Из чего состоит коленвал: Назначение и устройство коленчатого вала – понятными словами о детали

Содержание

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. 0,15 Мн/м2 (1,5 кГ/см2), для коленчатых валов используют высоколегированные стали 18ХНМА, 18ХНВА и 40ХНМА с повышенными пределами текучести и прочности.

Обычно коленчатые валы изготовляют ковкой. В последнее время стали применять литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием, перлитного ковкого чугуна, легированного никельмолибдено-вого чугуна. 

Наибольшее применение для литых коленчатых валов получил высокопрочный ВЧ 50-1,5 (НВ 187—255) и перлитовый чугун.

Литые коленчатые валы имеют следующие преимущества по сравнению с коваными: меньший расходметалла,сокращениечисла операцийпримеханическойобработке,возможность придания оптимальных форм в отношении распределения металла и повышения усталостной прочности.

Литые коленчатые валы из чугуна обладают лучшей способностью гашения крутильных колебаний.

Литые чугунные валы обладают меньшей прочностью (особенно на изгиб), чем штампованные стальные валы. Поэтому у чугунных валов увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, толщину щек и радиусы галтелей. Чугунные коленчатые валы изготовляют полноопорными. Шейки чугунных валов имеют высокую износостойкость, что позволяет применять подшипники из свинцовистой бронзы.

Масса обработанного литого коленчатого вала на 10—15% меньше массы кованого.

После ковки коленчатые валы отжигают или нормализуют для снятия внутренних напряжений и понижения твердости до НВ 163—269,чтобы облегчитьмеханическую обработку.После механической обработки коленчатые валы перед шлифованием подвергают вторичной термической обработке (закалка и отпуск), что значительно улучшает их механические свойства и повышает поверхностную твердость шеек. Обычно вторичная термическая обработка производится с нагревом т. в. ч. (токами высокой частоты).

Глубина закаленного слоя должна быть не менее 3—4 м.и, чтобы после перешлифования шеек коленчатого вала под ремонтные размеры толщина закаленного слоя была не менее 1 мм. Твердость шеек коленчатого вала из стали 50Г HRC52—62, а из стали 45Г2 — HRC48—50.

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.

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.

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 ✅

Коленчатые валы для дизельных двигателей

Коленчатый вал считается одним из наиболее важных составляющих силового агрегата транспортного средства. Он находится в цилиндровом блоке и способствует преобразованию возвратно-поступательного движения поршней в крутящий момент. Дальше момент через трансмиссию поступает на колеса транспортного средства. Одним из крупнейших производителей отечественных дизельных силовых агрегатов остается ЯМЗ. Моторы от Ярославского завода нашли свое применение в различных отраслях автомобильной промышленности и сельскохозяйственной деятельностью.

Среди гаммы силовых агрегатов особенно стоит выделить V- образные двигатели ЯМЗ-236, 238, а также новую линейку рядных силовых установок ЯМЗ-534, 536 и 650.Основным из достоинств отечественного дизеля считается широкий мощностной диапазон, а также отличная ремонтопригодность. Так как коленвал во время работы ДВС испытывает большие нагрузки, потребность в его ремонте, а иногда даже замене, возникает нередко.

Какую работу выполняет коленчатый вал

Коленвал – достаточно сложная деталь, состоящая из шатунных шеек, расположенных на одной оси колен, и соединенных специальными щеками. Как правило, он цельный, поэтому вал можно смело называть деталью. Посредством шейки шатунов обеспечивается его соединение с поршнями для совершения поступательно-возвратных действий при сгорании топлива.


Так как коленчатый вал работает в тяжелых условиях и совершает большое количество оборотов, к нему выдвигают особые требования по материалам и технологии изготовления. Обычно коленвал для двигателя отливают из высокопрочного чугуна, но также часто используют сталь. Кованые коленчатые валы способны выдержать большую нагрузку, поэтому их чаще всего ставят на турбированные силовые агрегаты.

Конструкция коленвала:

·         коренные шейки – служат опорой конструкции на подшипниках;

·         шатунные шейки – и опора, и элемент соединения с шатунами;

·         щеки – объединяют между собой оба вида шеек;

·         выходная часть – на ней устанавливается шкив или шестерня, отбирающая мощность двигателя;

·         противовесы – снижают нагрузку центробежных сил на подшипники.

За вращение коленвала в опорах, а шатунов в шейках отвечают тонкостенные металлические вкладыши, изготовленные из стальной ленты и получившие антифрикционный слой. Кроме подшипников скольжения предусмотрен еще упорный подшипник скольжения, предотвращающий осевое перемещение коленвала.


