Коленчатый вал | Автомобильный справочник

 

Коленчатый вал является одной из важных деталей двигателя. Он преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение, которое в дальнейшем, через трансмиссию, передается к колесам.

 

Содержание

1. Кинематика привода коленчатого вала
2. Динамика коленчатого вала
3. Уравновешивание масс в одноцилиндровом двигателе
4. Уравновешивание масс в многоцилиндро­вых двигателях
5. Крутящая сила

 

Кинематика привода коленчатого вала

 

Кинематика привода коленчатого вала (для одного цилиндра) может быть определена из геометрического расположения осей поршня и поршневого пальца, шатуна и коленчатого вала (радиус коленчатого вала равен половине рабочего хода поршня) (см. рис. «Кривошипно-шатунный механизм поршневого двигателя» ).

 

 

Если ход поршня х в верхней мертвой точке принять равным нулю, при радиусе кривошипа r и длине шатуна l получаем (см. рис. «Разложение на составляющие силы воздействующей на поршень» ):

х = r ( 1 — cosa) + l (1 — cosβ),

где:

r·sina = l·sinβ и λ = r/l.

Получаем следующее:

x = r (1 — cosa + 1/λ (1- √‾1-λ²·sin²a))

Некоторые производители применяют компо­новку со смещенным поршневым пальцем. За счет изменения положения поршня и в зави­симости от положения шатуна можно ожидать снижения трения и уровня шума. Смещение может осуществляться путем сдвига поршне­вого пальца относительно центрального поло­жения или смещения коленчатого вала.

Если принять смещение для положительных углов поворота коленчатого вала положи­тельным и ввести величину

δ = смещение / длина шатуна

это дает следующее соотношение для хода поршня:

x=r (1 — cosa + 1/λ (1- √‾1-(λ·sina-δ)²).

На рис. «График зависимости положения поршня от угла поворота коленчатого вала» показано влияние отношения хода поршня к длине шатуна и смещения. Однако различия по сравнению с нормальными зна­чениями смещения в миллиметровом диапа­зоне (δ< 0,04), заметно меньше.

Преобразуя корневую функцию в ряд Тэйлора (при значениях хода около х = 0: в ряд Маклорена) и заменяя степени тригоно­метрических функций полигармоническими функциями, можно получить следующее вы­ражение:

х = r(1+1/4·λ+3/64·λ³+…- cosa-(1/4λ+3/64·λ³+…)cos2a+(3/64·λ³+…)cos4a+…)

Это выражение демонстрирует присутствие высших гармоник, обусловленных кинематикой привода коленчатого вала, которые также назы­ваются колебаниями двигателя высшего порядка (кратные частоты вращения коленчатого вала).

Поскольку нормальные значения λ состав­ляют около 0,3, членами λ высшего порядка можно пренебречь и в дальнейших расчетах ис­пользовать следующее упрощенное выражение:

х = r( 1 +  1/4λ — cosа —   1/4λ · cos2а) .

Однако это упрощение не может быть ис­пользовано, если необходимо выполнить детальный анализ вибрации и резонанса.

Из упрощенного уравнения получаются следующие соотношения для скорости поршня v и ускорения поршня а, где была введена угловая скорость da/dt=ω= 2πn (п частота вращения):

v = rω (sin а + λ/2 · sin2а)

а = rω² (cosa + λ·cos2а).

Здесь также имеют место высшие гармоники, которые не следует игнорировать при иссле­довании явлений резонанса.

 

Динамика коленчатого вала

 

Силы, воздействующие на узел коленчатого вала, и результирующие моменты первона­чально можно определить следующим обра­зом без учета сил инерции (рис.»Разложение на составляющие силы воздействующей на поршень» ).

