27Июн

Схема коленчатого вала: Коленчатый вал и его назначение

27 Июн 2018 alexxlab Комментировать

Содержание

Коленчатый вал и его назначение

Подробно рассмотрим принцип работы коленчатого вала.

Среди всех элементов конструкции двигателя внутреннего сгорания именно коленчатый вал считается наиболее важным и дорогостоящим. И это неудивительно, ведь довольно трудно найти более ответственный элемент, чем коленчатый вал. Именно данный элемент ответственен за процесс преобразования в крутящий момент возвратно-поступательного движения поршней.

Восприятие переменных нагрузок, возникающих в результате действия сил давления газа, вращающихся и движущихся масс и их сил инерции – одна из важнейших задач, которая решается исключительно благодаря данному элементу конструкции. Коленчатый вал является цельным элементом конструкции, потому правильнее будет дать ему название “деталь”. Методы ковки стали либо литья чугуна – вот главные способы изготовления этой детали. Стоит отметить, что турбированные, а также дизельные силовые установки оснащаются коленчатыми валами из наиболее прочных видов стали, и они являются более надежными.

Схема коленчатого вала.

Рассмотрев конструкцию вала, можно увидеть, что эта деталь соединяет воедино шатунные(6) и коренные шейки(9), которые, в свою очередь, объединяются друг с другом при помощи щек(5). По количеству шеек коренные опережают шатунные на один элемент, а сам вал с подобной компоновкой называется “полноопорный”. В сравнении с шатунными шейками, коренные обладают большим диаметром. Противовес(4) является естественным продолжением щеки(5) в направлении, противоположном шатунной шейке. Основной задачей противовесов является создание условий для уравновешивания веса поршней и шатунов, что напрямую влияет на работу силовой установки, делая ее более плавной и размеренной.

Между щеками находится шатунная шейка, и она носит название “колено”. Расположение колен напрямую зависит от нескольких факторов, среди которых: количество цилиндров, порядок их работы, расположение, а также тактность силовой установки. Уравновешенность мотора обеспечивается за счет положения колен.

Кроме того, от данного фактора зависит равномерность воспламенения, изгибающие моменты и наименее возможные крутильные колебания.

Шатунная шейка является важнейшей опорной поверхностью для шатунов. В V-образной силовой установке коленчатый вал создается при помощи специальных шатунных шеек удлиненной формы. На этих шейках и основывается пара шатунов правого и левого ряда цилиндров. На определенных валах таких двигателей спаренные шейки шатунов несколько сдвинуты друг против друга под углом в 18 градусов, за счет чего и обеспечивается равномерное воспламенение (данная технология более известна под названием Split-pin).

Переход к щеке от шейки считается элементом, который наиболее подвержен нагрузкам среди всех элементов конструкции коленчатого вала. Чтобы добиться снижения концентрации напряжения, переход к щеке от шейки создается с определенным радиусом закругления, который также известен как галтель. За счет галтелей длина коленчатого вала способна увеличиваться, а чтобы уменьшить длину вала, эти галтели создают с углублением в шейку либо щеку.

Подшипники скольжения – еще один важный элемент, ведь они обеспечивают вращение в шатунных шейках шатунов, а вала – в опорах. Роль подшипников выполняют специальные, произведенные из прочной стальной ленты разъемные вкладыши. На эту же ленту наносится антифрикционный слой. Но почему вкладыши не проворачиваются вокруг шейки? Все потому, что они надежно фиксируются в опоре благодаря наличию выступа. Чтобы недопустить лишних перемещений вала, применяется упорный подшипник скольжения. Этот подшипник устанавливается на крайней, либо средней шейке.

Схема системы смазки.

Шатунные и коренные шейки являются частью системы смазки двигателя, при этом сама смазка производится под давлением. Конструкцией предусмотрен подвод масла для смазки к каждой конкретной опоре коренной шейки, начинающийся от общей магистрали. В дальнейшем к шатунным шейкам масло переходит по каналам, расположенным в щеках.