Возвращаясь к дизельным моторам производства ЯМЗ, в частности к ЯМЗ-236, 238, следует отметить, что во всех модификациях ДВС этого семейства коленчатый вал изготавливают из стали 50Г. Исключением считается только ЯМЗ-240, в котором вал изготовлен с применением легированных хромом и ванадием сплавов. Деталь производится методом ковки с шейками и укреплением посредством методики азотации. Отличается наличием четырех опорных точек и противовесов. Еще одна особенность двигателя – бронзовые подшипники скольжения.

Преимущества азотирования

При изготовлении коленвала для ЯМЗ с целью повышения прочности и износостойкости его закаливают с последующим отпуском до уровня твердости 229-269. За счет токов высокой частоты отдельно закаливаются поверхности шеек и места установки сальников. Также укрепляются методом азотации.

В результате такая деталь становится:

·         выносливей в два раза – реальный ресурс свыше 700 тыс. км пробега;

·         экономной – для азотированного коленвала периодичность замена вкладышей сокращена на 60%;

·         надежной – риск кустарного ремонта в сервисном центре исключен.

Основной критерий выработки всего заложенного производителем ресурса – четкое соблюдение регламента и следованием основным рекомендациям по выбору и замене смазочного материала.

Причины поломки

Сама по себе деталь надежная и выносливая, но ряду причин способна изнашиваться интенсивней. Обычно к этому приводит повышенная нагрузка на силовой агрегат, а также масляное «голодание». В редких случаях коленвал ЯМЗ турбо заклинивает, что становится следствием повышенного трения и чрезмерного нагрева подшипников. Но если это происходит, требуется капитальный ремонт двигателя. Чтобы предотвратить «голодание», необходимо следить за качеством и уровнем смазочного материала в системе. Особенно важна работоспособность масляного насоса.

Еще одна возможная причина поломки – наличие трещин как в головке блока цилиндров, так и в самом блоке. Так в моторное масло может попасть вода или топливо, что сильно ухудшает свойства смазочного материала. Это в свою очередь приводит к ухудшению отвода тепла и качества смазки основных компонентов. В результате водитель может обнаружить специфический стук во время работы двигателя, появление вибраций, что объясняется образованием люфта и увеличением реального зазора вала.

Возможные неисправности

Ресурс современных дизельных двигателей при соблюдении правил эксплуатации и обслуживания ощутимо большой. Но следует понимать, что даже наличие малейших повреждений на шатунах приводит к преждевременному износу вала.


Рассмотрим самые распространенные дефекты:

1.       Задиры. Появляются в том случае, если использовалось некачественное и неподходящее моторное масло. Также к такой проблеме приводит нарушение сроков смены материала вместе с фильтром.

2.       Царапины на шейках вала. Небольшие царапины удаляются полировкой, дефекты размеров свыше 5 микрон устраняются только путем шлифовки на один ремонтный размер.

3.       Прогиб вала. Такой вал подлежит восстановлению – его выпрямляют. Характерная неисправность для моторов тяжелой спецтехники, в которой установлены ДВС с недостаточно качественными валами.

4.       Трещины. Самый опасный дефект, ведь трещина способна привести к усталостному излому. Обнаружить трещину смогут специалисты во время диагностики мотора. Они видны невооруженным глазом или же для их обнаружения используется магнитный дефектоскоп.

Исходя из всего вышесказанного, нетрудно догадаться, что своевременная поездка на диагностику – верный способ избежать капитального ремонта. Ведь проще устранить неисправность в начале ее зарождения, нежели после капиталить мотор.

Способы ремонта

Методика восстановления коленвала МАЗ или ЯМЗ определяется после диагностики двигателя. Если обнаружена несущественная деформация или выработка шеек, то ремонт сводится к перешлифовке деталей к следующему ремонту размеру под соответствующие вкладыши. При выявлении глубоких задир допускается шлифовка с пропуском одного ремонтного размера.

Редко, но на практике случается так, что коленчатый вал «лопается» или на нем образуются трещины. Что касается последнего случая, то независимо от того, какой коленвал установлен в двигателе ЯМЗ-236 или 238, он не подлежит восстановлению. Потребуется установка нового коленчатого вала ЯМЗ. Не стоит пытаться самостоятельно отремонтировать деталь – лишняя трата времени и сил. Также не смогут помочь и профессиональные автомеханики, ведь технологии ремонта с такой неисправностью просто не существует.

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

    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 в вращательное движение . Коленчатый вал соединяется с поршнем через шатун . Основная задача этого шатуна — воспринимать 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 кривошип.

