовесами и без них. Коленвал должен быть износостойким, иметь низкую массу, уравновешен, иметь точную обработку. Изготавливаются коленчатые валы из высокопрочной легированной стали. Также бывают литые коленвалы из высокопрочного чугуна, которые закаляются токами высокой частоты. Также бывают полые коленвалы.

Как работает коленчатый вал?

На коленвал воздействуют изгибающие и скручивающие силы в процессе работы. Чтобы не было преждевременного разрушения сопряжение между шатунными шейками и щеками делают слегка закругленным. Если двигатель работает нормально, то коренные и шатунные шейки коленчатого вала постепенно изнашиваются, как и при скольжении подшипников.

Создается тонкая масляная пленка, благодаря подачи масла под давлением. Через некоторое время зазор между вкладышем и шейкой станет больше, уменьшится давление и снизится качество масляной пленки. Износ увеличивается, шейка с большим усилием задевает вкладыш, давление уменьшается снова и теперь работа невозможна, потому что из-за излишнего трения повышается температура, шейка сцепляется с вкладышем и он проворачивается.

Проверить, износились ли шейки коленчатого вала можно благодаря давлению масла в масляной магистрали на максимальных и минимальных оборотах прогретого двигателя. Между шейками и вкладышами на разобранном двигателе с помощью пластмассовой проволоки можно измерить зазор. Чем меньше зазор, тем деформация больше. В зависимости от конструкции двигателя на хвостовик коленвала устанавливается шкив, демпфер крутильных колебаний, звёздочка привода распредвала, вспомогательных и балансирных валов.

Коленчатый вал из чего состоит

Из чего состоит коленчатый вал?

Коленчатый вал – это важная часть двигателя внутреннего сгорания, потому как он преобразует возвратно-поступательные движения поршней в крутящий момент.

Виды коленвалов

Различают коленвалы с двойными противовесами и без них. Коленвал должен быть износостойким, иметь низкую массу, уравновешен, иметь точную обработку. Изготавливаются коленчатые валы из высокопрочной легированной стали. Также бывают литые коленвалы из высокопрочного чугуна, которые закаляются токами высокой частоты. Также бывают полые коленвалы.

Устройство коленчатого вала следующее: щёки, шатунные и коренные шейки, противовесы, хвостовик, фланец.

Опора коленчатого вала – коренные шейки. В классических четырехцилиндровых двигателях коленвалы с пятью опорами. Конструкция из трех опор применяется редко, потому как не такая прочная. Семиопорные валы имеют шестицилиндровые двигатели.

Обычно в блоках цилиндров с небольшим диаметром цилиндра применяют коленвалы с одинарным противовесом. Во время изготовления и ремонта поверхность коренных и шатунных шеек тщательно полируется.

Как работает коленчатый вал?

На коленвал воздействуют изгибающие и скручивающие силы в процессе работы. Чтобы не было преждевременного разрушения сопряжение между шатунными шейками и щеками делают слегка закругленным. Если двигатель работает нормально, то коренные и шатунные шейки коленчатого вала постепенно изнашиваются, как и при скольжении подшипников.

Создается тонкая масляная пленка, благодаря подачи масла под давлением. Через некоторое время зазор между вкладышем и шейкой станет больше, уменьшится давление и снизится качество масляной пленки. Износ увеличивается, шейка с большим усилием задевает вкладыш, давление уменьшается снова и теперь работа невозможна, потому что из-за излишнего трения повышается температура, шейка сцепляется с вкладышем и он проворачивается.

Проверить, износились ли шейки коленчатого вала можно благодаря давлению масла в масляной магистрали на максимальных и минимальных оборотах прогретого двигателя. Между шейками и вкладышами на разобранном двигателе с помощью пластмассовой проволоки можно измерить зазор.

Чем меньше зазор, тем деформация больше. В зависимости от конструкции двигателя на хвостовик коленвала устанавливается шкив, демпфер крутильных колебаний, звёздочка привода распредвала, вспомогательных и балансирных валов.

Смотрите также:

Toyota TF107

Что такое типтроник в автомобиле?

Послевоенное возрождение

Обзор жилого модуля для пикапа Lance Ttruck 650

Что понимается под тормозным путем?

Toyoda Spinning and Weaving Company

Коленвал как один из важнейших узлов двигателя автомобиля + видео

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) сам по себе не может стронуть с места автомобиль, потому что поршни способны только на поступательное движение, которое должно быть преобразовано через коленвал в крутящий момент, обязательный для трансмиссии. Иными словами, последний служит передачей между ДВС и ведущими колесами, если не принимать во внимание ряд других узлов и механизмов.

Как известно, гениальность – в простоте, и коленвал является ярким тому примером, так как устройство данного автомобильного узла не отличается сложностью, а эффективность его чрезвычайно высока. Именно этот элемент кривошипно-шатунного механизма, выполненный из стали или чугуна, несет на себе основную нагрузку вращения колес, передавая им энергию двигателя. Составлен вал из ряда колен (число их соответствует числу цилиндров ДВС), каждое из которых состоит из двух щек и соединяющей их шатунной шейки. Между собой колена связаны коренными шейками, снабженными одноименными подшипниками.

Преобразование поступательного движения в крутящее происходит за счет того, что оси шеек, соединенных через подшипники с шатунами, не совпадают с осью вращения всего вала. К слову, во избежание возникновения центробежных сил во время работы узла щеки с противоположной стороны от шатунных шеек утяжелены противовесами. Таково устройство коленчатого вала в целом, если не рассматривать маховик, устанавливаемый на одном конце узла, и соединение через ведомый диск с коробкой передач на другом конце.

Как работает коленчатый вал двигателя

Итак, в камерах двигателя внутреннего сгорания, после воспламенения нагнетенного туда горючего, образуются газы, которые, расширяясь, толкают поршни. Те, в свою очередь, оказывают воздействие на присоединенные к ним шатуны через кинематическую пару (бронзовая втулка и палец, тончайший зазор между ними заполнен маслом, подающимся сквозь отверстие во втулке). Шатун нижней головкой через подшипник соединен с шейкой колена, расположенного на валу, и каждое движение поршня, таким образом, проворачивает весь коленчатый вал двигателя.

Чтобы крутящий момент был передан на трансмиссию без ослабления, каждую коренную шейку охватывает специальный подшипник коленвала, состоящий из двух половинок, установленных внутри крышек картера. В последнем предусмотрены ячейки для вращающихся колен, с отверстиями для шатунов в верхней части и поддоном для масла в нижней. Между ячейками, по числу опорных шеек, располагаются подшипники, у каждого вместо элементов качения с внутренней стороны имеется канавка для масла.

Чтобы масло не вытекало из картера, на оба конца вала устанавливаются сальники, которые также имеются с каждой стороны от опорных подшипников.

Шестерня коленвала и ее значение

Когда картер полностью собран, снаружи устанавливается сальник, а затем – шестерня коленвала. Необходима она для того, чтобы через зубчатый ремень или непосредственно через шестерню распределительного вала происходила его синхронизация с работой коленчатого вала. В свою очередь распредвал посредством установленных на нем кулачков с определенной периодичностью открывает и закрывает клапаны газораспределительного механизма (ГРМ). Это необходимо для своевременной подачи в цилиндры ДВС топлива и отвода газов после его сгорания.

Если используется ременная передача, она попутно охватывает шкив насоса охлаждающей жидкости. К слову, натяжение ремня должно быть строго отрегулировано, для этого предусмотрен специальный ролик. Если у шестерни вдруг обнаружится люфт, проверьте, насколько надежно сидит в своем гнезде шпонка коленвала. Даже после того, как последняя будет вынута, шестерня при натянутом ремне должна сидеть достаточно плотно. Если люфт продолжается, значит, произошла деформация посадочного места, и не остается ничего другого, кроме как поменять вал. То же самое, если разбивает гнездо под шпонку.

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.

Другие материалы по теме:

Устройство коленчатого вала

Коленчатый вал – это важная часть двигателя внутреннего сгорания, потому как он преобразует возвратно-поступательные движения поршней в крутящий момент. Устройство коленчатого вала следующее: щёки, шатунные и коренные шейки, противовесы, хвостовик, фланец.

Опора коленчатого вала – коренные шейки. В классических четырехцилиндровых двигателях коленвалы с пятью опорами. Конструкция из трех опор применяется редко, потому как не такая прочная. Семиопорные валы имеют шестицилиндровые двигатели. Обычно в блоках цилиндров с небольшим диаметром цилиндра применяют коленвалы с одинарным противовесом. Во время изготовления и ремонта поверхность коренных и шатунных шеек тщательно полируется.

Виды коленвалов

Различают коленвалы с двойными противовесами и без них. Коленвал должен быть износостойким, иметь низкую массу, уравновешен, иметь точную обработку. Изготавливаются коленчатые валы из высокопрочной легированной стали. Также бывают литые коленвалы из высокопрочного чугуна, которые закаляются токами высокой частоты. Также бывают полые коленвалы.

Как работает коленчатый вал?

На коленвал воздействуют изгибающие и скручивающие силы в процессе работы. Чтобы не было преждевременного разрушения сопряжение между шатунными шейками и щеками делают слегка закругленным. Если двигатель работает нормально, то коренные и шатунные шейки коленчатого вала постепенно изнашиваются, как и при скольжении подшипников.

Создается тонкая масляная пленка, благодаря подачи масла под давлением. Через некоторое время зазор между вкладышем и шейкой станет больше, уменьшится давление и снизится качество масляной пленки. Износ увеличивается, шейка с большим усилием задевает вкладыш, давление уменьшается снова и теперь работа невозможна, потому что из-за излишнего трения повышается температура, шейка сцепляется с вкладышем и он проворачивается.