Сила на поршневом пальце возникает под действием давления газов в камере сгорания, передающегося на поршень. Имеет место следующее:

F_G = (P -P_KGH) A_piston 

Сила на шатуне определяется посредством векторного анализа силы на поршневом пальце в направлении шатуна. Имеет место следующее:

F_S = F_G /cosβ=F_G /√¯1-λ²·sin²a

Пример HTML-страницы

Нормальная сила поршня F_N — это векторная составляющая силы на поршневом пальце, перпендикулярная к стенке цилиндра и урав­новешивающая силу на шатуне:

F_N=F_G·tanβ=F_G·λ sina/√¯1-λ²·sin²a

Эта сила вносит значительный вклад в соз­дание трения между поршнем и стенкой цилиндра. Сторона, с которой соприкаса­ется поршень после верхней мертвой точки под действием давления газов, называется большой упорной поверхностью, а противо­положная сторона — малой упорной поверх­ностью. Следовательно, наибольшее трение имеет место вскоре после прохождения ВМТ на большой упорной поверхности.

Тангенциальная сила на шатунной шейке коленчатого вала вызывает ускорение ко­ленчатого вала и, следовательно, увеличение крутящего момента коленчатого вала. Она определяется путем векторного анализа силы на шатуне:

F_T=F_Gsin(a+β) / cosβ= F_G (sin a + λ/2·sin2а/√‾1 -λ²sin²a).

Подкоренное выражение может быть упро­щено следующим образом:

F_T≈ F_G (sinа + λ/2· sin2а) .

Радиальная сила F_R на шатунной шейке ко­ленчатого вала:

F_R =F_G·cos(a+β)/cosβ

или приблизительно

F_R≈ F_G (cosa — λ/2+λ/2·cos2a) .

Силы инерции можно разделить на коле­бательные и вращательные составляющие. Массы поршня, поршневых колец и поршне­вого пальца m_к относятся к колебательной составляющей и могут быть виртуально со­средоточены в поршневом пальце.

Щека коленчатого вала с шатунной шейкой относятся к вращательной составляющей. Здесь масса обычно сосредотачивается на радиусе кривошипа, на центральной оси ша­тунной шейки. Применимо следующее:

m_w=Σ m_lr_sl/r

где m_l — масса соответствующего компонента (щека, палец и т.д.), а r_sl — соответствующий радиус центра массы.

В связи с колебательным движением ша­туна целесообразно разделить массу шатуна на колебательную и вращательную составляю­щие. Это может быть сделано, если известно точное положение центра тяжести и момента инерции шатуна, предполагая наличие двух динамически идентичных отдельных масс ма­лой и большой головок шатуна, и определяя Условие равновесия сил, моментов и инерци­онных масс. Обычно предполагается, что одна треть массы шатуна т_pl является колебатель­ной, а две трети — вращательной. Затем при т₀ = m_K + 1/3 т_Рl, как колебательной массы и со­ответствующем ускорении поршня (см. ниже) колебательная сила инерции выражается как:

F₀≈m₀·r·ω² (cosa + λ·cos2a),

Таким образом, колебательная сила инерции возрастает пропорционально квадрату ча­стоты вращения двигателя (ω = 2π·п) и имеет составляющую первого порядка и меньшую составляющую второго порядка.

Вращательная сила инерции выводится, как центробежная сила из уменьшенной массы m_r = m_w + 2/3 т_Рl и скорости враще­ния как:

F_r = m_r·r·ω²

Точно так же вращательная сила инерции воз­растает пропорционально квадрату частоты вращения двигателя, но не имеет составляю­щих высших порядков. Вращательная сила инерции, следовательно, может быть легко уравновешена противовесами, вращающимися со скоростью, равной частоте вращения двига­теля. Неравномерности вращения коленчатого вала столь малы по сравнению с этими силами, что в балансе масс ими можно пренебречь.

Как было показано выше в кинематике узла коленчатого вала, высшие гармоники (колебания высшего порядка) возникают за счет геометрии кривошипно-шатунного ме­ханизма. Амплитуда колебаний 4-го и выше порядков быстро снижается, и в балансе масс этими колебаниями, как правило, пре­небрегают.

 

Уравновешивание масс в одноцилиндровом двигателе

 

Компонент вращающейся массы в одноци­линдровом двигателе может быть полностью уравновешен при помощи соответствующего противовеса. Противовесы обычно преду­сматриваются на обеих сторонах, и массы должны быть сбалансированы относительно радиуса вращения центра масс. Колебания сил можно представить в виде векторов силы (рис. «Полностью уравновешенные массы 1-го и 2-го порядков» ), когда они моделируются как вращающиеся в противоположных направле­ниях, и имеющие в каждом случае половин­ную величину.