С коленчатого вала мощность отбирается с хвостовика, заднего конца, а к этому концу прикрепляется маховик. Спереди на конце вала (его также называют носком) имеются посадочные места, и на этих местах закрепляется звездочка (шестерня) привода распределительного вала, специальный гаситель крутильных колебаний (во многих, но не во всех конструкциях) и шкив привода вспомогательных агрегатов. Гаситель представляет собой 2 диска, которые крепятся друг к другу при помощи материала, обладающего высокой степенью упругости (резина, пружина и силиконовая жидкость). Благодаря данному упругому материалу происходит поглощение вибраций вала через внутреннее трение.

Что такое коленчатый вал (коленвал) видео, лекция:

Графическое видео о процессе работы коленвала:

Как изготавливают коленчатый вал (видео):

Коленчатый вал — принцип работы, на что влияет датчик положения коленчатого вала?

Датчик положения коленчатого вала – один из центральных элементов системы зажигания и впрыска топлива в двигателе современного автомобиля. Это главный и единственный датчик, без которого мотор работать не будет, машина не поедет.

ДПКВ должен отвечать за синхронизацию электронного управления с механизмом газораспределения мотора. Он создает сигналы для всех типов (тактового, цикличного и углового) управления впрыском топлива (инжектор или дизель) и системы зажигания (бензин).

Раньше в автомобильных двигателях применялся карбюратор – почти полностью механический прибор. После появления инжекторных систем производители стали от них отказываться, только последние модели карбюраторных двигателей использовали электромагнитный клапан.

Такие системы были надежны, к поломкам могло привести только сильное загрязнение, неправильная регулировка или повреждения механизма.

Однако принцип работы карбюратора не мог гарантировать необходимую точность дозирования топлива, особенно при смене режимов работы мотора, поэтому расходовалось его слишком много.

На смену карбюраторной пришла инжекторная система, основанная на работе электронного блока управления. Действие новой системы позволило точнее определять количество топлива для более эффективной работы двигателя в конкретный момент. Расход топлива сократился на порядок.

С другой стороны, более точная электронная система потребовала более подробной информации о функционировании систем автомобиля, то есть – значительно большего количества разнообразных датчиков. Как любая электронная система, она менее надежна, чем механическая, но позволяет кроме экономии добиться повышения мощности двигателя.

ВАЖНО! Среди множества устройств, контролирующих двигатель, главным является датчик оборотов коленчатого вала.

Коленвал – основная и самая дорогая деталь двигателя, поэтому контроль за его работой – важнейший процесс.

Сейчас автопроизводители применяют микропроцессорные системы, где угол зажигания зависит не только от частоты вращения коленвала, но и от температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха, сигналов детонации. Это позволяет максимально эффективно использовать двигатель, сокращая расход топлива.

Содержание:

  • 1 Где расположен датчик
  • 2 Описание 1G FE датчика
  • 3 Схема датчика положения коленчатого вала Ауди А3
  • 4 Принцип работы датчика коленвала
  • 5 Какой датчик надежнее
  • 6 Устройство датчика положения коленвала
    • 6.1 Как проверить датчик положения коленвала
    • 6.2 Признаки неисправности
    • 6.3 Р0336 ошибка датчика и другие частые ошибки ДПКВ
    • 6.4 Самостоятельная замена ДПКВ
    • 6.5 Ошибка датчика синхронизации – как проверить осциллографом

Где расположен датчик

Датчик располагается рядом с коленвалом, способ доступа к нему зависит от конкретного автомобиля.  Иногда его расположение таково, что проще добраться не через капот, а подняв автомобиль на стенд. Иногда (например, в случае с «Ленд Ровер Фрилендер») для этого придется снимать колесо и подкрылок.

Описание 1G FE датчика

Особенность расположение датчика в двигателях 1G FE состоит в том, что до 1996 года он располагался внутри трамблера, что осложняет его замену. Для демонтажа и установки такого датчика проще всего будет использовать яму или подъемник. Если попытаться достать его через капот – потребуется демонтировать большое количество деталей двигателя.

