Коленчатый вал и маховик

Когда поршневой двигатель используется для приведения в движение транспортного средства, одна из первых возникающих инженерных проблем заключается в том, как получить вращательную мощность, необходимую для привода колес, от двигателя, который производит линейную мощность по мере подъема поршней. и упасть. Проблема решается с помощью коленчатого вала. Этот вал, соединенный как с поршневыми узлами, так и с трансмиссией, преобразует вертикальное движение поршней во вращательное движение, чтобы оно могло передаваться на опорные катки. Помимо передачи привода, коленчатый вал также выполняет ряд других функций. К ним относятся привод распределительного вала, шкив ремня вентилятора и шестерня, зацепляемая стартером.

Форма и функции коленчатого вала

Форма коленчатого вала зависит от типа двигателя, на который он устанавливается. Однако все конструкции в основном одинаковы, поскольку функция, которую они должны выполнять, всегда одна и та же. Коленчатый вал несет узел поршня или узлы в многоцилиндровых двигателях и установлен у основания блока (рис. 4) во всех двигателях, кроме горизонтально-оппозитных, где он находится в центре. В одноцилиндровых двигателях коленчатый вал имеет только один подшипник поршневого узла и, следовательно, имеет только одну шатунную шейку. Шатунная шейка смещена от оси вала (рис. 6), чтобы пространство для шатуна перемещалось вверх и вниз одновременно с его вращением. Смещенная шатунная шейка называется «броском».

По обе стороны от шатунной шейки находятся коренные подшипники, которые фиксируют вал в блоке цилиндров, а также обеспечивают его вращение. Таким образом, вал имеет характерную U-образную форму. Эта U-образная конструкция позволяет коленчатому валу преобразовывать по существу прямолинейное движение узла поршня во вращательное движение. Поскольку поршень движется вниз по цилиндру, большая головка шатуна толкает шатунную шейку, к которой она прикреплена, вниз и в сторону (рис. 3), одновременно вращаясь вокруг нее. Когда поршень начинает свое движение вверх, шатун толкается вокруг и вверх шатунной шейкой, одновременно снова вращаясь вокруг нее. Результатом этого является вращение коленчатого вала в его коренных подшипниках и передача круговой передачи на колеса автомобиля.

Подшипниково-бросательное устройство

Коленчатый вал одноцилиндрового двигателя имеет самую простую форму. Однако большинство автомобилей имеют четыре цилиндра или более, и, следовательно, коленчатые валы в этих двигателях намного сложнее. Двумя основными переменными в форме многоходовых коленчатых валов являются расположение и количество коренных подшипников, а также ориентация ходов. Определенное количество коренных подшипников необходимо для надежной установки многоходового коленчатого вала, чтобы предотвратить его биение или деформацию под нагрузкой, воздействующей на него поршневыми узлами. Традиционно это обычно означало размещение подшипников с обеих сторон каждой шатунной шейки, что давало пять коренных подшипников на валу четырехцилиндрового двигателя.

Однако при использовании валов из более прочной легированной стали и более легких поршней иногда два шатуна опираются на две соседние шатунные шейки, между которыми нет подшипника. Более короткие валы, возможные в плоских и V-образных двигателях, также позволяют отказаться от подшипников без потери необходимой жесткости. То, как расположены броски, является важной частью балансировки двигателя. Это связано с тем, что для сглаживания неравномерности четырехтактного цикла узлы поршня поднимаются и опускаются не вместе, а в шахматном порядке. Это приводит к уравновешиванию веса одного узла поршня по отношению к весу другого. Следовательно, ходы кривошипа должны быть расположены по схеме, соответствующей порядку запуска двигателя.

В четырехцилиндровом рядном двигателе ходы кривошипа расположены от центра на два оборота под углом 180 градусов до конца на два оборота. Эта конструкция обычно имеет пять основных подшипников, что дает очень жесткий вал, хотя встречаются и трехопорные конструкции, особенно на транспортных средствах с меньшим двигателем. Горизонтально-оппозитная четырехцилиндровая компоновка имеет конструкцию коленчатого вала, аналогичную конструкции рядного двигателя, но поскольку пары поршней обращены друг к другу, вал короче и жестче и часто имеет только три подшипника. Коленчатый вал V-образного четырехцилиндрового двигателя снова короче, чем у рядного аналога. Броски, как правило, под углом около 90 друг к другу, как и два блока цилиндров. Шестицилиндровые двигатели построены по тому же принципу, что и четырехцилиндровые двигатели, поэтому коленчатые валы аналогичны, только длиннее.