 

 

Следовательно, для уравновешивания коле­бательных сил инерции могут быть использо­ваны два вращающихся в противоположном направлении вала. Горизонтальная составля­ющая исчезает и, как минимум составляющая колебательной силы инерции первого порядка может быть скомпенсирована.

Для практически полного уравновешивания масс требуются дополнительные уравновешивающие валы, которые должны вращаться со скоростью в два раза выше частоты вращения двигателя, чтобы полностью уравновесить со­ставляющую колебаний второго порядка.

Часто конструкторам приходится идти на ком­промисс вследствие того, что системы с противо­положно вращающимися валами являются до­рогостоящими, и уже для уравновешивания сил инерции первого порядка требуются значитель­ные массы. Например, масса противовеса может быть равна половине колеблющейся массы. При этом неуравновешенные силы инерции, дей­ствующие наружу в направлении продольной оси цилиндра, уменьшаются наполовину, однако за счет больших масс, вращающихся компонен­тов возникают поперечные силы (см. табл. «Уравновешивание масс в одноцилиндровом двигателе, в зависимости от степени уравновешивания» ). Такая частичная компенсация называется 50% — ной балансировкой. Обычными цифрами явля­ются 100% уравновешивание вращающихся масс и 50% уравновешивание колеблющихся масс.

 

 

Уравновешивание масс в многоцилиндро­вых двигателях

 

В многоцилиндровом двигателе силы инер­ции состоят из сил инерции каждого отдель­ного цилиндра, которые накладываются друг на друга. Кроме того, за счет промежутков между цилиндрами создаются неуравнове­шенные моменты инерции. Все возможные поперечные и продольные отклоняющие моменты, и неуравновешенные силы инерции показаны в табл. «Поперечные и продольные отклоняющие моменты и неуравновешенные силы инерции в многоцилиндровых двигателях» .

 

 

Взаимное уравновешивание сил инерции яв­ляется одним из главных факторов, определя­ющих выбор конфигурации коленчатого вала, а, следовательно, и конструкции самого дви­гателя. В многоцилиндровых двигателях силы инерции могут быть уравновешены, если об­щий центр тяжести всех деталей кривошипно-шатунного механизма располагается в средней точке коленчатого вала, т. е., если коленчатый

вал является симметричным (глядя спереди). Это представлено полярными диаграммами сил 1-го и 2-го порядка (см. табл. «Полярная диаграмма сил для рядных двигателей» ).

 

 

Диаграмма 2-го порядка для четырех­цилиндрового рядного двигателя является асимметричной, указывая на то, что этот порядок характеризуется наличием больших неуравновешенных сил инерции. Эти силы могут быть уравновешены двумя балансир­ными валами, вращающимися в противопо­ложных направлениях, но с удвоенной часто­той (система Ланчестера).

В табл. «Неуравновешенные силы и моменты 1-го и 2-го порядка и интервалы между моментами зажигания для наиболее распространенных моделей двигателей» приведена сводка неуравнове­шенных сил и моментов для различного числа цилиндров и конфигураций кривошипно-шатунных механизмов.

 

 

Крутящая сила

 

Массы в двигателе движутся с постоянно из­меняющимся ускорением, что приводит к возникновению сил инерции. Циклически из­меняющиеся давления в цилиндрах называ­ются силами газообразных продуктов сгора­ния смеси. Те и другие силы по отношению к двигателю имеют как внутренние, так и внеш­ние составляющие. Внутренние силы и мо­менты должны поглощаться компонентами двигателя, в особенности коленчатым валом и картером двигателя, в то время как внешние силы через опоры двигателя передаются на шасси автомобиля.

На поршень действуют циклические уси­лия, создаваемые при сгорании топливовоздушной смеси, а циклические инерционные усилия действуют на поршень, шатун и ко­ленчатый вал. Все эти силы в сумме создают тангенциальную составляющую силы, дей­ствующую на шейку коленчатого вала. Эта сила, умноженная на радиус кривошипа, дает крутящий момент, также изменяющийся по периодическому закону.