Проверить, износились ли шейки коленчатого вала можно благодаря давлению масла в масляной магистрали на максимальных и минимальных оборотах прогретого двигателя. Между шейками и вкладышами на разобранном двигателе с помощью пластмассовой проволоки можно измерить зазор. Чем меньше зазор, тем деформация больше. В зависимости от конструкции двигателя на хвостовик коленвала устанавливается шкив, демпфер крутильных колебаний, звёздочка привода распредвала, вспомогательных и балансирных валов.

Нашли ошибку? Выделите текст мышью и нажмите Ctrl+EnterБыла ли эта информация полезной? Серьезная нагрузка направлена на коленчатый вал, имеющая сложный характер, складывается из сил давления газов, центробежных и инерционных сил, спорВместе с коленчатым валом дизеля существует выполненный с ним фланец, к которому крепится амортизатор.Каковы основные функции коленчатого вала, конструктивные особенности?Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленвала, шатуна, крейцкопфаВал коленчатый ямз 236 изготавливается на Ярославском моторном заводе или же его крупных представителях, как например ОАО “Автодизель”.Насколько важна балансировка коленчатого вала?ЗМЗ 402 коленчатый вал производится на Заволжском моторном заводе и имеют высокие гаранты качества.Зачем нужен датчик частоты вращения коленвалаКак правило, нужная частота вращенияПоказать еще

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 ✅

Коленчатый вал — обзор | ScienceDirect Topics

На рисунке 6 показано поперечное сечение впускного коллектора. Угол дроссельной заслонки регулирует массовый расход воздуха в коллектор. Дизельные двигатели либо не дросселируются, либо очень умеренно дросселируются в некоторых рабочих точках, чтобы обеспечить достаточную рециркуляцию выхлопных газов. Массовый расход воздуха из коллектора в цилиндры, ma, out, зависит от уровня давления во впускном коллекторе, p _м (и давления в цилиндре, p _c ).Чтобы правильно управлять соотношением воздух-топливо λ в переходных режимах, впрыскиваемое количество топлива должно быть адаптировано к массовому расходу воздуха в цилиндр ma, out, а не к массовому расходу воздуха во впускной коллектор ma, в,.

РИСУНОК 6. Поперечный разрез впускного коллектора.

Колебаниями давления во впускном коллекторе пренебречь (усредненная модель). Изменение массового расхода воздуха m.a, in приводит к замедленному изменению давления в коллекторе p _m .Применимое дифференциальное уравнение выводится из энергетического равновесия: изменение внутренней энергии воздушной массы во впускном коллекторе равно сумме входящих и исходящих потоков энергии плюс баланс изменений энергии газа из-за смещения работа пВ . Если ввести удельную внутреннюю энергию u = U / m и удельную энтальпию h = H / m , дифференциальное уравнение принимает вид:

(7) ddt (ma, inuin) = м.a, inuin − ma, outuout + paV.in − pmV.out

Использование коэффициентов удельной теплоемкости c _v = ∂ u / ∂ϑ и c _p = ∂ h / ∂ϑ, показатель адиабаты κ = c _p / c _v , газовая постоянная R , а также плотность воздуха ρ = м / V , получаем следующее уравнение для изменения давления:

(8) п.m = κRϑaVm (m.a, in − ϑmϑam.a, out)

Трудно измерить массовый расход воздуха из коллектора в цилиндр, m.a, out ,. Поскольку динамический отклик ma, out намного быстрее, чем динамический отклик давления в коллекторе p _m , в справочной таблице должно учитываться только статическое поведение ma, out f ₁ ( n , p _m ) (рис.7). Массовый расход воздуха m.a, out, зависит от частоты вращения двигателя n и давления в коллекторе p _m при стационарной работе, где производные равны n.= 0 и pˆ.m = 0:

РИСУНОК 7. Динамическая модель впускного коллектора.

(9) ma, out * = ma, outϑmϑa = f1 (n, pm)

Изменение давления во впускном коллекторе определяется по формуле:

(10) pm = 1τ (ma, in − f1 (n, pm))

с постоянной времени интегрирования τ:

(11) τ = VmκRϑa

Постоянная времени интегрирования зависит от рабочего состояния двигателя. На одном тестовом двигателе оно варьируется от 21 мс до 740 мс. Сравнение измеренного и рассчитанного давления в коллекторе и частоты вращения двигателя n показано на рис.8. Процесс преобразования энергии чрезвычайно сложен и очень нелинейен. В упрощенном подходе стационарная зависимость крутящего момента сгорания T _comb от давления во впускном коллекторе и скорости двигателя должна быть представлена ​​второй нелинейной справочной таблицей f ₂ ( n , p _м ), которые можно измерить во всех рабочих точках двигателя. Динамическое поведение отдельно рассматривается комбинацией времени запаздывания первого порядка T l, e и мертвого времени T _{d, e} .

РИСУНОК 8. Сравнение измеренного и рассчитанного давления в коллекторе.

Обе постоянные времени изменяются обратно пропорционально частоте вращения двигателя.

Баланс крутящего момента на коленчатом валу составляет

(12) 2πJdndt = Tcomb − Tload

Двигатель с разомкнутым сцеплением (т. Е. Без трансмиссии) имеет момент инерции в диапазоне:

J = 0,15… 0,30 кг / м2

Вводя нормированные переменные, получаем:

(13) ︸Tj2π · J · n0T0 · d (n / n0) dt = TcombT0 − TloadT0

с постоянной времени,

(14) Tj = 2πJ · n0T0

При максимальном выходном крутящем моменте T ₀ и частоте вращения двигателя n ₀ :

J = 0.3 кг / м ³

n ₀ = 6000 об / мин

T ₀ = 300 Нм

Постоянная времени T J = _{с . При разгоне с низких оборотов двигателя с максимальным крутящим моментом момент инерции J на порядок меньше, однако T J на порядок больше при высоких оборотах двигателя и минимальном выходном крутящем моменте (e .г., при движении накатом). Момент нагрузки включает трение, вспомогательные приводы и возмущения. Полная модель установки для управления частотой вращения холостого хода показана на рис. 9. Для конструкции контроллера две карты: f 1 ( n , p m ) и f 2 ( n , p m ) линеаризованы в рабочей точке холостого хода ma, 0, n0, pm, 0. Представляем дифференциалы первого порядка:}

РИСУНОК 9.Блок-схема регулирования холостого хода.

(15) FN1 = ∂f1∂n | n = n0FN2 = ∂f2∂n | n = n0FP1 = ∂f1∂pm | pm = pm, 0FP2 = ∂f2∂pm | pm = pm, 0

и разность переменных, получаем:

(16) Δm.a, out * ma, 0 = FN1n0m.a, 0Δnn0 + FP1pm, 0m.a, 0Δpmpm, 0

(17) ΔTcomb * T0 = FN2n0T0Δnn0 + FP2pm, 0T0Δpmpm, 0

Дифференциальное уравнение из модели многообразия, Ур. (10) преобразуется по Лапласу и в сочетании с уравнением (16) принимает следующий вид:

(18) с · τn · ΔPmpm, 0 = −FN1n0m.a, 0ΔNn0 − FP1pm, 0m.a, 0ΔPmpm, 0 + ΔM.a, дюйм.a, 0

Входящий воздушный поток ΔM.a, in служит управляющим входом Δ U . Уравнение (17) также преобразовано по Лапласу и расширено на время задержки двигателя и времени задержки:

(19) ΔTcombT0 = FN2n0T0e − sTd, esTl, eΔNn0 + FP2pm, 0T0e − sTd, e1 + sTl, eΔPmpm, 0

Это теперь вставлен в баланс крутящего момента, уравнение. (13). Пренебрегая возмущающим моментом нагрузки T _load для целей управления, получаем:

(20) sTJ · ΔNn0 = e − sTd, e1 + sTl, e (FN2n0T0ΔNn0 + FP2pm, 0T0ΔPmpm, 0) Анализ устойчивости модели установки и конструкции контроллера теперь должен выполняться без учета постоянных времени T _{d, e} и T _{l, e} .Последующий подход упрощается до модели линейного пространства состояний второго порядка:

(21) S · [ΔPmpm, 0ΔNn0] = ︸A¯ [−FP1τnpm, 0m.a, 0 − FN1τnn0m.a, 0FP2Tjpm, 0T0FN2Tjn0T0] · [ Pmpm, 0ΔNn0] + ︸B¯ [1τn0] · ΔUm.a, 0

Управление пространством состояний с пропорциональной обратной связью может быть выполнено, например, путем размещения полюсов. Добавлена ​​дополнительная интегральная обратная связь, чтобы компенсировать смещения из-за возмущающих нагрузок. Вся система показана на рис. 9. На рис. 10 показан входной критический возмущающий сигнал от привода, который поступает одновременно с возмущающим моментом.Видно лишь очень незначительное снижение частоты вращения двигателя. Аналогичным образом может осуществляться регулирование холостого хода дизельных двигателей. По сравнению с двигателями SI есть два основных отличия:

РИСУНОК 10. Помехи, поступающие от водителя, и одновременное переключение передач в положение движения как возмущающая нагрузка.

1.

Впускной коллектор не дросселируется, поэтому двигатель получает максимально возможный массовый расход воздуха m.a в каждой рабочей точке.

2.

При непосредственном впрыске топлива время задержки T _{l, e} может быть значительно сокращено.