Схема датчика положения коленчатого вала Ауди А3

Принцип работы датчика коленвала

Задача ДПКВ заключается в образовании индуктивных сигналов. Это делается тремя методами, их суть одна. Проходящие рядом с датчиком зубья шкива коленвала создают импульсы тока. Ориентируясь на это, прибор фиксирует каждый поворот вала и обеспечивает синхронизацию работы топливных форсунок и зажигания в системе.

Российские автомобили, на которых стоит индуктивный ДПКВ:

  • «Гранта».
  • «Калина».
  • «Шевроле Нива».
  • «Газель Бизнес».
  • «Шевроле Лачетти».
  • «Чери Амулет».
  • «Ленд Ровер Фрилендер.
  • «Дэу Матиз».
  • «Фольксваген Кадди».
  • ВАЗ 2110.
  • ВАЗ 2111.
  • ВАЗ 2112.
  • ВАЗ 2115.
  • ВАЗ 2107.
  • Volvo.
  • Nissan.

ДПКВ управляет и другими системами и механизмами, функционирование которых так или иначе зависит от положения и частоты вращения вала. В том числе от него зависит, как будет работать распредвал или коробка-автомат (АКПП).

Угловые импульсы возникают благодаря синхронной работе датчика и диска синхронизации. Последний устроен таким образом, чтобы передавать данные о скорости вращения и положении коленвала в конкретный момент времени. Как правило, применяются диски 60-2 (58 зубцов, пропуск в 2 зубца). Показатели работы коленвала измеряются благодаря отсутствующим зубцам.

Какой датчик надежнее

Выпуском такого оборудования занимаются многие крупнейшие мировые бренды. Например, концерн «Сименс». Также среди популярных моделей датчики от Perkins, Kazuma и другие.

По степени надежности датчики можно разделить на три группы, основываясь на принципе их работы.  Наиболее популярный – индуктивный. Это простой и надежный вариант, устанавливается в подавляющее большинство автомобилей во всем мире.

Кроме индуктивного (магнитного) типа, применяются еще два вида:

На основе эффекта Холла. Устройство находится в снабженном магнитопроводами корпусе, зубцы диска намагничены. В результате напряжение возникает при прохождении зубца рядом с датчиком. Возникает переменный электрический ток, сигнал поступает на ЭБУ. Такая конструкция применяется реже, чем индуктивная. Он не только сложнее конструктивно, для нее должно стоять отдельное питание. Зато гарантирует повышенную точность замеров работы коленвала. Такие датчики ставятся на автомобили марки «Приора».

Оптический. Его схема строится на измерении работы коленвала с помощью светодиода и фотодиода. Импульс тока возникает, когда между диодами проходит либо зубец, либо «пробел» на месте зубца. Этот тип применяется еще реже, чем основанный на эффекте Холла. Главные его недостатки – уязвимость к условиям эксплуатации и необходимость постоянной профилактики. Пыль, неизбежные загрязнения и т.д. часто заставляют устройство передавать неверный сигнал, что отрицательно сказывается на двигателе.

Устройство датчика положения коленвала

Стандартный (индуктивный) прибор монтируется у шкива привода генератора и конструктивно состоит из трех деталей:

Цилиндрический корпус из пластика или алюминия, снабженного следящим элементом.
Фланцевое основание крепления.
Кабель, включающий датчик в бортовую цепь.

Как проверить датчик положения коленвала

Обычно датчик или функционирует, или нет. Но есть ряд причин, которые оказывают отрицательное влияние на качество и срок его работы:

  • Перегрев (регулярные нагрузки при повышенных температурах).
  • Частые резкие смены температурного режима.
  • Повышенный уровень влажности.
  • Внешние или внутренние повреждения.

ВАЖНО! Самый частый вид неисправности – износ проводки, но причин отказа прибора больше. Поэтому необходимо регулярно проводить осмотр и диагностику ДПКВ.