 

В многоцилиндровых двигателях кривые тангенциального давления для отдельных ци­линдров суммируют в соответствии с числом цилиндров двигателя, их расположением, кон­струкцией коленчатого вала и порядком ра­боты цилиндров. Полученная результирующая кривая является характеристикой двигателя (с точки зрения его конструкции) и включает весь рабочий цикл (т.е., для четырехтактных двига­телей два оборота коленчатого вала) (см. рис. «Полностью уравновешенные массы 1-го и 2-го порядков» ). Этот процесс можно проиллюстрировать диаграммой крутящих сил. Эта переменная крутящая сила и результирующий крутящий момент, в зависимости от момента инерции J, создают переменную скорость вращения ω:

dω/dt = M(t)/J

с учетом всех наложенных и вновь создан­ных порядков колебаний (в том числе по­ловинных порядков). Это отклонение от постоянной скорости вращения называется коэффициентом циклического изменения скорости вращения и определяется следую­щим образом:

δ_s = (ω_max — ω_min) / ω_min

Этот коэффициент циклического измене­ния может быть уменьшен до приемлемого уровня при помощи механизмов, запасаю­щих энергию, таких как, например, маховики. Крутильные колебания, которые можно от­следить назад к описанным выше крутящим силам, также называются крутильными колебаниями 1-го порядка. Эти колебания нельзя смешивать с высокочастотными ко­лебаниями, возникающими вследствие упру­гих деформаций и собственного резонанса коленчатого вала, называемыми колебаниями 2-го порядка.

Пример HTML-страницы

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Д37М1005011 Вал коленчатый Д-144 с противовесами (А) — Д37М-1005011 Д37М-1005011Б3

Распечатать

Главная   Запчасти для наших машин и тракторов

14

1

Применяется: ВТЗ, ЛТЗ

Код для заказа: 050506

Добавить фото

11 700 ₽

Дадим оптовые цены предпринимателям и автопаркам ?

Наличные при получении VISA, MasterCard, МИР Долями Оплата через банк

Производитель: NO NAME Получить информацию о товаре или оформить заказ вы можете по телефону 8 800 6006 966.

Есть в наличии

Самовывоз

Уточняем

Доставка

Уточняем

Доступно для заказа — больше 10 шт.

Данные обновлены: 04.05.2023 в 03:30

• Все характеристики
• Отзывы о товаре
• Вопрос-ответ
• Аналоги
• Где применяется

Характеристики

Сообщить о неточности
в описании товара

Код для заказа

050506

Артикулы

Д37М-1005011, Д37М-1005011Б3

Производитель

NO NAME

Каталожная группа:

. .Двигатель
Двигатель

Ширина, м:

0.235

Высота, м:

0.235

Длина, м:

0.795

Вес, кг:

36.08

Отзывы о товаре

Вопрос-ответ

Задавайте вопросы и эксперты
помогут вам найти ответ

Чтобы задать вопрос, необоходимо
авторизоваться/зарегистрироваться
на сайте

Чтобы добавить отзыв, необходимо
авторизоваться/зарегистрироваться
на сайте

Чтобы подписаться на товар, необходимо
авторизоваться/зарегистрироваться
на сайте

Производитель шатунов | Самые прочные шатуны и болты шатунов онлайн

Toggle Nav

Поиск

• Сравнение товаров

Меню

Счет

Над чем ты сегодня работаешь

Делать

— Выберите производителя —

Двигатель

— Выбор двигателя —

Новые поступления

Самые прочные шатуны в отрасли

О BoostLine

Шатуны BoostLine являются первой целью встроенные стержни для приложений с добавлением мощности. Запатентованная конструкция с тремя карманами была специально разработана для требовательных двигателей с турбонаддувом, наддувом и больших закисей азота и обеспечивает на 60% большую прочность на изгиб по сравнению с обычными стержнями с двутавровой балкой! Шатуны BoostLine изготовлены из кованой стали премиум-класса 4340 и оснащены стандартными высококачественными болтами ARP 2000, а в качестве модернизации доступны еще более прочные болты ARP 625+ Custom Age.