Эти две точки упрощают конструкцию управления. Сложность может заключаться в турбонаддуве, который вводит значительную временную задержку для реакции массового расхода воздуха m.a на переходные процессы управляющего входа.

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал? |

Двигатель — это самая важная часть всех транспортных средств, которая помогает двигать транспортное средство.Двигатель состоит из разных компонентов. Коленчатый вал и поршень являются основными частями поршневых двигателей. Без этих двух жизненно важных частей поршневые двигатели не могут работать.

В поршневом двигателе поршень напрямую соединен с коленчатым валом через шатун. Кривошип известен как основа двигателя внутреннего сгорания. Он отвечает за преобразование линейного движения поршня во вращательное движение. Он работает согласно движению поршня вверх и вниз.В этой статье мы подробно рассмотрим коленчатый вал.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал — это механическое оборудование, которое преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение . Коленчатый вал соединяется с поршнем через шатун. Основная задача этого шатуна — принимать возвратно-поступательное движение поршня и передавать его на коленчатый вал.

Когда коленчатый вал приводится в движение шатуном, он преобразует это движение во вращательное движение и вращает маховик, который дополнительно перемещает колеса транспортного средства.

Без кривошипа поршневой двигатель не может передавать возвратно-поступательное движение поршня на приводной вал. Проще говоря, поршневой двигатель не может перемещать автомобиль без коленчатого вала.

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме. Он расположен внутри блока двигателя. Кривошип входит в состав движущихся компонентов двигателя внутреннего сгорания. У него много шатунов и кривошипов. Шатун двигателя соединяется с кривошипом через эти шатуны и кривошипы.

Разные двигатели завершают энергетический цикл при разном числе оборотов коленчатого вала.Например, двухтактный двигатель завершает энергетический цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает энергетический цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.

Коленчатые валы могут быть сварными, полуавтоматическими или неразъемными. Этот компонент двигателя присоединяет выходную секцию двигателя к входной секции.

Кривошип действует как звено, которое передает выходную мощность в виде кинетической энергии вращения — поршень соединяется с центром проворачивания через шатун.Коленчатый рычаг позволяет поршню вращать коленчатый вал, чтобы произвести мощность для движения транспортного средства.

Работа коленчатого вала

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме. Кривошип имеет шатунные шейки и кривошипы, которые соединены с шатунами. Он имеет гаситель колебаний, уменьшающий усилие на кривошипе.

Кривошип имеет противовес, который используется для уменьшения изгибающей нагрузки на кривошип. Коленчатый вал четырехтактного двигателя работает следующим образом:

• Когда поршень двигателя перемещается из ВМТ в НМТ (ход вниз), он передает свое движение на коленчатый вал через шатун.
• Кривошип дополнительно преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение и передает его на распределительный вал.
• Когда распределительный вал получает вращательное движение, он открывает впускной клапан, и топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания.
• Когда камера сгорания заполняется топливовоздушной смесью, поршень перемещается вверх (из НМТ в ВМТ) и сжимает смесь. Во время этого процесса распределительный вал закрывает как впускные, так и выпускные клапаны. По завершении процесса сжатия завершается и первый оборот коленчатого вала.
• В конце процесса сжатия происходит процесс воспламенения.
• Тепло, выделяемое сжатой смесью в процессе воспламенения, заставляет поршень двигаться вниз. Этот ход известен как силовой удар. Во время опускания этого поршня поршень снова передает свое возвратно-поступательное движение на шатун, который затем отправляет его на коленчатый вал.
• Один конец кривошипа соединяется с маховиком. Когда кривошип воспринимает движение поршня, он передает это движение на маховик.Маховик сохраняет это движение и далее приводит в движение колеса автомобиля.
• После рабочего хода поршень движется вниз для выпуска выхлопных газов. Во время этого процесса распределительный вал воспринимает движение поршня за счет кривошипа и открывает выпускной клапан, в то время как впускной клапан остается закрытым. Поршень выталкивает выхлопные газы из камеры сгорания.
• После такта выпуска завершаются два оборота кривошипа, а также один цикл мощности 4-тактного двигателя.После этого весь цикл повторяется.

Для лучшего понимания представьте, что ваши ноги крутят педали на велосипеде. В этом примере представьте, что педали — это шатун, а ваши ноги — это поршни. Когда вы толкаете поршень, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Знаете ли вы: как работает шатун?

Конструкция коленчатого вала

Следующие материалы используются для изготовления коленчатого вала:

• Чугун
• Углеродистая сталь
• Сталь, микролегированная ванадием
• Кованая сталь

Шатуны могут быть собраны из различных частей или выполнены в виде неразъемной (монолитной).

Монолитный тип кривошипов самый популярный во всем мире. Однако некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют коленчатые валы в сборе.

Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или высокопрочной стали. Сварные агрегаты отливают из стали. Этот экономичный метод используется для недорогих производственных двигателей с разумной нагрузкой. Процесс ковки обладает отличной прочностью. Поэтому процесс ковки известен как предпочтительный процесс изготовления коленчатых валов.

Процесс литья и ковки кривошипа

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 с ванадием 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.

Детали коленчатого вала

Основные части коленчатого вала приведены ниже:

1. Главный журнал
2. Шкив коленчатого вала
3. Масляные проходы
4. Балансировочное отверстие
5. Противовес
6. Смазка коленчатого вала

1) Главный журнал

Коренная шейка подшипника прикреплена к блоку двигателя. Этот блок двигателя вращается вокруг этого журнала. Все шейки коленчатого вала закаленные, округлые и гладкие.Основная шейка фиксируется в седле, где будет размещена сменная вкладыша подшипника .

Подшипник мягче по сравнению с коренными шейками, и они могут измениться при износе. Конструкция подшипников позволяет улавливать небольшой объем загрязнений (если они есть), чтобы предотвратить повреждение коленчатого вала.

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

Цепь двигателя проходит по масляной пленке. Эта масляная пленка проталкивается в зазор между подшипником и шейкой через отверстия седла коленчатого вала и соединительные отверстия вкладыша подшипника.При достаточной подаче масла и давлении подшипники и шейки не соприкасаются.

2) Цапфа шатуна

Шатунная шейка смещена от оси вращения и соединена с большим концом штока поршня. Он также широко известен как шатунный подшипник 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

Контакт металл-металл — враг эффективных двигателей; Шатунная шейка и основная шейка движутся по масляной пленке, которая собирается на поверхности подшипника.
Смазывать основные опорные подшипники несложно. Прохождение масла от блока цилиндров 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 из отверстия в шейке шатуна.
Канавки в основных подшипниках штока сливают масло под действием вращающейся центробежной силы 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 устанавливаются между обработанной поверхностью перемычки и седлом коленчатого вала, чтобы поддерживать небольшой заданный зазор и минимизировать боковое смещение, доступное для коленчатого вала. Это расстояние, на котором вал перемещается от одного конца к другому, называется осевым люфтом, и допуски количественно указаны 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, толкается через пружину, известную как подвязка.
Сам сальник — недорогой компонент. Однако доступ к нему требует больших трудозатрат 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.

7) Шкив коленчатого вала

Шкив коленчатого вала также известен как шкив коленчатого вала или гармонический баланс. Это рифленый узел в форме колеса, который напрямую соединяется с кривошипом автомобиля. Он соединяется с другими частями вашего автомобиля через ремень для аксессуаров.

Что приводит к выходу из строя коленчатого вала?

Ниже приведены некоторые распространенные причины повреждения коленчатого вала:

1. Перегрев: Перегрев может вызвать множество проблем с двигателем.Если двигатель перегревается из-за радиатора, недостаточной вентиляции или плохой смазки, тепло, накопленное в двигателе, превышает температуру окружающей среды, и пластиковый корпус датчика коленчатого вала может треснуть или расплавиться. В этом случае автомобиль не заводится. Причина в том, что датчик не может отправлять данные с коленчатого вала на компьютер.
2. Неисправность жгута проводов: Загрязнение, мусор, масло или ослабленная проводка могут вызвать такие проблемы, как петля, заземление или неправильное напряжение и т. Д.Эти проблемы могут привести к проблемам с жгутом проводов и привести к выходу из строя коленчатого вала. Это связано с тем, что грязь, масло или незакрепленная проводка могут изнашивать жгут проводов, приводить к сбоям напряжения или вызывать износ самой проводки. Это может привести к постоянному выходу датчика из строя.
3. Отказ ремня ГРМ: Ремень ГРМ может быть поврежден из-за частого износа или столкновения. Этот порванный ремень ГРМ оборачивается вокруг кривошипа и повреждает его многочисленные мелкие детали.Из-за повреждения ремня ГРМ датчик положения коленвала может задеть его. По этой причине датчик и жгут проводов могут быть повреждены.

Каковы симптомы неисправного датчика положения коленчатого вала?

Наиболее распространенные симптомы неисправного или поврежденного коленчатого вала приведены ниже:

• Детонация: В двигателе возникают проблемы с детонацией из-за чрезмерного износа шатунных подшипников и коренной шейки коленчатого вала.
• Шум: Двигатель может издавать сильный шум из-за повреждения коленчатого вала.
• Двигатель вашего автомобиля может не запускаться из-за заедания
• Остановка двигателя и обратный поток: Остановка двигателя и обратный поток зажигания являются симптомами неисправности датчика положения коленчатого вала (CKP). Неисправность датчика CKP может привести к внезапной остановке двигателя после запуска без каких-либо проблем.
• Низкое давление масла из-за неряшливости
• Чрезмерная вибрация двигателя: Датчик CKP обнаруживает и ограничивает вибрацию, создаваемую двигателем транспортного средства, для обеспечения стабильной выходной мощности.Если двигатель вашего автомобиля издает чрезмерную вибрацию, это также является признаком поломки коленчатого вала.
• Пропуск зажигания в цилиндре: Поврежденный датчик CKP не может передать точные данные в PCM, потому что PCM не полностью получает данные, необходимые для подачи искры в правую камеру сгорания. В результате выходит из строя цилиндр, и автомобиль теряет мощность.