    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 также 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.
    • По мере заполнения камеры сгорания топливовоздушной смесью поршень движется 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, как ваши ноги крутят педали велосипеда.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.

    Подробнее: Работа шатуна?

    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 — самый популярный во всем мире кривошип. 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.

    Подробнее: Различные типы двигателей

    Детали коленчатого вала

    Основные части коленчатого вала приведены ниже:

    1. Главный журнал
    2. Шкив коленчатого вала
    3. Масляные проходы
    4. Отверстие для баланса
    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 очень 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.

    Читайте также: Различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС)

    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 легко. Прохождение масла от блока цилиндров к каждому гнезду коленчатого вала и соответствующие отверстия в корпусе подшипника позволяют этому маслу достигать шейки.
    Опорный подшипник шатуна 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 — основная причина 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.

    Читайте также: Различные типы рециркуляционных двигателей

    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 контролируется 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.

    Читайте также: Различные типы насосов

    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 неплотная проводка могут вызвать такие проблемы, как петля, заземление, 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 подшипников шатуна и коренной шейки коленчатого вала.
    • Шум: Двигатель может издавать сильный шум из-за повреждения коленчатого вала.
    • Двигатель вашего автомобиля не запускается из-за заедания
    • Остановка двигателя и обратный зажигание: Остановка двигателя и обратный зажигание являются симптомами неисправности датчика положения коленчатого вала (CKP). Неисправность датчика положения коленчатого вала может привести к внезапной остановке двигателя после запуска без каких-либо проблем.
    • Низкое показание давления масла от неряшливого
    • 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.
    • Пропуски 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 нужную 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 рис. 2 выше, на верхнюю часть поверхности шатунной шейки прикладывается нагрузка 3,5 МПа.

    Рис. 3: Напряжение фон-промахов 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 коленчатого вала приведены ниже:

    • Коленчатый вал может сломаться из-за перегрузки из-за гидроудара, ненормального сгорания и т. Д.
    • Дефектный материал вала также может повредить коленчатый вал.
    • Неожиданное заклинивание двигателя из-за ослабленного противовеса, поломки коробки передач и т. Д.
    • Механическое повреждение вала перед установкой.
    • 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 ранее вышедшего из строя подшипника, отжига шейки подшипника и т. Д.
    • Цапфа подшипника стала мягкой в ​​результате преждевременного выхода подшипника из строя или неправильных ремонтных работ (например, ненужной переточки).
    • Пуск двигателя 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 картерного подшипника 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 допускать 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 допускать перегрева двигателя.
    • Текущее обслуживание и осмотр двигателя.
    • Используйте коленчатый вал из отличного и качественного 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 разбалансировки 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 коленвал?

    Существует механическое понятие усталости . 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 неисправности заключается в том, что несбалансированный маховик / гидротрансформатор или смещенная трансмиссия будут первыми 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.

    Читайте также: Работа распределительного вала

    Распределительный вал 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. Распределительный вал 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. Улавливает вращательное движение шатунами 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. Коленчатый вал литой
    3. Кованый коленчатый вал
    4. Сплошной цельный вал
    5. Полностью собранный вал
    6. Сварные валы
    7. Полу сборный 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 распредвал?

    Коленчатый вал соединен с распределительным валом через цепь или шестерню газораспределительного механизма. 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.

    Подробнее
    1. Двигатели разные
    2. Работа распредвала
    3. Работа шатуна
    4. Двухтактный двигатель
    5. Четырехтактный двигатель

    Автозапчасти | Что такое коленчатый вал?

    При обсуждении компонентов двигателя нельзя не говорить о коленчатом вале, поскольку он является неотъемлемой частью любой модели двигателя.

    Итак, что такое коленчатый вал?

    Коленчатый вал — это часть двигателя, которая преобразует поступательное движение поршней во вращательное движение. Поршни совершают повторяющиеся линейные движения вверх и вниз, и роль коленчатого вала заключается в преобразовании этого возвратно-поступательного движения во вращение.

    Шатуны соединяют поршни с валом, который, в свою очередь, приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом. Без коленчатого вала автомобиль не сдвинется ни на дюйм даже при работающем двигателе.

    Какие части коленчатого вала?

    Как следует из названия, коленчатый вал двигателя представляет собой вал, состоящий из шатунов, шатунов кривошипа и набора кривошипов. К другим частям относятся коренная шейка подшипника, шейка шатуна, масляные отверстия и противовесы, а также маховик, прикрепленный к концу коленчатого вала.