На станциях технического обслуживания применяется специальный диагностический сканер, входящий в базовый инструментарий на любой городской СТО. Если датчик перестал работать в дороге между крупными населенными пунктами, проще будет поставить новый, а не искать СТО с диагностическим сканером.

Признаки неисправности

В большинстве современных автомобилей на поломку ДПКВ указывает сигнал «check engine» на панели. В этом случае надо проверить проводку, и, скорее всего, сменить устройство. Автомобили, выпущенные в прошлом веке такой функцией часто не оснащены, поэтому можно ориентироваться на следующие моменты:

  • Мотор глохнет, нет холостого хода.
  • На холостом ходу мотор работает нестабильно.
  • Не срабатывает зажигание.
  • Динамические характеристики автомобиля в целом резко упали.
  • Мотор без причины глохнет во время езды.
  • Мощность силового агрегата без причины резко падает.
  • При нагрузке на двигатель возникает ощутимая детонация.

Появление этих проблем – симптом того, что датчик теряется работоспособность. Тем, более, если владелец авто проверяет его на работу не регулярно. Эффективнее всего обратиться в СТО, проверить и заменить прибор.

Если есть желание сэкономить деньги, протестировать и поменять датчик самостоятельно вполне реально. Его установка – простой процесс. При этом стоит помнить, что неисправный датчик – основная и самая вероятная, но не единственная причина проблем. Лучше всего провести диагностику всех элементов двигателя.

Р0336 ошибка датчика и другие частые ошибки ДПКВ

Одно из самых распространенных сообщений, которые выдает система – «ошибка датчика синхронизации». Сигнал говорит о проблемах с датчиком коленвала. Часто это связано не столько с датчиком, сколько с проводом или штекером. Если их замена не помогла, стоит заменить ДПКВ.

Другие частые ошибки могут быть связаны не с самим датчиком, а с проводами. Например, когда панель ВАЗ 2114 выдает Р0335 (Р0336 ошибка датчика) это говорит, скорее всего, об обрыве провода возле разъёма. Если это обнаружено при осмотре, можно заменить разъём, а не датчик. P0341 ошибка говорит он несоответствии датчика распредвала с датчиком коленвала (к датчику коленвала ошибка отношения не имеет).

Самостоятельная замена ДПКВ

Чтобы решить проблему без лишних затрат, надо аккуратно демонтировать датчик и провести его детальный осмотр. Если на корпусе есть трещины или он деформирован – надо заменять.  Если с корпусом все нормально – проверяется на сопротивление обмотка. Это делается с помощью мультиметра. Допустимый уровень сопротивления – в пределах 600-900 Ом. Отклонения говорят о нарушениях в работе.

При работе двигателя на холостом ходу амплитуда напряжения должна составлять менее 6 Вт, при вращении двигателя стартером – превышать 5 Вт.

Альтернативный метод тестирования с помощью мультиметра – помахать рядом к датчиком предметом из металла, имитируя работу диска. Если измеритель зафиксирует скачки напряжения – устройство работает корректно.

Частая причина проблем – мусор, попавший между датчиком и диском синхронизации или другие, не связанные с неисправностью непосредственно датчика случаи. Они могут влиять на работу и двигателя.

ВАЖНО! Можно протестировать питание и возникновение искры на форсунках. Но это рискованный способ, подходит только опытным автовладельцам. Для этого со свечи зажигания удаляется высоковольтный провод и подносится к мотору, после чего прокручивается стартер. Если искры нет – ДПКВ не функционирует. Опасность состоит в том, что искра может вызвать слишком мощный разряд, что повредит ЭБУ.

Для определения питания на форсунках можно обойтись без мультиметра, хватит лампочки на 12 Вт. Если датчик работает, при вращении двигателя стартером лампочка загорится. Если этого не произойдет – надо менять прибор.