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 приведенном выше рис. 2, нагрузка 3,5 МПа приложена к верхней части поверхности шатунной шейки.

Рис. 3: Напряжение нечеткости коленчатого вала

Максимальное напряжение, индуцированное в коленчатом валу, равно 2.5407e7Mpa 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: Вал коленчатого вала Полная деформация

На рис. 5 выше показана полная деформация коленчатого вала.

Рис. 6: Максимальное напряжение сдвига

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

Каковы причины поломки коленвала?

Наиболее частые причины поломки коленвала приведены ниже:

• Коленчатый вал может сломаться из-за перегрузки из-за гидроудара, ненормального сгорания и т. Д.
• Неисправный материал вала также может повредить коленчатый вал.
• Неожиданное заклинивание двигателя из-за ослабленного противовеса, поломки коробки передач и т. Д.
• Механическое повреждение вала перед фиксацией.
• Ненужное вращение и вибрация из-за отказа сцепления, неисправного маховика или поврежденного демпфера крутильных колебаний.
• Недостаточные работы по улучшению подшипников коленчатого вала.
• Материальный ущерб из-за более раннего выхода из строя подшипников, отжига шейки подшипников и т. Д.
• Цапфа подшипника стала мягкой в ​​результате преждевременного выхода подшипника из строя или неправильных ремонтных работ (например, ненужной переточки).
• Ввод двигателя в эксплуатацию не соответствовал инструкциям производителя.
• Использование неподходящего вкладыша подшипника.
• Используются старые болты головки подшипника или неправильный момент затяжки.
• Слишком мало смазки при вводе в эксплуатацию, потому что масляная система не заполнена и не сжата.
• Крышки подшипников шатуна / коренного подшипника были перемешаны или зафиксированы криво.
• Размер отверстия подшипника картера внутри коленчатого вала не проверялся и не ремонтировался после повреждения.
• Масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор не менялись вовремя.
• Если подшипник поврежден, стружка, остающаяся в масляном контуре двигателя, также может вызвать поломку коленчатого вала.

Как продлить срок службы коленчатого вала?

• Правильный уход за подшипниками двигателя.
• Правильная смазка различных частей коленчатого вала.
• Не допускайте смешивания моторного масла с топливом или охлаждающей жидкостью.
• Соответствующая подача масла к двигателю в соответствии с инструкциями производителя.
• Избегайте использования масла с мусором и другими загрязнениями.
• Не допускайте перегрева двигателя.
• Текущее обслуживание и осмотр двигателя.
• Используйте коленчатый вал из высококачественного материала.
• Своевременно меняйте масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор.
• Правильно проверьте вал перед его установкой.
• Предотвратить механическую перегрузку коленчатого вала из-за гидроудара, ненормального сгорания и т. Д.

Каковы причины разбалансировки коленчатого вала?

Ниже приведены важные причины дисбаланса кривошипа:

• Возвратно-поступательное движение поршня внутри камеры сгорания.
• Из-за скручивания и скручивания коленчатого вала.
• Пожар или взрыв картера
• Из-за рабочего хода. Потому что после завершения рабочего такта в двигателе поршень прикладывает рывковое усилие к коленчатому валу, чтобы вращать его еще больше.
• Посадка корабля на мель

Как ломается коленчатый вал?

Существует механическое понятие под названием усталость . 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 недостатка 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.

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.

Распредвал против коленчатого вала

Основное различие между коленчатым валом и распределительным валом приведено ниже:

Коленчатый вал	Распределительный вал
Изготовлен путем ковки из легированной стали.	Изготовлен методом литья из стали или чугуна.
Этот вал есть как в 2-тактных, так и в 4-тактных двигателях.	Двухтактный двигатель не имеет распределительного вала. Этот вал используется только в 4-тактном двигателе.
Устанавливается внутри цилиндра	Этот вал устанавливается на головку цилиндра.
Коленчатый вал приводится в движение поршнем через шатун.	Распределительный вал получает движение или усилие от шатуна.
Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение.	Распределительный вал используется для закрытия и открытия всасывающего клапана и выпускного клапана в соответствии с движением поршня.
Поршень двигателя вращает его через шатун.	Ремень ГРМ вращает распределительный вал, который соединен с коленчатым валом.
Имеет большой вес.	Имеет небольшой вес.
Коленчатый вал дороже распредвала.	Распредвал дешевый.
Этот вал имеет масляное отверстие, коренной подшипник шейки кривошипа и шатун.	Этот вал имеет встроенную шестерню и кулачки.
В случае 4-тактного двигателя он вращается два раза, чтобы завершить энергетический цикл.	В 4-тактном двигателе он вращается только один раз, чтобы завершить рабочий цикл.

Применения коленчатого вала

1. Коленчатый вал управляет движениями всех клапанов для процессов всасывания, сжатия, зажигания, расширения и выпуска двигателя внутреннего сгорания в правильное время цикла.Это отличная функция.
2. Он собирает вращательное движение шатунов и передает его на маховик.
3. Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение, чтобы он мог перемещаться к колесам транспортного средства.

Раздел часто задаваемых вопросов

Кто изобрел коленчатый вал?

Коленчатый вал был изобретен аль-Джазари в 1206.

Какие бывают типы коленчатых валов?

Коленчатый вал бывает следующих основных типов:

1. Заготовка коленчатого вала
2. Литой коленчатый вал
3. Кованый коленчатый вал
4. Сплошной цельный вал
5. Полностью собранный вал
6. Сварные валы
7. Полуавтоматический вал

Есть ли двигатель, работающий без коленчатого вала?

Есть два типа двигателей

1. Двигатель Ванкеля
2. Поршневой двигатель

Поршневые двигатели сконструированы таким образом, что они не могут работать без поршня и коленчатого вала.В то время как двигатель Ванкеля работает с помощью ротора; и ему не нужен поршень и коленчатый вал.

Коленчатый вал поворачивает распределительный вал?

Коленчатый вал соединен с распределительным валом через цепь или зубчатую передачу. Кривошип передает свое движение распределительному валу через эту зубчатую передачу. Поскольку распределительный вал получает вращательное движение от коленчатого вала, он использует это движение для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

У какого двигателя нет распредвала?

Двухтактный двигатель не имеет распредвала.Единственный четырехтактный двигатель использует его для открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов.

Как завести машину с неисправным датчиком коленвала?

Убедитесь, что зажигание включено, только когда горит свет двигателя, а другие показания минимальны.

Если ваш автомобиль останавливается один или два раза, или вы сталкиваетесь с рывками при ускорении после запуска автомобиля, вы можете двигаться, но вам нужно отнести его в мастерскую. Если проблема более серьезна, вождение может привести к серьезному повреждению двигателя, что может увеличить расходы на ремонт.

Поэтому, если датчик коленчатого вала вашего автомобиля поврежден, вы должны заменить или отремонтировать его как можно скорее, чтобы ваш двигатель работал безупречно.

На каком механизме работает коленчатый вал?

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме.

Сколько коленчатых валов в v8?

Почти 99% двигателей V8 имеют только один коленчатый вал.

Что такое коленчатый вал? — Дом

15 ноября 2019

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал представляет собой вращающийся вал, который (вместе с шатунами) преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение.Коленчатые валы обычно используются в двигателях внутреннего сгорания и состоят из ряда кривошипов и кривошипов, к которым прикреплены шатуны.

Коленчатый вал вращается внутри блока цилиндров за счет использования коренных подшипников, а шейки кривошипа вращаются внутри шатунов с помощью шатунных подшипников. Коленчатые валы обычно изготавливаются из металла, при этом большинство современных коленчатых валов изготавливается из кованой стали.

Типы коленчатого вала

В двигателе можно использовать три разных типа кривошипов.
1. Литые кривошипы
Эти типы кривошипов существуют уже давно и используются во многих дизельных и бензиновых двигателях. Как следует из названия, они сделаны из ковкого чугуна в процессе литья.
Они довольно дешевы в изготовлении и отлично работают, поэтому их часто выбирают производители.
Плоский кривошип — это такой кривошип, у которого шейки разнесены на 180 градусов, что является обычным для всех четырехрядных двигателей. С другой стороны, кривошипу с поперечной плоскостью нужен модуль из нескольких частей, потому что шейки и противовесы не симметричны.
Литые кривошипы можно закалить в пламени для повышения износостойкости в определенных областях.

2. Кованые кривошипы
Это более прочный коленчатый вал, чем литой кривошип. Они чаще встречаются в двигателях с более высокими нагрузками и входят в стандартную комплектацию некоторых двигателей 16v.
Кованый кривошип сделан совершенно по-другому. Набор штампов обрабатывается примерно по форме кривошипа.
Эти штампы подходят для работы в очень большом гидравлическом прессе с усилием зажима в несколько тонн.Горячий стержень из высококачественной легированной стали помещается на нижнюю матрицу, и матрицы закрываются.
Когда штампы закрываются, металл очень плотно прижимается. В этом случае материал уплотняется и выравнивается лучше, чем в процессе литья.
Кривошипы этого типа также закалены, как и литые, но с использованием индукционной закалки.