В рядном шестицилиндровом двигателе ходы коленчатого вала расположены так, что два концевых поршня поднимаются и опускаются вместе, как и второй и пятый поршни, третий и четвертый поршни. Это приводит к тому, что броски располагаются вокруг вала под углом 120° друг к другу. Поскольку эти валы длинные, они обычно имеют целых семь подшипников, чтобы обеспечить максимальную поддержку. Поскольку в автомобиле сложно разместить плоский шестицилиндровый двигатель по ширине, они почти не используются. Вместо этого альтернативой рядному шестицилиндровому двигателю является компоновка V-six. V-образная шестерка имеет то преимущество перед рядной компоновкой, что она намного короче. Иногда он поддерживается четырьмя подшипниками, но чаще встречается семь, поскольку такое расположение обеспечивает гораздо большую степень жесткости и меньшую вибрацию. Расположение броска составляет 60, что является обычным углом, под которым блоки цилиндров выровнены.

V-образная восьмерка имеет те же преимущества, что и V-шестерка, в том смысле, что для большого двигателя можно использовать относительно короткий и жесткий коленчатый вал. Используются два ряда цилиндров под углом 90°, поэтому валы располагаются вокруг вала с интервалами 90° или 180°. Этот эффект фактически удваивается, потому что на каждой шатунной шейке есть два поршня, каждый поршень на одной шатунной шейке входит в цилиндр на противоположных сторонах блока. В результате коленчатый вал V-образной восьмерки имеет только пять коренных подшипников.

Балансировка и демпфирование коленчатого вала

Хотя порядок зажигания помогает сгладить вибрацию, присущую четырехтактному циклу, он не выполняет всю работу. Некоторая комковатость устраняется наличием маховика на заднем конце вала. Это просто сильно утяжеленный диск, который, когда двигатель начал вращаться, имеет тенденцию продолжать вращаться и, таким образом, выравнивает подачу мощности. Помимо балансировки двигателя, балансировке подлежит и сам коленчатый вал. Это связано с тем, что валы на коленчатом валу смещены относительно оси вала, и их движение создает эффект дисбаланса. Дополнительная вибрация вызывается вращением больших головок шатуна вокруг шатунных шеек.

Эта вибрация контролируется литьем перемычек напротив ходов кривошипа. Перемычки имеют вес, который соответствует давлению на шатунную шейку, когда узел поршня приводит ее в движение. Таким образом, их размер и вес варьируются в зависимости от размера и типа двигателя. Например, перемычки на валу плоского двигателя обычно довольно малы, поскольку эти двигатели настолько хорошо сбалансированы, что не сильно вибрируют. Помимо эффекта дисбаланса, коленчатый вал также страдает от крутильных или крутильных колебаний. Это происходит из-за силы узла поршня, заставляющего вращаться кривошип, и склонности вала снова закручиваться назад, когда давление заканчивается в конце рабочего хода.

Чтобы эти вибрации не стали слишком сильными, на конце вала установлен гаситель вибрации. Типичный демпфер состоит из небольшого маховика, прикрепленного к шкиву, по которому проходит ремень вентилятора с помощью резиновой вставки толщиной около 6 мм. Резина изгибается при вращении вала, эффективно гася любую вибрацию. В то время как большинство коленчатых валов имеют как ребра, так и виброгасители для борьбы с вибрацией, другой метод балансировки используется только на определенных двигателях. В этом методе используется утяжеленный уравновешивающий вал, который прикреплен к коленчатому валу через шестерни. Он является стандартным для двигателей V-four, но также используется в некоторых двухцилиндровых двигателях, например, в мотоциклах.

Подшипники коленчатого вала

В то время как сами коленчатые валы изготавливаются из прочных легированных сталей, обычно хромоникелевой стали, а шейки специально закалены, подшипники изготовлены из более мягкого металла. Это означает, что более дешевая и легко заменяемая деталь изнашивается первой. Подшипники имеют форму вкладышей внутри шатунов и коренных подшипников. Все они в основном похожи, за исключением одного из основных подшипников, который называется упорным подшипником. В то время как другие коренные подшипники предотвращают движение вала вверх или вниз, упорный подшипник останавливает движение вала вперед или назад. Для этого он имеет U-образную форму, а остальные плоские. Он опирается не только на шейку вала, но и на фланцы кривошипа. Положение этого подшипника может быть разным, но на больших V-образных двигателях он, как правило, находится в центре, а на рядных двигателях — на заднем конце. Там, где упорного подшипника как такового нет, упорные шайбы устанавливаются рядом с коренным подшипником. Они выполняют идентичную функцию.