Заменить датчик без автомастера – простой, но требующий внимательности процесс. Потребуются обычные ключи (в российских автомобилях обычно на 10). Главное – зазор между сердечником датчика и синхронизационным диском. Перед демонтажем устройства желательно сделать метки по отношению болтов крепления к корпусу и положению датчика, провода питания. Установка нового проводится с использованием старых болтов. Особенности крепления датчика у каждого типа двигателя свои.

Ошибка датчика синхронизации – как проверить осциллографом

Электронный осциллограф позволяет проконтролировать не только показатели напряжения, но сам процесс формирования импульсов. Это даст максимально точные данные. Для безопасности датчик лучше снять, но можно провести проверку при работающем двигателе.

Процедура такова:

  • Подсоединить осциллограф к выводам датчика, полярность может быть любой.
  • Сымитировать работу диска, помахав перед датчиком предметом из металла.
  • Если датчик функционирует корректно, будет воспроизведена осциллограмма.

Аналогичная проверка на работающем двигателе даст более точный результат.

Датчик частоты вращения коленчатого вала – самый важный элемент электронной системы автомобиля. Поэтому автовладельцы с богатым опытом решения проблем вместе с запасным колесом возят в багажнике запасной датчик коленвала. Особенно, если ранее был замечен признак его некорректной работы. Оригинальный ДПКВ стоит недорого, а установка – простая процедура. При этом оказаться в дороге с поломанным ДПКВ – серьезная проблема и если не располагать запасным, можно потерять много времени.

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. У коленчатых валов автомобильных двигателей большей части щеки делают прямоугольной и овальной формы.

Если между опорами расположены два колена, то длина щек увеличивается,аформаихусложняется,чтоусложняетконструкцию вала в целом и увеличивают его массу. Для лучшего

использования материала не работающие, наиболее удаленные отоси коленчатого вала,части щек срезают. * — 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.

Коленчатый вал — x-engineer.org

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

Изображение: Кривошипный механизм двигателя (источник: Rheinmetall)

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

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

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

  • фаз газораспределения
  • масляный насос
  • охлаждающий (водяной) насос
  • компрессор кондиционера
  • генератор и т. Д.

Изображение: ICE Коленчатый вал с коваными противовесами

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

Изображение: Описание коленчатого вала двигателя (источник: Rheinmetall)

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

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

Изображение: Коленчатый вал ДВС с привинченными болтами противовесами

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

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

Изображение: Анимация кривошипного механизма ДВС (щелкните по нему)

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

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

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

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

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Простое объяснение распределительных и коленчатых валов

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

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

Распредвал

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

SOHC (одиночный верхний кулачок)
DOHC (двойной верхний кулачок)

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

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

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

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

5 МБ

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

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

Коленчатые валы

Красивый коленвал от W16 Veyron

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

Штифты кривошипа рассчитаны и расположены таким образом, чтобы каждый цилиндр мог перемещаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке и обратно, передавая это возвратно-поступательное движение во вращение вала.Соединение между поршнями и шейками кривошипа осуществляется через шатуны, «большие концы» которых соединяются с шатунами кривошипа.

5 МБ

Коленчатый вал от четырехцилиндрового двигателя в действии

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

DOHC и коленчатый вал на своих местах

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

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

Что такое коленчатый вал? (с иллюстрациями)

Коленчатый вал расположен в двигателе транспортного средства и преобразует силу, создаваемую поршнями двигателя, движущимися вверх и вниз, в силу, которая вращает колеса по кругу, чтобы автомобиль мог двигаться вперед.Расположенный внутри двигателя автомобиля, он соединен со всеми поршнями в двигателе и с маховиком. Чтобы понять этот вал, важно понимать, как работают поршни и маховик.

Коленчатый вал преобразует силу, создаваемую поршнями автомобиля.

Двигатель автомобиля производит движение, создавая внутри себя взрывы.Поршни, которые прикреплены к коленчатому валу в двигателе, смещаются вниз из-за взрывов внутри цилиндров. Когда поршни движутся вниз, коленчатый вал вращается. Поршни соединены с коленчатым валом, чтобы гарантировать, что он движется вместе с ними, и их движения регулируются.