    Давайте посмотрим, как каждая из этих частей способствует общей работе коленчатого вала.

    1. Шатун — шатунная шейка, здесь крепится нижний конец шатуна.Поскольку большинство автомобильных двигателей имеют четыре или более цилиндров, шатунная шейка, следовательно, обслуживает более одного цилиндра. Например, в двигателе V6 шатунная шейка работает либо с одним, либо с двумя цилиндрами, в зависимости от конструкции. С другой стороны, в радиальном двигателе каждая шейка кривошипа обслуживает весь ряд цилиндров.
    2. Шатун — он же шатун, он соединяет поршень с коленчатым валом. Рядом с кривошипом шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение. Шток вращается с обоих концов и передает силы сжатия и растяжения от поршня.
    3. Коренная шейка подшипника — в блоке цилиндров коленчатый вал установлен на шейках подшипников. Количество коренных цапф в двигателе зависит от его конструкции.
    4. Шатун — определяет ход двигателя. В свою очередь, ход и количество цилиндров определяют рабочий объем двигателя. Радиус кривошипа можно измерить, взяв расстояние от центра шейки шатуна до шейки коренного подшипника.
    5. Противовесы коленчатого вала — большинство двигателей, особенно V-образные, имеют нежелательную вибрацию, а противовесы на коленчатом валу необходимы для противодействия раскачиванию.Противовесы уравновешивают вес поршня и шатунов, выравнивают моменты и уменьшают вибрации.
    6. Масляные отверстия — они снабжают маслом точки шатуна и коренных подшипников, а шейка шатуна смазывается от коренной шейки подшипника через масляный канал в коленчатом валу.

    Функции коленчатого вала: как работает коленчатый вал?
    Преобразует поступательное движение во вращательное

    В нашем разделе открытия мы уже говорили о первичной функции коленчатого вала, а именно о преобразовании возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение в поршневом двигателе.

    Вот как работает коленчатый вал:

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

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

    Удерживает маховик на месте

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

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

    Приводит и связывает другие части двигателя

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

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

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

    История коленчатого вала

    Историческое прошлое коленчатого вала как основной вращающейся части двигателя заслуживает особого внимания. По крайней мере, так мы думаем отсюда и этот раздел.

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

    Кривошипно-шатунный механизм

    Династия Хань между 202 годом до нашей эры.C. и 220 г. н.э. были введены ручные кривошипы. Шатуны широко использовались в сельском хозяйстве и промышленности, но, что любопытно, они не использовались для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот.

    Между тем, исследование Римской империи показало, что в период с 2 -го до 6 -го веков были разработаны и использовались для выполнения различных задач чудаки разных форм. В 5–907–13– годах кельтиберы использовали навесную ручку ручной мельницы, которая работала как кривошип.

    В средневековой Европе на ранних работах, датируемых периодом между 10 и 13-м веками, были изображены кривошипы, используемые во вращающихся колесах. В 907–13– годах в арбалете использовались коленчатые реечные механизмы, называемые кранкинсами, для приложения большей силы. Примерно в то же время в текстильной промышленности использовались кривошипные барабаны для наматывания мотков пряжи.

    Коленчатый вал

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

    Кривошип, однако, не поддерживал полное вращение и требовал модификаций, чтобы он мог полностью работать как коленчатый вал. Арабский инженер Аль Джазари рассказал о системе кривошипа и шатуна в двух своих водоподъемных машинах, а историк Дональд Хилл считает, что он изобрел коленчатый вал.

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

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

    Когда Европа вступила в период промышленного развития, конструкции машин, в которых использовались кривошипы и шатуны, стали популярными и широко распространенными.

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

    Вот и все, ребята! Мы надеемся, что сегодня вы узнали немного больше о коленчатом валу двигателя вашего автомобиля. Чтобы найти другие статьи о запчастях, посетите нашу библиотеку. Для поиска запчастей, которые вам нужны, и которые вам сложно найти, вы можете использовать наш поиск запчастей . Его можно использовать бесплатно, попробуйте прямо сейчас!

    Сэм О

    Как работает коленчатый вал — Все подробности

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

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

    Для большей путаницы шейки шатуна сокращенно обозначаются шатунными шейками и также обычно называются шатунными шейками. шатун , или цапфы головные .Цапфы стержней соединены с главными шейками с помощью полотна .

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

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

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

    Детали коленчатого вала

    Основные журналы

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

    [Схема главной цапфы с подшипниками и отверстиями]

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

    Шатунные шейки

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

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

    Смазка коленчатого вала

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

    Подача масла в коренной подшипник скольжения проста: масляные каналы от блока цилиндров ведут к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в корпусе подшипника позволяет этому маслу достигать шейки.