3. Кривошипы для заготовок

Кривошипы

Billet — лучший тип кривошипа, который может быть в вашем двигателе, если вы хотите получить от него максимум.Для изготовления кривошипов такого типа обычно используется сталь
4340. Среди других элементов он содержит никель, хром, алюминий и молибден.
Эти кривошипы популярны из-за минимального времени обработки коленчатого вала. Также они требуют минимальной балансировки из-за однородного состава материала.

Ссылка Ссылка:

https://en.wikipedia.org/wiki/Crankshaft
https://engihub.com/crankshaft-of-internal-combustion-engine/

Коленчатый вал: принципы работы, функции, детали, проблемы

Коленчатый вал — это вращающийся вал, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение.Он обычно используется в двигателях внутреннего сгорания для выполнения таких операций. Коленчатые валы состоят из ряда кривошипов и кривошипов, к которым прикреплены шатуны.

Коленчатый вал по крайней мере с одним валом вращается внутри блока цилиндров. Он вращается с помощью коренных подшипников. Шатуны вращаются внутри шатунов с помощью стержневых подшипников.

Как делают коленчатые валы

Коленчатые валы обычно изготавливаются из металла, например, из чугуна.Расплавленный металл заливается в форму во время процесса (литье).

Современные коленчатые валы изготавливаются из кованой стали, которая используется в некоторых высокопроизводительных двигателях. Это делается путем нагревания стального блока до докрасна. Затем он принимает форму с помощью очень высокого давления.

Коленчатые валы изготовлены из кованой стали, чтобы противостоять износу и деформации вращательного движения. Используются легированные термообработанные или нитридные стальные материалы. Шапки коленчатого вала также имеют поверхностную закалку.

Читайте: Компоненты автомобильного двигателя

Функции

Коленчатые валы предназначены для более плавного привода огромных двигателей с несколькими цилиндрами.Линейное движение поршней, переходящее во вращательное движение.

При сгорании топливно-воздушной смеси вырабатывается энергия. Эта мощность преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Поступательное движение поршней через шатун преобразуется в крутящий момент. Затем он передается на маховик

В валу коленчатого вала просверлены отверстия, через которые в двигатель подается масло. Это масло сглаживает движения. Противовесы помогают отрегулировать каркас и уменьшить вес шатуна.

Коленчатые валы также работают как несущие, поскольку в процессе работы они выдерживают некоторую нагрузку. Одна из нагрузок — это сильное напряжение изгиба и скручивания.

Поскольку вращательное движение коленчатого вала постоянно ускоряется и замедляется, добавляются дополнительные нагрузки от крутильных колебаний. Подшипники также подвержены высокому износу.

Компоненты и конструкция коленчатого вала

В состав коленчатого вала входят:

• Основные журналы
• Шатун
• Шатуны
• Противовесы

Коренные шейки несут коренные подшипники и определяют ось вращения вала.

Шатун позволяет прикрепить к нему шатун.

Шатуны соединяют шейки кривошипа с главными шейками.

Противовесы обеспечивают балансировку и крепятся к стенкам.

Конструкция коленчатого вала основана на горючести двигателя и количестве цилиндров. Это также определяется конструкцией двигателя, количеством подшипников коленчатого вала и величиной хода.

Смазка коленчатого вала

Смазка играет важную роль в повышении эффективности двигателя, так как его рабочий механизм состоит из двух металлических частей.Предотвращение ненужного износа коленчатого вала, коренные шейки и шейки шатунов ездят на масляной пленке. Эта масляная пленка находится на опорной поверхности.

Масло к коренному подшипнику подается через масляные каналы от блока цилиндров. Он ведет к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в вкладыши подшипника собирает масло в шейку.

Как работает коленчатый вал

Работать с коленчатым валом довольно интересно и легко. Между центром коренной шейки и центром пальца коленчатого вала есть расстояние.Это расстояние известно как радиус кривошипа или ход кривошипа. Его измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала.

Расстояние от верха до низа называется штрихом. Ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и поддерживается фланцем маховика. Этот фланец представляет собой прецизионно обработанную деталь, которая крепится болтами к маховику. Его большая масса обеспечивает плавную пульсацию поршней, срабатывающих в разное время.

Вращение маховика передается через маховик, трансмиссию и главную передачу на колеса. Коленчатые валы привинчены к зубчатому венцу в автоматическом приводе. Он несет гидротрансформатор и передает его в автоматическую коробку передач.

Для большего понимания посмотрите видео о том, как работает коленчатый вал:

Распространенные неисправности коленчатого вала

Проблемы с коленчатым валом возникают редко, только если двигатель находится в экстремальных условиях.Компонент двигателя надежен и крепок, но некоторые общие неисправности включают:

Изношенные шейки : возникает при недостаточном давлении масла. Шейки коленчатого вала контактируют с опорными поверхностями. Это постепенно увеличивает зазор и ухудшает давление масла.

Изношенные шейки могут вызвать серьезные проблемы с двигателем, если не будут приняты соответствующие меры. Это приводит к разрушению подшипников и огромному повреждению двигателя.

Усталость : это когда постоянные силы на коленчатом валу приводят к переломам.Эта проблема обычно возникает на стыке журналов и перемычки.

Гладкий радиус галтеля имеет решающее значение для исключения слабых мест, которые приводят к усталостным трещинам. Трещины на коленчатом вале можно проверить с помощью магнитной сварки.

что такое автомобильное шасси и его значение?

Надеюсь, вы многое узнали из этой статьи. Он содержит функции, типы, проблемы, детали и принцип работы коленчатого вала. Просьба комментировать, делиться и рекомендовать этот сайт другим студентам технических специальностей.Спасибо!

Признаки неисправности датчика положения коленчатого вала

Одной из самых важных частей вашего автомобиля является двигатель и его части, такие как датчик положения коленчатого вала, которые обеспечивают правильную работу вашего двигателя. Датчик положения коленчатого вала выполняет важную функцию по контролю за многими движущимися частями двигателя, включая коленчатый вал, клапаны двигателя и поршни.

Расписание обслуживания
Хотя проблемы с этой частью вашего двигателя могут быть вредными, с помощью этого руководства водители в Филадельфии, Дойлстауне и Механиксбурге могут легко обнаружить проблемы до того, как произойдет повреждение.Читайте дальше, чтобы узнать, что мы в Fred Beans считаем 4 наиболее распространенными симптомами неисправности датчика положения коленчатого вала :

• Мигает индикатор контрольного двигателя
• Трудно запустить автомобиль
• Автомобиль глохнет и / или Обратное зажигание
• Двигатель заставляет ваш автомобиль вибрировать

Мигает контрольная лампа двигателя

Одним из наиболее распространенных симптомов неисправности датчика положения коленчатого вала является включение контрольной лампы двигателя.В конце концов, цель света — сообщить вам, когда что-то не так под капотом, чтобы вы могли это исправить.

Индикатор проверки двигателя может загореться по ряду причин, поэтому, независимо от того, является ли проблема датчиком положения коленчатого вала, вам следует обратиться к профессионалу для проверки двигателя, когда этот индикатор загорится.

Трудно завести машину

Еще один серьезный тревожный сигнал заключается в том, что вам трудно завести машину. Когда вы пытаетесь завести автомобиль, датчик положения коленчатого вала немедленно начинает отслеживать положение и скорость коленчатого вала.

Если этот датчик неисправен, он может перестать начинать этот процесс, и в результате двигатель откажется включаться.

Автомобиль глохнет и / или дает ответный огонь

По тем же признакам, что и вышеуказанный симптом, проблема с датчиком положения коленчатого вала может привести к остановке автомобиля и / или возникновению встречного огня. Остановка двигателя происходит чаще, чем обратный ход, поскольку прерывание сигнала коленчатого вала может привести к остановке двигателя.

Тем не менее, обратная вспышка также может возникнуть вместе с этим в зависимости от того, как долго этот сигнал отсутствует и насколько быстро вы едете в это время.

Двигатель заставляет ваш автомобиль вибрировать

Последний признак неисправности датчика положения коленчатого вала — это заметная вибрация, исходящая от двигателя. Некоторые могут предположить, что при работающем двигателе из-под капота всегда исходит небольшая вибрация. Однако если вы заметили резкое увеличение этой вибрации, это похоже на проблему с датчиком положения коленчатого вала.

Эта вибрация также обычно сопровождается значительным снижением расхода топлива и мощности.Чтобы добраться туда, куда вам нужно, потребуется гораздо больше энергии и газа.

Нужна помощь с датчиком положения коленчатого вала?

Мы в Fred Beans надеемся, что это руководство по наиболее распространенным симптомам неисправного датчика положения коленчатого вала предоставит вам всю информацию, необходимую для диагностики любых будущих проблем, которые могут у вас возникнуть. Однако, если какой-либо из этих симптомов кажется вам знакомым, возможно, пришло время обратиться к профессионалу.

Водители из Филадельфии, Дойлстауна и Механиксберга должны позвонить нам сегодня в наш удобный сервисный центр по номеру , чтобы записаться на прием ! Детали, функции, типы, схемы и др.

[PDF]

Из этой статьи вы узнаете, что такое коленчатый вал ? как это работает? Его типы , части, функция и многое другое подробно объясняется с помощью диаграмм .Кроме того, вы можете скачать PDF-файл этой статьи в конце.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал является важной частью системы передачи энергии. В котором возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение с помощью шатуна.

Коленчатый вал состоит из шатунов, шатунов (шатуны или щеки), балансировочных грузов и коренных шеек. Большой конец шатуна прикреплен к шатунной шейке коленчатого вала.