Чтобы решить проблему излишней длины коленчатого вала, двигатели имеют V-образную форму и вмещают два более коротких вала.

Чтобы помочь сгладить резкие движения, создаваемые движущимися поршнями, маховик прикреплен к концу коленчатого вала. При движении вал вращает маховик круговыми движениями. Насечки на маховике помогают сгладить его движения и соединить его с другими деталями автомобиля, которые поворачивают колеса. Это превращает движение вверх и вниз, создаваемое двигателем, в круговое движение, необходимое для перемещения колес автомобиля.

Чтобы поршни работали должным образом, часть двигателя, называемая распределительным валом, должна вращаться и открывать впускные и выпускные клапаны. Эти клапаны открываются и закрываются, пропуская в цилиндр поток воздуха, необходимый для создания взрыва.Коленчатый вал соединен с распределительным валом и заставляет распределительный вал вращаться вместе с ним. Это гарантирует, что две части двигателя работают вместе и никогда не рассинхронизируются.

Проблемы возникают, когда коленчатый вал слишком длинный, потому что ему нужна дополнительная поддержка, чтобы справиться с давлением в цилиндрах двигателя.Чтобы решить эту проблему, двигатели часто делают V-образной формы с короткими валами вместо того, чтобы использовать прямую форму с длинными. V-образный двигатель имеет два набора цилиндров, по одному с каждой стороны, в то время как прямой двигатель имеет только один набор цилиндров, расположенных в ряд. У двигателя V8, например, будет по четыре цилиндра с каждой стороны вместо того, чтобы пытаться расположить восемь цилиндров по прямой.

Учебное пособие по обработке многоцилиндрового коленчатого вала

Господа, ниже будет учебное пособие по обработке многоцилиндрового коленчатого вала.В данном случае это коленчатый вал двигателя моего трактора Holt. Я считаю, что при изготовлении коленчатого вала этого типа наиболее важным фактором является обрабатываемость стали. Хотя у каждого есть свой любимый материал, частично в зависимости от имеющегося у вас оборудования, сейчас я использую 1144. Я сделал шатуны из 1018, 12L14 и чугуна. Думаю, если бы у человека было подходящее оборудование, 4140 была бы хорошей частью. Сталь 1018, которая является обычным CRS, доступна в виде плоского проката, который ускоряет обработку, поскольку вам не нужно брать кусок круглого прутка и обрабатывать его до прямоугольной формы.Проблема с этим материалом заключается в том, что при холодной прокатке он создает внутреннее напряжение, а при механической обработке он любит коробиться. Иногда, когда вы отрубаете основную массу материала, он до некоторой степени стабилизируется. 1144, который обычно называют «стрессоустойчивым», отлично подходит для работы. Он имеет более высокий рейтинг обрабатываемости, чем 1018 (83% против 78%), и одна из его самых привлекательных особенностей заключается в том, что он не деформируется или, по крайней мере, он незначителен. Плохо то, что они не делают плоскую заготовку, поэтому вам придется отрезать кусок закругленной вниз, если это ваша отправная точка.Практически каждый здесь знает достоинства 12L14 (бессвинцовой стали для механической обработки) с рейтингом обрабатываемости 193%. Я сделал пару кривошипов из этой стали без каких-либо негативных последствий. Прочность на разрыв колеблется от 78 000 для 12L14 до 115,00 для 1144. Что все это значит для нас, моделистов, я не могу сказать. Наши шатуны, как правило, маленькие и не подвергаются большим скручивающим нагрузкам, поэтому прочность на растяжение, вероятно, не так важна, как то, насколько хорошо вы ее обрабатываете. Я не знаю никого, кто работал бы со своим двигателем в течение длительного периода времени, а затем разобрал его, чтобы проверить и убедиться, что ходы кривошипа все еще находятся в правильном радиальном положении, как при механической обработке.Это не значит, что ни у кого не было, просто я не слышал, чтобы кто-то говорил, что есть. Хорошо, хватит всего этого и приступим к сборке. Я начал с того, что сделал кусок прямоугольной ложи в соответствии со своими требованиями. Я разместил фигуры на заготовке и начал вырезать. Сначала я зажимаю приклад в моем 4-х кулачковом патроне близко, показывая, что он близко, и сверля по центру каждого конца. После этого я выдвигаю приклад достаточно далеко, чтобы разрезать один главный вал. Я оставляю немного материала для окончательной настройки. Затем я переворачиваю его и делаю другой конец.После этого устанавливаю ложу между центрами и довожу до нужного размера основные журналы. Я мог бы добавить в этот момент, что процедуры, которые я использую для этой рукоятки, могут несколько отличаться в зависимости от того, какого размера рукоятку вы делаете и насколько она жесткая. На первых двух фотографиях показана обработка сети. Я не делал снимков центрального сверления, поскольку моего объяснения должно хватить.