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

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

    Противовесы

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

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

    Упорные шайбы коленчатого вала

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

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

    Основные сальники

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

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

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

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

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

    Схемы коленчатого вала

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

    Коленчатый вал V6

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

    Неисправности

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

    Изношенные журналы

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

    Усталость

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

    Модификации и апгрейды

    Шлифовка коленчатого вала

    Журналы изнашиваются со временем. У них может появиться шероховатая поверхность, они могут стать некруглыми или заостренными. В этих случаях их поверхность можно восстановить с помощью процесса, называемого шлифовкой коленчатого вала. Когда коленчатый вал заточен, его шейки будут уменьшаться в диаметре и поэтому увеличиваться в размерах, поэтому потребуется установка более толстых подшипников.

    Коленчатые валы Stroker

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

    Коленчатые валы

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

    Офсетное шлифование

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

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

    Как делается коленчатый вал

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

    После ковки или литья коленчатого вала его шейки и опорные поверхности обрабатываются идеально гладкими.Просверливаются масляные каналы или масляные каналы. Серийные двигатели обычно оставляют перемычки с исходной черновой отделкой, но двигатели с высокими характеристиками обрабатывают каждую часть коленчатого вала, чтобы уменьшить сопротивление масла.

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

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

    Как это работает: Коленвал

    ВВЕРХУ: это ваш стандартный четырехцилиндровый кривошип, в котором два внешних поршня поднимаются и опускаются вместе, а центральная пара уравновешивает их

    По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу: преобразовывать поступательное движение поршней во вращение.Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, превращая более или менее движение ваших ног вверх и вниз во вращение.

    Хотя принцип прост, когда дело доходит до двигателей мотоциклов с высокими рабочими характеристиками, возникает множество сложностей. Но прежде чем мы перейдем к ним, нам понадобится несколько определений. Коленчатый вал (или кривошип) соединен с поршнями шатунами (шатунами), которые имеют подшипники на каждом конце. Конец, соединенный с кривошипом, больше, потому что подшипник, который он держит, должен подходить к кривошипу, который должен быть коренастым, чтобы выдерживать множество сил.Так что это называется большим концом. Биты кривошипа, которые удерживают подшипники, называются шейками — и бывают двух типов. Основные шейки — это то место, где кривошип удерживается на месте, поэтому они расположены вдоль центральной линии кривошипа. Шатунные шейки, как вы уже догадались, представляют собой биты, к которым прикрепляются шатуны (они также известны как штифты кривошипа). Тогда есть паутины. Это неровные биты, которые выглядят относительно необработанными по сравнению с остальной частью коленчатого вала. Их задача — попытаться уравновесить силы, создаваемые движущимися вверх и вниз поршнями и вращением самого кривошипа.

    ВЫШЕ: это кривошип с поперечной плоскостью от R1, и вы можете видеть, что поршни не спарены — шатун кривошипа для каждого шатуна смещен относительно предыдущего.

    Кривошип должен выдерживать огромные силы. Как и следовало ожидать, одна из основных сил создается давлением в камере сгорания, которое толкает поршень и шатун вниз, поворачивая кривошип, преодолевая сопротивление липкой шины — силы скручивания и изгиба, связанные с этим, огромны.

    Тогда есть силы, создаваемые ускорением поршня. Например, когда поршень приближается к вершине своего хода, кривошип заставляет его замедляться — если бы он не был прикреплен к кривошипу, он полетел бы вверх, врезаясь в клапаны. Хотя современные поршни (и связанные с ними втулки пальца кисти, малый концевой подшипник и т. Д.) Легкие, скорость, которую они достигают, настолько высока, что это замедление и связанные с ним силы на кривошипе велики.

    Помимо того, что кривошип достаточно силен для преобразования взрывных линейных сил во вращение, он также определяет, когда поршни многоцилиндрового двигателя поднимаются и опускаются, что, в свою очередь, определяет уровень вибрации, тип шума, который он производит, и то, как велосипед захватывает .Возьмем, к примеру, старого британского близнеца, такого как Triumph Bonneville 1960-х годов. У них есть кривошип, который точно выравнивает два больших конца, поэтому оба поршня поднимаются и опускаются в унисон — это как один цилиндр с двумя поршнями, хотя они вращаются поочередно, поэтому это немного более плавно. Результат? Множество вибраций и великолепный шум кробба-кроббы.