Во время одного хода межосевое расстояние между шатунной шейкой и коленчатым валом составляет половину рабочего объема поршня. Таким образом, за один полный оборот коленчатого вала приходится два хода поршня.

Части коленчатого вала

Ниже приведены основные части коленчатого вала со схемой:

1. Шатун
2. Коренные шейки
3. Шатун
4. Противовесы
5. Упорные шайбы
сальниковое уплотнение фланец

1.Шатун

Шатун — это механическая часть двигателя. Это позволяет очень прочно прикрепить шатун к коленчатому валу.

Поверхность шатунной шейки цилиндрическая, чтобы передать вращающее усилие большому концу шатуна. Они также известны как шейки шатунов.

2. Основные журналы

Журналы прикреплены к блоку двигателя. Эти подшипники удерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение внутри блока цилиндров. Это подшипник скольжения или подшипник скольжения.Основные подшипники различаются от двигателя к двигателю, часто в зависимости от сил, создаваемых двигателем.

3. Перемычка кривошипа

Перемычка кривошипа — самая важная часть коленчатого вала. Шатунная шейка соединяет коленчатый вал с шейками коренных подшипников.

4. Противовесы

Противовесы — это груз, который прикладывает противоположную силу, что обеспечивает балансировку и устойчивость коленчатого вала. Они установлены на шейке кривошипа.

Причина установки противовесов в коленчатый вал заключается в том, что они могут устранить реакцию, вызванную вращением.И это очень полезно для достижения более высоких оборотов и облегчения работы двигателя.

5. Упорные шайбы

В некоторых местах предусмотрены две или более упорных шайб для предотвращения продольного перемещения коленчатого вала. Эти упорные шайбы устанавливаются между обработанными поверхностями перемычки и седла коленчатого вала.

С помощью упорных шайб можно легко поддерживать зазор и помогает уменьшить боковое смещение коленчатого вала. Во многих двигателях они изготавливаются в составе коренных подшипников, обычно в более старых типах используются отдельные шайбы.

6. Масляный канал и сальники

Масляный канал коленчатого вала передает масло от шейки коренных подшипников к шейкам шатуна. Обычно отверстие просверливается на шейке кривошипа. Когда шатунная шейка находится в верхнем положении и силы сгорания толкают шатун в нижнее положение, это позволяет маслу проникать между шейкой и подшипником.

Коленчатый вал с обоих концов выходит за пределы картера. Это вызывает утечку масла с этих концов. Так, чтобы масло не попало в эти отверстия, предусмотрены сальники.На переднем и заднем концах соединены два основных сальника.

1. Передние масляные уплотнения: Они очень похожи на задние масляные уплотнения. Однако его выход из строя менее разрушителен, и он более легкодоступен. Передний сальник будет установлен за шкивом и шестерней привода ГРМ.
2. Задние масляные уплотнения: Они размещаются внутри основных шейек и маховиков. Он вставляется в отверстие между блоком двигателя и масляным поддоном. Сальник имеет фасонную кромку, которая плотно удерживается в коленчатом валу пружиной, называемой подвязкой.

7. Фланец крепления маховика

В большинстве случаев коленчатый вал прикрепляется к маховику через фланцы. Диаметр конца колеса коленчатого вала больше диаметра другого конца. Это дает фланцевую поверхность для установки маховика.

Конструкция коленчатого вала

Внутри коленчатого вала он состоит из коренных подшипников, также называемых коренными шейками. Коленчатый вал поддерживается коренным подшипником на коренных шейках. Для уравновешивания в направлении, противоположном направлению кривошипа, создается сбалансированная нагрузка.

Коленчатый вал обычно изготавливается из легированной стали путем литья или ковки, обрабатывается и заземляется, чтобы получить подходящие шейки для шатуна и коренного подшипника.

Он должен быть достаточно сильным, чтобы выдерживать давление поршней во время рабочего хода без чрезмерного искажения. Кроме того, его необходимо тщательно сбалансировать, чтобы исключить чрезмерную вибрацию, возникающую из-за веса кривошипов со смещением.

В коленчатом валу просверлены масляные каналы, по которым масло может течь от коренного подшипника к подшипнику шатуна.

Функция коленчатого вала

Передний конец коленчатого вала несет шестерню или звездочку, гаситель колебаний и шкив ремня вентилятора. Шестерня или звездочка приводит в действие распределительный вал, а гаситель колебаний предназначен для управления крутильными колебаниями.

Ременный шкив вентилятора приводит в движение вентилятор двигателя, водяной насос и генератор с помощью клинового ремня. Задний конец коленчатого вала несет маховик. Инерция маховика заставляет коленчатый вал вращаться с постоянной скоростью.

Количество коренных подшипников зависит от конструкции двигателя и цилиндров.Чем больше коренной подшипник, тем меньше вероятность вибрации и перекоса коленвала заданного размера.

Подшипник должен быть достаточным, чтобы поддерживать вал и обеспечивать одну из самых высоких жесткости между каждой шатунной шейкой. Компромисс состоит в том, чтобы иметь 3 основных подшипника на 4-цилиндровом двигателе и 4 на 6-цилиндровом двигателе.

Для уменьшения вибрации в двигателе коленчатый вал и маховик балансируются отдельно. При совместной установке их часто проверяют на устойчивость. Балансировка необходима для предотвращения повреждения двигателя, особенно подшипников.

Типы коленчатых валов

Ниже приведены типы коленчатых валов:

1. Полностью собранный вал
2. Полуавтоматический вал
3. Сварные валы
4. Сплошной цельный вал
5. Кованый коленчатый вал
6. Коленчатый вал
7. литой
Коленчатый вал Коленчатый вал литой 1. Полностью собранный вал

Коленчатые валы этих типов изготавливаются путем сборки частей по частям. При этом все компоненты подвергаются горячей посадке после процесса изготовления.Этот тип коленчатого вала используется в старых двигателях.

Состоит из отдельной шейки кривошипа, шатунной шейки и основных шейек. Шатун и шейки обрабатываются и расточены в шейке кривошипа. Они немного меньше в диаметре.

Перемычки кривошипа нагреваются и вставляются в шейки кривошипа и отверстия шейки (которые увеличиваются в размерах из-за нагрева). По мере охлаждения шейки кривошипа диаметр ствола скважины будет стремиться вернуться к своему первоначальному размеру.

2. Полуавтоматический вал

Коленчатые валы этих типов не изготавливаются путем сборки различных деталей, в отличие от полностью собранных валов.Шатуны кривошипа полностью кованы и пригнаны к общим подшипникам.

Шатуны подвергаются дальнейшей механической обработке для получения гладкой поверхности. Преимущество использования этого метода горячей посадки заключается в том, чтобы сделать две перемычки и кривошипные шатуны с помощью одной поковки. Толщина шатунов уменьшена. В шатунной шейке просверливается отверстие, что снижает вес без ущерба для прочности.

Полуавтоматический коленчатый вал легче полностью собранного коленчатого вала. Коленчатый вал способен выдерживать высокие нагрузки и, следовательно, выдерживать высокие напряжения сдвига и изгиба.Эти типы также встречаются в некоторых быстроходных двигателях.

3. Сварной вал

Эти приварные валы изготавливаются путем сборки шейки кривошипа, шатунной шейки и основных шейек с обеих сторон. Их выковывают, а затем сваривают с помощью дуговой сварки под флюсом.

После сварки цапфы были механизированы и механизированы. Благодаря использованию непрерывного потока зерна полотно можно сделать тоньше. Это может привести к уменьшению коленчатого вала.

Сварной коленчатый вал позволяет значительно снизить вес.Ширина и толщина перемычек уменьшаются. Таким образом, обеспечивается большая длина подшипников.

4. Сплошной цельный вал

Коленчатые валы этих типов изготавливаются методом ковки или литья в виде цельного вала. Они используются как в тихоходных, так и в высокоскоростных двигателях.

Он состоит из нескольких частей и разливается вместе с болтами на встроенных фланцах. Он рассчитан на то, чтобы выдерживать нагрузку при стрельбе и циклическом натяжении. Коленчатый вал испытывает напряжение из-за перекоса, крутильной и осевой вибрации коренных подшипников.

5. Кованый коленчатый вал

Они намного прочнее литых кривошипов. Кованые кривошипы обычно используются в двигателях с высокими нагрузками и примерно в 16-клапанных двигателях. Они созданы совершенно по-разному.

Набор штампов изготавливается примерно по размеру кривошипа. Они опираются на большой гидравлический пресс с усилием зажима в несколько тонн. После закрытия штампа металл очень плотно прижимается.

Эти типы коленчатых валов прочнее и долговечнее.Кованые коленчатые валы реагируют на термическую обработку и, таким образом, обеспечивают лучшую стабильность размеров.

6. Коленчатый вал литой

Эти типы коленчатых валов используются уже давно. Обычно встречается в различных дизельных и бензиновых двигателях. Как правило, они изготавливаются из ковкого чугуна путем литья.

Они очень дешевы в изготовлении и хорошо работают, поэтому производители часто выбирают их. Литой коленчатый вал выдерживает нагрузки со всех сторон, поскольку структура металлического зерна однородна и случайна.

7. Коленчатый вал из заготовки

Кривошип из заготовки может быть лучшим типом кривошипа в вашем двигателе. Для изготовления таких кривошипов обычно используется сталь. Сюда входят никель, хром, алюминий, молибден и другие элементы.

Кривошипы для заготовок знакомы из-за кратчайшего времени обработки коленчатого вала. Кроме того, они нуждаются в минимальном балансе из-за единообразной конструкции материала.