Что такое шлифование коленчатого вала? — Обменный пункт Capital Reman

Шлифовка коленчатого вала в Capital Reman

Мы в Capital Reman являемся экспертами в области шлифования и восстановления коленчатых валов дизельных двигателей.Шлифовка коленчатого вала заключается в удалении небольшого количества готового материала со стержня и коренной шейки для восстановления детали в соответствии со спецификациями OEM. Полный 25-ступенчатый процесс восстановления коленчатого вала является довольно трудоемким, но критически важным для полного восстановления двигателя. В этой статье будут объяснены основные компоненты конструкции коленчатого вала, а также более тонкие моменты восстановления коленчатого вала.

Коленчатый вал состоит из шатуна и коренной шейки. Эти шейки представляют собой концевые подшипники в нижней части шатунов напротив поршней.Цапфы (также называемые шатунами) соединены с противовесами с помощью пластин, называемых ремнями. Эти противовесы помогают сбалансировать нагрузку на коленчатый вал во время движения. Также есть носик коленчатого вала, который соединяется со шкивом или гасителем колебаний. Шатуны и магистраль имеют встроенные в них масляные каналы, позволяющие маслу течь по коленчатому валу. Важно, чтобы отверстия для подшипников были выровнены правильно, чтобы масло могло стекать. Задний конец коленчатого вала соединен с маховиком.

Основная причина шлифования коленчатого вала — это износ кривошипа со временем.На протяжении тысяч миль люфт между коленчатым валом и подшипниками увеличивается. Когда «посадка» между подшипниками и кривошипом не идеальна, это снижает давление масла и снижает смазывающую способность. Чем меньше масла в кривошип, тем быстрее он изнашивается. При уменьшении размера подшипников уменьшается и общая площадь поверхности. Меньшая площадь поверхности означает меньшее трение и лучшую производительность двигателя. Кроме того, когда вы шлифуете коленчатый вал, шейки имеют больший радиус, что достигается за счет уменьшения напряжения на углах.Производительность двигателя с переточенным коленчатым валом может быть весьма заметной на динамометрическом стенде двигателя. Рабочие коленчатые валы можно облегчить, просверлив штифты, но чаще всего, когда вы говорите о рабочих характеристиках, вы имеете в виду распределительный вал. В целом, подавляющее большинство проблем с коленчатым валом связано с подшипниками.

Подшипники коленчатого вала

Во время процесса восстановления машинист в основном занимается шлифовкой стержня и коренной шейки. При первичном осмотре коленчатого вала с помощью микрометра машинист определит, какие подшипники нуждаются в шлифовке.Признаки того, что журналу требуется шлифовка, включают наличие износа и шероховатости поверхности на ощупь. Иногда журнал будет выбит не по центру, и его нужно будет обработать, чтобы округлить и выпрямить. Следовательно, диаметр цапфы мог быть расположен вне квадрата на обоих концах штифтов. Каждая шлифовка отличается, но все коленчатые валы могут быть отшлифованы для обеспечения большего или меньшего хода в зависимости от потребностей клиента.