    Напротив, большинство рядных четырехцилиндровых двигателей имеют кривошип, который направляет два центральных поршня вверх и вниз вместе, а два внешних поршня вверх и вниз вместе в противоположные моменты времени по отношению к центральной паре.Это означает, что основные (первичные) силы движущихся вверх и вниз поршней уравновешиваются, и за счет срабатывания цилиндров через равные промежутки времени достигается плавный поток мощности (что также означает, что перемычки могут быть легче, потому что им не нужно удерживать кривошип вращается в ожидании следующего импульса мощности).

    ВВЕРХУ: Если это выглядит длиннее, чем другие кривошипы, то это — шестицилиндровый двигатель BMW K1600.

    Однако у этой схемы есть недостатки.Коленчатый вал должен быть длинным, из-за чего велосипед может казаться толстым по сравнению с парным, а поскольку некоторые из меньших сил не сбалансированы, вы можете получить много жужжащих вибраций, если конструкторы не умны с опорами двигателя.

    Конечно, существует множество других конструкций кривошипов — некоторые параллельные близнецы (например, новый BMW F850GS) имеют кривошипы со смещенными пальцами кривошипа, так что они имитируют ощущение и звук V-образного двухцилиндрового двигателя. А Yamaha представила кривошипно-перекрестный шатун для четырехцилиндровых двигателей — в нем используются те же смещенные шатуны, что и в этих близнецах, что выравнивает импульсы того, что Yamaha называет инерционным крутящим моментом (который создается вращением кривошипа).Конечный результат — крутой гудящий звук двигателя и, предположительно, лучшее сцепление с дорогой при разгоне.

    Еще есть новый двигатель Ducati V4, который звучит и выглядит смехотворно похожим на одного из их близнецов, потому что его кривошип заставляет четыре поршня двигаться попарно. Два шатуна (к каждому из них прикреплены два шатуна в V4) смещены на 70 градусов, так что одна пара цилиндров может стрелять близко друг к другу, затем наступает пауза, затем другая пара стреляет близко друг к другу. Это приводит к совершенно другому звучанию и ощущениям от шелковисто-гладких двигателей V4 от Honda, в которых шатуны шатунов разнесены на 180 градусов.

    Коленчатые валы поршневых двигателей

    Коленчатый вал устанавливается параллельно продольной оси картера и обычно поддерживается коренным подшипником между каждым ходом. Коренные подшипники коленчатого вала должны жестко поддерживаться в картере. Обычно это достигается с помощью поперечных перемычек в картере, по одной на каждый коренной подшипник. Перемычки составляют неотъемлемую часть конструкции и, помимо поддержки основных подшипников, повышают прочность всего корпуса.Картер разделен на две секции в продольной плоскости. Это разделение может быть в плоскости коленчатого вала, так что половина главного подшипника (а иногда и подшипники распределительного вала) находится в одной секции корпуса, а другая половина — в противоположной секции. [Рис. 1] Другой метод состоит в том, чтобы разделить корпус таким образом, чтобы основные подшипники были прикреплены только к одной секции корпуса, к которой прикреплены цилиндры, тем самым обеспечивая средства снятия части картера для проверки без нарушения регулировка подшипников.
    Рис. 1. Типичный оппозитный двигатель, разобранный на компоненты

    Коленчатый вал является основой поршневого двигателя. На него действует большая часть сил, создаваемых двигателем. Его основная цель — преобразовать возвратно-поступательное движение поршня и шатуна во вращательное движение для вращения винта. Коленчатый вал, как следует из названия, представляет собой вал, состоящий из одного или нескольких кривошипов, расположенных в определенных точках по его длине.Кривошипы, или ходы, формируются путем штамповки смещений на валу перед его механической обработкой. Поскольку коленчатые валы должны быть очень прочными, их обычно выковывают из очень прочного сплава, такого как хромоникель-молибденовая сталь.


    Коленчатый вал может быть цельным или составным. На рисунке 2 показаны два типичных типа цельных коленчатых валов, используемых в авиационных двигателях. Четырехходовая конструкция может использоваться как на четырехцилиндровых горизонтальных оппозитных двигателях, так и на четырехцилиндровых рядных двигателях.Шестиступенчатый вал используется в шестицилиндровых рядных двигателях, 12-цилиндровых двигателях V-образного типа и шестицилиндровых оппозитных двигателях. Коленчатые валы радиальных двигателей могут быть одноходовыми, двухходовыми или четырехходовыми, в зависимости от того, является ли двигатель однорядным, двухрядным или четырехрядным.
    Рисунок 2. Цельнолитые типы коленчатых валов

    Коленчатый вал двигателя с радиальным односторонним ходом показан на рисунке 3. Независимо от того, сколько ходов он может иметь, каждый коленчатый вал состоит из трех основных частей. — шейка, шатун и щека кривошипа.Противовесы и амортизаторы, хотя и не являются настоящей частью коленчатого вала, обычно прикрепляются к нему для уменьшения вибрации двигателя.