Неисправности коленвала

Проблемы на коленвале возникают очень редко. Это происходит, когда двигатель работает в экстремальных условиях.Детали двигателя прочные и прочные. Но они связаны с некоторыми основными неисправностями:

1. Изношенные шейки
2. Усталость

1. Изношенные журналы

Обычно это происходит при недостаточном давлении масла. Если коленчатый вал соприкасается с поверхностями подшипников скольжения, это постепенно увеличивает зазор и ухудшает давление масла.

Если не принять меры, изношенные шейки могут вызвать серьезные проблемы для двигателя. Это разрушает подшипники и вызывает серьезные повреждения двигателя.

2. Усталость

Это происходит, когда постоянное усилие на коленчатый вал приводит к поломке. Эта проблема обычно возникает на сопряжении, в котором задействованы журнал и полотно.

Гладкая поверхность галтеля необходима для исключения слабых мест, вызывающих усталостные трещины. Трещины можно проверить с помощью магна-флюса на коленчатом валу.

Применение коленчатого вала

Коленчатый вал обычно используется в двигателе для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое движение, что значительно упрощает использование энергии или мощности.

Коленчатый вал — фактически сердце двигателя внутреннего сгорания. Коленчатый вал отвечает за правильную работу двигателя. В некоторых случаях это также экономит энергию для перемещения поршня для тактов сжатия, всасывания и выпуска.

В завершение

Сбалансированный коленчатый вал может обеспечить бесперебойную работу вашего двигателя, обеспечить большую мощность, меньшие потери энергии и снизить вибрацию двигателя. Он в основном используется для преобразования линейного движения в скорость вращения.

Надеюсь, что я рассказал все о коленчатых валах.Если у вас есть сомнения по поводу этой статьи «, детали коленчатого вала , и функция », вы можете задать вопрос в комментариях. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями.

Наконец, подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления, когда мы загружаем последние сообщения.

И вы можете загрузить эту статью в формате PDF , нажав здесь.

Подробнее в нашем блоге:

1. Клапаны двигателя: типы, работа и механизм клапана
2. Какие типы прокладок? И его применение в автомобильном двигателе
3. Три основных типа регуляторов, используемых в автомобильном двигателе

FAQ

Что такое коленчатый вал и как он работает?

Коленчатый вал является важной частью системы передачи энергии.При этом возвратно-поступательное движение поршня превращается во вращательное движение за счет применения шатуна. Коленчатый вал должен иметь высокую усталостную прочность и износостойкость для обеспечения длительного срока службы.

Для чего нужен коленчатый вал?

Коленчатый вал в основном используется в двигателе для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое движение, что значительно упрощает использование энергии или мощности. Он вращается внутри блока цилиндров за счет коренных подшипников.

Какая функция кривошипа?

Кривошип — это рычаг, прикрепленный под прямым углом к ​​вращающемуся валу, благодаря которому от вала передается круговое движение.Когда он используется с шатуном, он преобразует круговое движение в возвратно-поступательное или наоборот.

Какие бывают типы коленчатого вала?

Ниже приведены основные типы коленчатого вала: полностью собранный вал, полуавтоматический вал, сварные валы, цельный цельный вал, кованый коленчатый вал, литой коленчатый вал и коленчатый вал с заготовкой.

Коленчатый вал — что такое коленчатый вал в автомобиле: устройство

Коленчатый вал в автомобиле

Коленчатый вал — это деталь двигателя автомобиля, приводимая в движение поршневой группой.Он передает крутящий момент на маховик, который, в свою очередь, вращает шестерни трансмиссии. Далее вращение передается на ведущие оси.

Все автомобили, под капотом которых установлены двигатели внутреннего сгорания, оснащены таким механизмом. Эта деталь создается специально под марку двигателя, а не под модель автомобиля. Во время работы коленчатый вал трутся о конструктивные особенности двигателя внутреннего сгорания, в котором он установлен. Поэтому при его замене мотористы всегда обращают внимание на развитие элементов трения и почему они появились.

Как выглядит коленчатый вал, где он и какие неисправности?

Для чего нужен коленчатый вал?

Как вы знаете, в большинстве классических двигателей внутреннего сгорания (о том, как могут работать другие двигатели внутреннего сгорания, читайте в другой статье ) существует процесс преобразования возвратно-поступательных движений во вращательное движение. В блоке цилиндров установлены поршни с шатунами. Когда смесь воздуха и топлива попадает в цилиндр и воспламеняется от искры, выделяется много энергии.Расширяющиеся газы толкают поршень в нижнюю мертвую точку.

Все цилиндры установлены на шатунах, которые в свою очередь прикреплены к шейкам шатунов коленчатого вала. Благодаря тому, что момент срабатывания всех цилиндров разный, на кривошипно-шатунный механизм действует равномерное воздействие (частота колебаний зависит от количества цилиндров в двигателе). Это заставляет коленчатый вал непрерывно вращаться. Затем вращательное движение передается на маховик, а от него через муфту на коробку передач, а затем на ведущие колеса.

Итак, коленвал предназначен для преобразования всех видов движений. Эта деталь всегда создается предельно точно, так как чистота вращения первичного вала в коробке передач зависит от симметрии и точно выверенного угла наклона кривошипов относительно друг друга.

Материалы, из которых изготовлен коленчатый вал

Для изготовления коленчатых валов используется сталь или высокопрочный чугун. Причина в том, что деталь находится под большой нагрузкой (высокий крутящий момент).Поэтому эта деталь должна быть высокой прочности и жесткости.

Для изготовления чугунных модификаций применяют литье, а стальные — кованые. Для придания идеальной формы используются токарные станки, которые управляются электронными программами. После того, как изделие приобретет желаемую форму, его шлифуют, а для придания прочности — обрабатывают при высоких температурах.

Конструкция коленчатого вала

Коленчатый вал устанавливается в нижней части двигателя непосредственно над масляным картером и состоит из:

• основной шейки — опорной части детали, на которой установлен коренной подшипник картера. ;
• шейка шатуна — упоры для шатунов;
щеки
• — соединить все шейки шатунов с коренными;
• носок — выходная часть коленчатого вала, на которой установлен шкив привода ремня ГРМ;
хвостовик
• — противоположная часть вала, к которой крепится маховик, приводящий в движение шестерни коробки передач, а также с ним соединен стартер; Противовесы
• — служат для поддержания равновесия при возвратно-поступательных движениях поршневой группы и снятия нагрузки центробежной силы.

Ось коленчатого вала — это основные шейки, а шатуны всегда поочередно смещены в противоположном направлении друг от друга. В этих элементах проделаны отверстия для подачи масла к подшипникам.

Кривошип коленчатого вала представляет собой узел, состоящий из двух щек и одной шейки шатуна.

Раньше заводские модификации кривошипов устанавливались на автомобили. Сегодня все двигатели оснащены встроенными коленчатыми валами. Их изготавливают из высокопрочной стали путем ковки, а затем обработки на токарных станках.Менее дорогие варианты изготавливают из чугуна методом литья.

Вот пример создания стального коленчатого вала:

Для чего нужен датчик коленвала?

ДПКВ — датчик, определяющий положение коленчатого вала в определенный момент. Этот датчик всегда устанавливается в автомобилях с электронным зажиганием. Подробнее об электронном или бесконтактном зажигании читайте здесь .

Чтобы топливовоздушная смесь поступала в цилиндр в нужное время, а также вовремя зажигала ее, необходимо определить, когда каждый цилиндр совершит соответствующий ход.Сигналы датчика используются в различных электронных системах управления автомобилем. Если эта деталь не сработает, то силовой агрегат не запустится.

Датчики бывают трех типов:

• Индуктивные (магнитные). Вокруг датчика формируется магнитное поле, в которое попадает точка синхронизации. Тег синхронизации позволяет электронному блоку управления посылать требуемые импульсы на исполнительные механизмы.
• Датчик Холла. Он имеет аналогичный принцип действия, только магнитное поле датчика прерывается экраном, закрепленным на валу.
• Оптика. Зубчатый диск также используется для синхронизации электроники и вращения коленчатого вала. Только вместо магнитного поля используется световой поток, который падает на приемник от светодиода. Импульс, идущий в ЭБУ, формируется в момент прерывания светового потока.

Подробнее об устройстве, принципе работы и неисправностях датчика положения коленвала читайте в отдельном обзоре .

Форма коленчатого вала

Форма коленчатого вала зависит от количества и расположения цилиндров, их порядка работы и количества ходов, выполняемых цилиндро-поршневой группой.В зависимости от этих факторов коленчатый вал может быть с разным количеством шатунных шейек. Есть моторы, в которых нагрузка от нескольких шатунов действует на одну шейку. Примером таких агрегатов является V-образный двигатель внутреннего сгорания.

Эта деталь должна быть изготовлена ​​таким образом, чтобы при вращении на высоких скоростях вибрация была по возможности минимальной. Противовесы могут использоваться в зависимости от количества шатунов и порядка образования раструбов коленчатого вала, но есть модификации и без этих элементов.

Все коленчатые валы делятся на две категории:

• Коленчатые валы с полной опорой. Количество коренных шеек увеличено на одну по сравнению с шатунной. Это связано с тем, что по бокам каждой цапфы кривошипа есть опоры, которые также служат осью кривошипно-шатунного механизма. Эти коленчатые валы используются чаще всего, потому что производитель может использовать легкий материал, который влияет на эффективность двигателя.
• Коленчатые валы без полной опоры. В таких деталях меньше коренных шеек, чем кривошипных.Такие детали изготавливают из более прочных металлов, чтобы они не деформировались и не ломались при вращении. Однако такая конструкция увеличивает вес самого вала. В основном такие коленчатые валы применялись в тихоходных двигателях прошлого века.