Когда машинист решил восстановить коленчатый вал, он отшлифует верхний слой шейки, чтобы поверхность стала гладкой.Количество снятого материала определяется путем изучения спецификаций OEM и степени износа журнала. Типичные удаляемые количества (стандартные) составляют 0,005 дюйма, 0,010 дюйма, 0,020 дюйма и 0,030 дюйма. Кривошип может быть заточен до 0,050 дюйма, так как это подшипники самого большого размера, которые производит OEM. Коленчатый вал загружается на машину, а затем позиционируется с помощью маховика, который управляет ручной подачей на микрометрическую головку колеса. Когда размер Определено, что машинист установит индексированное кольцо на 0 и удержит маховик в положении 0.Затем машинист поворачивает фиксирующую ручку, чтобы включить устройство. Прежде чем механик будет готов начать шлифование, он принимает во внимание поправку на безопасность для любых ошибок настройки. Имеется 5 различных положений припуска на безопасность: 0,02–0,06 дюйма. После того, как допуск безопасности будет записан, машинист снова зацепит шлифовальную головку с помощью рычага, и маховик подачи микрометра повернется против часовой стрелки с той же величиной предустановки, что и стопорные ручки. Ginding теперь может быть. Машинист вручную продвигает шлифовальную головку к цапфе, пока она не завершит обход вращающегося коленчатого вала.Обязательно, чтобы машинист следил за скоростью маховика и регулировал ее по ширине цапфы. Ручка рабочей предустановки позволяет быстро корректировать припуск от журнала к журналу и позволяет машинисту переходить к новому журналу без необходимости сбрасывать спецификации.

Схема коленчатого вала дизеля

После шлифовки коленчатого вала до нужного размера он полируется. Журналы полируются наждачной бумагой или полировальными лентами. Полировка шеек предотвращает грубую обработку подшипников.Для полировки коленчатого вала кривошип вращается против часовой стрелки, и во время вращения бумага вручную кладется на шейки. Цапфы становятся чрезвычайно гладкими, что снижает сопротивление и улучшает общую мощность двигателя и номинальный крутящий момент. Следует отметить, что полировка коленчатого вала учитывается в процессе шлифовки. Готовая полировка снимает чуть больше материала поверх шлифовки в точном соответствии со спецификациями OEM.

После шлифовки останется немного лишнего зазора.Зазор просто слишком велик, и его необходимо вернуть к заводским допускам. Это достигается за счет установки подшипников меньшего или большего размера, поскольку при шлифовании новый размер шейки меньше. Используемые подшипники должны соответствовать надлежащим зазорам OEM для потока масла по диаметру шейки.

Некоторые специалисты по ремонту коленчатого вала могут подрезать коленчатый вал. Подрезание шейки коленчатого вала и последующая их приварка укрепит коленчатый вал. Некоторые кривошипы непригодны для шлифования, потому что они намного ниже допусков OEM.В этом случае вы можете сломать коленчатый вал или решить сварку. Накопление при сварке включает в себя термическое напыление и процесс снятия напряжения при сильном нагреве. Также проверяется прямолинейность коленчатого вала. Если коленчатый вал не отцентрован, машинист нагревает кривошип, использует сварочно-правочный аппарат Gleason и переставляет коленчатый вал. После шлифовки, полировки и выпрямления коленчатого вала его проверяют на твердость по шкале твердости Роквелла. Если коленчатый вал транспортируется во влажный климат, на него наносят покрытие Cosmoline, которое является антикоррозийным средством.

Шлифовка коленчатого вала — методичная, но важная часть ремонта двигателя. Сегодня оборудование с ЧПУ может шлифовать и полировать коленчатый вал за считанные минуты, однако ручное выполнение этой операции дает возможность повысить производительность и внимательно следить за общей прочностью кривошипа.

.