Смазка подшипников

Во избежание чрезмерного износа шейки и подшипников они должны постоянно «плавать» в тонкой пленке масла. Таким образом, в валу просверлен тщательно спроектированный масляный канал, а подшипники иногда имеют канавки. Путь масла через вал должен иметь специальную форму, чтобы избежать образования масляного шлама и закупоривания каналов под действием центробежной силы. Подшипники имеют канавки, чтобы масло могло проходить по всему периметру и течь независимо от положения вращения вала. У масла также есть две другие функции: охлаждать подшипники при прохождении через них и смывать любые отложения или стружку, которые могут присутствовать.

Дополнительные функции коленчатого вала

Будучи первой частью приводного вала, коленчатый вал выполняет другие функции, помимо передачи привода. Передний конец коленчатого вала выступает через коренной подшипник и сальник и несет звездочку, которая приводит в движение распределительный вал, который, в свою очередь, приводит в действие шестерню клапана. Также на этом конце находится шкив, на котором проходит ремень вентилятора, приводящий в движение генератор, вентилятор и водяной насос. На заднем конце вала находится еще один коренной подшипник и сальник, а вал снова выступает до конца фланцем, к которому прикручен маховик. Хотя благодаря лучшей балансировке двигателя размер маховика в современных двигателях был уменьшен, у него есть и другие применения. Он составляет неотъемлемую часть механизма сцепления, лицевая сторона которого обращена от двигателя, приводит в движение ведущий диск сцепления. Эта пластина, по сути, фрикционный диск, позволяет постепенно передавать мощность двигателя в систему трансмиссии, чтобы автомобиль мог трогаться с места.

Не менее важной функцией маховика является его участие в запуске двигателя. По его периметру зубчатая кромка. Это литое зубчатое кольцо входит в зацепление с шестерней стартера, чтобы провернуть коленчатый вал и запустить двигатель. Отношение зубьев на маховике к зубьям на шестерне стартера достаточно велико, чтобы стартер мог провернуть двигатель достаточно быстро, чтобы запустить его.

Закрыть	Количество в корзине: Нет Номер детали: 105287113a Цена: 2,99 доллара США Продается как: 1 прокладка
	Идет за маховиком, чтобы установить осевой люфт коленчатого вала. Осевой люфт должен составлять от 0,004 до 0,007 дюйма. Вы можете использовать только 3 прокладки для достижения этой суммы. Не используйте более 3 прокладок.

Сопутствующие детали

Номер детали	Имя	Изображение	Цена
ac000125	Инструмент для измерения осевого люфта коленчатого вала для использования с щупами		15,00 $
105245113фс	Немецкий силиконовый задний главный сальник маховика		9,00 $
105295311а	Уплотнительное кольцо маховика для двигателей Beetle объемом 1500 куб. см и больше		4,00 $
105281113а	0,24 мм / 0,009Дюймовая толстая прокладка маховика для регулировки осевого люфта коленчатого вала на двигателе Beetle		2,99 $
105283113а	0,30 мм / 0,011 дюйма толстой прокладки маховика для регулировки торцевого зазора коленчатого вала на двигателе		2,99 $
105285113а	0,32 мм / 0,012 дюйма толстой прокладки маховика для регулировки торцевого зазора коленчатого вала на двигателе 9 жука0010		2,99 $
105289113а	0,36 мм / 0,014 дюйма толстой прокладки маховика для регулировки торцевого зазора коленчатого вала на двигателе		2,99 $

Клиенты, которые приобрели этот товар, также приобрели:

Номер детали	Имя	Изображение	Цена
105285113а	0,32 мм/0,012 дюйма толстой прокладки маховика для регулировки люфта конца коленчатого вала на двигателе жука		$2,99
105283113а	0,30 мм / 0,011 дюйма толстой прокладки маховика для регулировки люфта конца коленчатого вала на двигателе жука		$2,99
105289113а	0,36 Мм/0,014 дюйма толстой прокладки маховика для регулировки торцевого зазора коленчатого вала на двигателе жука		$2,99
ac000125	Инструмент для измерения осевого люфта коленчатого вала для использования с щупами		$15. 00
105281113а	0,24 мм / 0,009 дюйма толстой прокладки маховика для регулировки торцевого зазора коленчатого вала на двигателе жука		$2,99
598051111а	Комплект уплотнений трансмиссионного моста заднего поворотного моста включает уплотнение, прокладки, уплотнительные кольца и шплинт для 1 стороны		$14,95
ac000111	Инструмент блокировки маховика работает как с 6-вольтовыми, так и с 12-вольтовыми маховиками		15,15 $
ac000513	Набивка впускного коллектора порта толстой бумаги двойная с дополнительным материалом для порта спички		$2,50