Каждый стержень BoostLine спроектирован и обработан в Менторе, штат Огайо, и проверен на КИМ аэрокосмического класса. Они изготавливаются с самой высокой в ​​отрасли точностью, и каждый набор стержней включает в себя отдельные отчеты о проверке с подробным описанием критических размеров до 0,0001 дюйма. Шатуны
BoostLine рассчитаны на мощность до 1000 л.с. для 4-цилиндровых двигателей, 1500 л.с. для 6-цилиндровых двигателей и стратосферную мощность 2000 л.с. для 8-цилиндровых двигателей. Все лошадиные силы мира бесполезны, если ваш двигатель не доедет до финиша. Шатуны BoostLine обеспечивают мощность, необходимую вашему двигателю, чтобы привести вас к финишу.

Отзывы о шатунах BoostLine

«При попытке развить мощность более 1000 л.

— Люк Уилсон, 4 Piston Racing

«Производя более 2000 л.с., я знаю, что всегда могу положиться на компоненты Boostline, чтобы вывести мой Coyote в круг победителей. 1-й выбор JPC, когда нам нужно качественное, надежное соединение стержни».

— Джастин Берчем, JPC Racing

«1155,4 л.с. и 822,0 фунт-фут крутящего момента оказались магическим числом, но мы, вероятно, сделали бы чуть более 1200 л.с., если бы у нас было больше инжекторов»

— ГОРЯЧИЙ ROD Magazine, Coyote Dyno Test

Статьи и советы по шатунам

Boostline — Технологии BoostLine — Блог

BoostLine — Блог

Самые прочные в отрасли шатуны для дизельных двигателей Duramax и Cummins

14 октября 2021 г.

С момента появления BoostLine в мире мощных двигателей наши запатентованные шатуны с 3 гнездами используются в двигателях многих различных гоночных дисциплин, от дрифта до дрэг-рейсинга. Успешно испытав и разработав нашу линейку шатунов для различных газовых двигателей мощностью до 2000 л.с., мы осознали необходимость надежной работы в мире высокопроизводительных дизельных двигателей.

BoostLine — Блог

BoostLine обеспечивает большее количество гонщиков благодаря расширенной линейке удилищ!

23 ноября 2020 г.

BoostLine продолжает расти, и наша линейка шатунов растет вместе с нами! Узнайте, почему мы производим удилища именно так, как мы это делаем, и какие выгоды могут получить гонщики от производительности BoostLine.

Свяжитесь с нами


АВТОРСКИЕ ПРАВА © 2023 BOOSTLINE ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ. BOOSTLINE ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТЬЮ СЕМЕЙСТВА БРЕНДОВ-ПОБЕДИТЕЛЕЙ ГОНОК

K1 шатун Н-образный вал B6 / BP 133,00 мм | поршневые шатуны | 1,6 л | Моторный отсек | Mazda MX-5 NA (1989-1998) | Детали производительности | Магазин запчастей | СПС Моторспорт ГмбХ

Чтобы иметь возможность использовать SPS Motorsport GmbH — Mazda MX-5 Tuning в полном объеме, мы рекомендуем активировать Javascript в вашем браузере.

[email protected]

Versand Internal Halb von 24h*

info@sps-motorsport. com

Горячая линия 06432 64 09960

Меню

Корзина 0

 

Список желаний

Мой аккаунт

Закрыть меню

Учетная запись клиента Войти

или зарегистрироваться

Nach der Anmeldung, können Sie hier auf Ihren Kundenbereich zugreifen.

Поиск

EN

DE EN

Этот веб-сайт использует файлы cookie, которые необходимы для технической работы веб-сайта и всегда установлены. Другие файлы cookie, которые повышают комфорт при использовании этого веб-сайта, используются для прямой рекламы или для облегчения взаимодействия с другими веб-сайтами и социальными сетями, устанавливаются только с вашего согласия.

Технически требуется

Эти файлы cookie необходимы для основных функций магазина.

Файл cookie «Разрешить все файлы cookie»

Файл cookie «Отклонить все файлы cookie»

Токен CSRF

Настройки файлов cookie

Изменение валюты

Кэширование для конкретного клиента

Индивидуальные цены 9000 3

Платежи PayPal

Выбранный магазин

Сессия

Комфортные функции

Эти файлы cookie используются для того, чтобы сделать процесс покупки еще более привлекательным, например, для распознавания посетителя.