    Рис. 3. Коленчатый вал двигателя с радиальным односторонним ходом
    Цепь поддерживается коренным подшипником и вращается в нем. Он служит центром вращения коленчатого вала. Поверхность закалена для уменьшения износа. Шатунная шейка — это участок, к которому прикреплен шатун.Это не по центру основных журналов, и его часто называют броском. Две кривошипные щеки и шатунная шейка совершают бросок. Когда к шатунной шейке прикладывается сила в любом направлении, кроме параллельного или перпендикулярного и через центральную линию коленчатого вала, это вызывает вращение коленчатого вала. Наружная поверхность упрочняется азотированием для повышения ее износостойкости и обеспечения необходимой опорной поверхности. Шатунная шейка обычно полая. Это уменьшает общий вес коленчатого вала и обеспечивает канал для передачи смазочного масла.На ранних двигателях полая шейка кривошипа также служила камерой для сбора шлама, нагара и других посторонних материалов. Центробежная сила выбрасывала эти вещества за пределы камеры и не позволяла им достичь опорной поверхности шатуна. Из-за использования беззольных диспергирующих масел в новых двигателях больше не используются шламовые камеры. На некоторых двигателях в щеке кривошипа просверливается канал, позволяющий распылять масло из полого коленчатого вала на стенки цилиндра. Щека кривошипа соединяет шатунную шейку с главной шейкой.В некоторых конструкциях щека выходит за пределы шейки и несет противовес для уравновешивания коленчатого вала. Щека кривошипа должна иметь прочную конструкцию, чтобы обеспечить необходимую жесткость между шатунной шейкой и шейкой.

    Во всех случаях тип коленчатого вала и количество шатунов должны соответствовать расположению цилиндров двигателя. Положение кривошипов коленчатого вала по отношению к другим кривошипам того же вала выражается в градусах.

    Самый простой коленчатый вал — одноходовой или 360 °.Этот тип используется в однорядном радиальном двигателе. Он может состоять из одной или двух частей. При использовании этого типа коленчатого вала предусмотрены два коренных подшипника (по одному на каждом конце). Двухходовой или 180 ° коленчатый вал используется на двухрядных радиальных двигателях. В двигателе радиального типа предусмотрен один ход на каждый ряд цилиндров.


    Чрезмерная вибрация в двигателе не только приводит к усталостному разрушению металлических конструкций, но также вызывает быстрый износ движущихся частей. В некоторых случаях чрезмерная вибрация вызвана несбалансированным коленчатым валом.Коленчатые валы сбалансированы для статического и динамического баланса. Коленчатый вал статически уравновешен, когда вес всей сборки шатунов, щек кривошипа и противовесов уравновешен вокруг оси вращения. При проверке статического равновесия его кладут на два лезвия. Если во время теста вал имеет тенденцию поворачиваться в одно положение, это означает, что он не сбалансирован.

    Коленчатый вал динамически уравновешивается, когда все силы, создаваемые вращением коленчатого вала и импульсами мощности, уравновешиваются внутри себя, так что при работе двигателя возникает небольшая вибрация или ее нет вообще.Чтобы свести к минимуму вибрацию во время работы двигателя, на коленчатый вал встроены динамические демпферы. Динамический демпфер — это просто маятник, который прикреплен к коленчатому валу так, что он может свободно перемещаться по небольшой дуге. Он встроен в узел противовеса. Некоторые коленчатые валы содержат два или более таких узла, каждый из которых прикреплен к отдельной щеке кривошипа. Расстояние, на которое маятник движется и, следовательно, частота его колебаний соответствует частоте импульсов мощности двигателя.Когда частота вибрации коленчатого вала возникает, маятник колеблется вне времени с вибрацией коленчатого вала, таким образом снижая вибрацию до минимума.

    Конструкция динамического демпфера, используемого в одном двигателе, состоит из подвижного стального противовеса с прорезями, прикрепленного к щеке кривошипа. Два стальных шпильки в форме катушки входят в прорезь и проходят через большие отверстия в противовесе и щеке кривошипа. Разница в диаметре штифтов и отверстий дает эффект маятника.Аналогия функционирования динамического демпфера показана на рисунке 4.