Полноопорная модификация оказалась легче и надежнее, поэтому используется в современных двигателях внутреннего сгорания.

Как работает коленчатый вал в двигателе автомобиля

Для чего нужен коленчатый вал? Без него движение машины невозможно.Деталь работает по принципу педалирования велосипеда. Только автомобильные двигатели используют больше шатунов.

Коленчатый вал работает следующим образом. Топливно-воздушная смесь воспламеняется в цилиндре двигателя. Вырабатываемая энергия толкает поршень. В этом случае приводится в действие шатун, соединенный с кривошипом коленчатого вала. Эта деталь совершает постоянное вращательное движение вокруг оси коленчатого вала.

В этот момент другая часть, расположенная с противоположной стороны от оси, перемещается в противоположном направлении и опускает следующий поршень в цилиндр.Циклическое движение этих элементов приводит к плавному вращению коленчатого вала.

Таким образом, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное. Крутящий момент передается на шкив газораспределительного механизма. Работа всех механизмов двигателя — водяного насоса, масляного насоса, генератора и прочего навесного оборудования — зависит от вращения коленчатого вала.

В зависимости от модификации двигателя количество кривошипов может быть от одного до 12 (по одному на цилиндр).

Подробно о принципе работы кривошипно-шатунного механизма и типах модификаций смотрите в видео:

Смазка шейки коленвала и шатуна, принцип работы и особенности различных конструкций


Смотрите это видео на YouTube

Возможные проблемы с коленчатым валом и их решения

Хотя коленчатый вал сделан из прочного металла, он может выйти из строя из-за постоянных нагрузок.Эта деталь испытывает механическое напряжение со стороны поршневой группы (иногда давление на один кривошип может достигать десяти тонн). Кроме того, во время работы мотора температура внутри него повышается до нескольких сотен градусов.

Вот некоторые из причин поломки узла кривошипно-шатунного механизма.

Цапфы кривошипа

Износ шейки шатуна является частой неисправностью, так как сила трения создается в этом узле под высоким давлением.В результате таких нагрузок на металл появляются выработки, затрудняющие свободное движение подшипников. Из-за этого коленчатый вал нагревается неравномерно и впоследствии может деформироваться.

Игнорирование этой проблемы чревато не только сильными вибрациями в моторе. Перегрев механизма приводит к его разрушению, а через цепную реакцию — к разрушению всего двигателя.

Проблема устраняется притиркой шейки шатуна. Более того, их диаметр уменьшается.Чтобы размер этих элементов был одинаковым на всех кривошипах, данную процедуру следует выполнять исключительно на профессиональных токарных станках.

Поскольку после процедуры технические зазоры детали увеличиваются, после обработки на них устанавливается специальная вставка для компенсации образовавшегося пространства.

Задиры возникают из-за низкого уровня масла в картере. На возникновение неисправности также влияет качество смазки. Если вовремя не менять масло, оно загустевает, из-за чего масляный насос не может создать необходимое давление в системе.Своевременное обслуживание позволит кривошипно-шатунному механизму работать долгое время.

Шпонка штифта кривошипа

Шпонка кривошипно-шатунного механизма позволяет передавать крутящий момент с вала на ведущий шкив. Эти два элемента снабжены пазами, в которые вставляется специальный клин. Из-за некачественного материала и большой нагрузки эта деталь может быть отрезана в редких случаях (например, при заклинивании двигателя).

Если проточки шкива и коленвала не сломаны, то просто замените эту шпонку.В старых двигателях эта процедура может не принести желаемого результата из-за люфта на стыке. Поэтому единственный выход из ситуации — замена этих деталей на новые.

Износ отверстий фланца

На хвостовике коленчатого вала закреплен фланец с несколькими отверстиями для соединения маховика. Со временем эти гнезда могут сломаться. Такие неисправности относятся к категории усталостного износа.

В результате работы механизма под большими нагрузками в металлических деталях образуются микротрещины, из-за которых на стыках образуются одиночные или групповые углубления.

Неисправность устраняется просверливанием отверстий под болты большего диаметра. Эту манипуляцию следует производить как с фланцем, так и с маховиком.

Течи сальника

На шейках главного вала установлены два сальника (по одному с каждой стороны). Они предотвращают вытекание масла из-под коренных подшипников. Попадание смазки на ремни ГРМ значительно сокращает срок их службы.

Утечка сальника может произойти по следующим причинам.

1. Колебания коленчатого вала.В этом случае внутренняя часть железы изнашивается, и она не плотно прилегает к шее.
2. Длительные простои на морозе. Если машина долго стоит на улице, сальник высыхает и теряет эластичность. А из-за мороза дубляжет.
3. Качество материала. Бюджетные детали всегда имеют низкий рабочий ресурс.
4. Ошибка установки. Большинство механиков устанавливают с помощью молотка, аккуратно набивая сальник на вал. Чтобы деталь проработала дольше, производитель рекомендует использовать предназначенный для этой процедуры инструмент (оправку для подшипников и уплотнений).

Чаще всего сальники изнашиваются одновременно. Однако, если есть необходимость заменить только один, следует заменить второй.

Неисправность датчика коленчатого вала

Этот электромагнитный датчик установлен на двигателе для синхронизации работы системы форсунки и зажигания. Если он неисправен, то двигатель не запускается.

Датчик коленчатого вала определяет положение кривошипов в мертвой точке первого цилиндра. На основе этого параметра электронный блок управления автомобилем определяет момент впрыска топлива в каждый цилиндр и подачи искры.Пока от датчика не будет получен импульс, искра не образуется.

Если этот датчик выходит из строя, проблема решается его заменой. Просто выберите модель, которая рассчитана на этот тип двигателя, иначе параметры положения коленчатого вала не будут соответствовать действительности, и двигатель внутреннего сгорания не будет работать должным образом.

Обслуживание коленчатого вала

В автомобиле нет деталей, которые не нуждались бы в периодическом осмотре, обслуживании или замене. То же самое и с коленчатыми валами.Поскольку эта деталь постоянно находится под большой нагрузкой, она изнашивается (особенно быстро это происходит, если мотор часто испытывает масляное голодание).

Для проверки состояния коленчатого вала его необходимо снять с блока.

Коленчатый вал снимается в следующей последовательности:

• Сначала нужно слить масло;
• Далее нужно снять мотор с автомобиля, после этого от него отсоединяются все его элементы;
• Корпус ДВС перевернут поддоном;
• В процессе разборки крепления коленвала необходимо помнить о расположении крышек коренных подшипников — они разные;
• Демонтированы крышки опорных или коренных подшипников;
• Снимается заднее уплотнительное кольцо, и деталь снимается с корпуса;
• Все коренные подшипники сняты.

Далее проверяем коленвал — в каком он состоянии.

Алгоритм проверки коленчатого вала:

Для определения состояния детали ее необходимо промыть бензином для удаления остатков масла с поверхности и из масляных каналов. После промывки деталь промывается компрессором.

Далее проверка проводится в следующей последовательности:

• Осмотр детали проводится: на ней нет сколов, царапин или трещин, а также определяется степень ее износа.
• Все масляные каналы продуваются и продуваются для выявления возможных засоров.
• Если на шейках шатунов обнаружены потертости и царапины, деталь подлежит шлифовке с последующей полировкой.
• При обнаружении повреждений коренных подшипников их необходимо заменить новыми.
• Выполнен визуальный осмотр маховика. При наличии механических повреждений деталь меняют.
• Проверяется подшипник, установленный на носке. При дефектах деталь обжимается, а запрессовывается новая.
• Проверяется сальник крышки распределительного вала. Если автомобиль имеет большой пробег, то сальник необходимо заменить.
• Заменяется сальник в задней части коленчатого вала.
• Все резиновые уплотнения проверяются и при необходимости заменяются.

После осмотра и надлежащего обслуживания деталь возвращается на место, а двигатель собирается в обратном порядке. После завершения процедуры коленчатый вал должен вращаться плавно, без особых усилий и рывков.

Шлифование коленвала

Независимо от того, из какого материала сделан коленчатый вал, на нем рано или поздно образуется выработка. На самых ранних стадиях износа, чтобы продлить срок службы детали, ее шлифуют. Поскольку коленчатый вал является деталью, которая должна иметь идеальную форму, процесс шлифовки и полировки должен выполняться понимающим и опытным токарём.

Он сам сделает всю работу. Только покупка ремонтных шатунных подшипников (они толще заводских) зависит от автовладельца.Детали для ремонта различаются по толщине, бывают типоразмеры 1,2 и 3. В зависимости от того, сколько раз шлифовали коленчатый вал или от степени его износа, приобретаются соответствующие детали.

Подробнее о работе ДПКВ и диагностике его неисправностей смотрите в видео:

Вопросы и ответы:

Где коленвал? Эта деталь находится в корпусе двигателя под блоком цилиндров. Шатуны с поршнями на противоположной стороне прикреплены к шейкам кривошипно-шатунного механизма.

Как еще называют коленчатый вал? Коленчатый вал — сокращенное наименование. Полное название детали — коленчатый вал. Он имеет сложную форму, неотъемлемыми элементами которой являются так называемые колени. Другое название — колено.

Что приводит в движение коленчатый вал? Коленчатый вал соединен с маховиком, по которому передается крутящий момент. Эта деталь предназначена для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Коленчатый вал приводится в движение попеременным срабатыванием поршней.