    Рисунок 4. Принципы работы динамического демпфера

    СВЯЗАННЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

    Конструкция и компоненты двигателя

    Конструкция и компоненты двигателя

    Двигатель построен из разных частей. Эти части: нижняя часть, верхняя часть, передняя часть, масляный поддон, клапанная крышка и передняя крышка.

    Нижний конец (короткий блок): Нижний конец включает блок цилиндров со всеми установленных его внутренних частей. Поршни, шатуны, коленчатый вал и подшипник будет в блоке. Термин «короткий блок» часто означает то же самое. вещь как нижний конец.

    Длинный блок : технический термин, относящийся к короткому блоку. с установленными головками. Такие детали, как клапанные крышки, передняя крышка, маховик, крепления и т.п. не входят в длинный блок

    Неизолированный блок : представляет собой блок цилиндров со снятыми всеми частями.Там не было бы поршней, шатунов, коленвала или других деталей в блоке.

    Конструкция нижнего (нижнего) конца

    Дека блока цилиндров: представляет собой плоскую обработанную поверхность головки блока цилиндров. Отверстия под болты просверливаются и врезался в колоду для тепловых болтов. Проходы для охлаждающей жидкости и масла позволяют перекачивать жидкости через блок, прокладку головки и головки блока цилиндров.

    Цилиндры (стенки цилиндра): в блоке цилиндров выточены большие отверстия для поршней.Неотъемлемую цилиндр является частью блока.

    Гильзы блока цилиндров (вкладыши): — отдельная деталь, запрессованная в блок. Есть два основных типы гильз цилиндров: сухие гильзы и мокрые гильзы.

    Диаметр цилиндра: В блоке есть несколько отверстий, отверстия подъемника, отверстия под кулачок, основное отверстие.

    Колпачки основные: они есть промокните до дна блока цилиндров и сделайте половину основного отверстия. Большие основные болты крышки ввинчиваются в отверстия в блоке, чтобы прикрепить крышки к блок

    Коренные подшипники: защелкивается в блоке цилиндров и основных крышках, чтобы обеспечить рабочую поверхность за коренные шейки коленчатого вала.

    Коленчатый вал: It преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение. Коленчатый вал входит в основную расточку блока Коленчатый вал имеет масло для коленчатого вала проходов, противовесов, фланца коленчатого вала с направляющей опорой в центр для поддержки первичного вала механической коробки передач и масла коленчатого вала уплотнения.

    Коренные шейки кривошипа: представляют собой прецизионно обработанные и полированные поверхности, которые опираются на основные подшипники.

    Цапфы шатуна: также термины шатунные шейки — это также обработанные и полированные поверхности, но они предназначены для шатунные подшипники.

    Маховик: большой стальной диск установлен на заднем фланце коленчатого вала. Маховик имеет большой зубчатый венец, позволяющий запускать двигатель.

    Шатун: крепит поршень к коленчатому валу.

    Крышка шатуна: болты к нижней части корпуса шатуна.Его можно удалить для разборка двигателя.

    Подшипники шатуна: избавиться от шейки шатуна коленчатого вала.

    Поршневой палец: позволяет поршень качаться на шатуне. Штифт проходит через отверстие в поршень и малый конец шатуна.

    Поршни: передачи давление сгорания на шатун и коленчатый вал. Это должно удерживайте поршневые кольца и поршневой палец во время работы в цилиндре.

    Поршневые кольца: В автомобильных поршнях обычно используются три кольца — два компрессионных кольца и одно масляное. звенеть.

    Балансирные валы: ар используется в некоторых двигателях для уменьшения вибрации. Эти противовесные валы обычно устанавливаются на левой и правой стороне блока цилиндров и приводятся в движение ремнем или цепочкой.

    Конструкция верхнего (верхнего) конца

    * Головка блока цилиндров: болтами к деке блока и закрывает верхнюю часть цилиндров.Предстоящий прокладка уплотняет поверхности блока и головки, предотвращая попадание масла, охлаждающей жидкости и давления утечка.

    * Головка блока цилиндров без покрытия: представляет собой отливку головки со всеми ее частями (клапаны, держатели, фиксаторы, пружины, сальники и коромысла) сняты. Головка блока цилиндров состоит из сгорания камеры, впускные каналы, выпускные отверстия, масляные каналы, водяные рубашки, впускные палуба, вытяжная дека и отверстия для дюбелей.

    * Направляющие клапана: ар небольшие отверстия, проделанные через верхнюю часть головки, проделайте во впускном отверстии и выхлопные отверстия.Двумя основными типами направляющих клапана являются интегральные и вдавлен.

    * Седла клапана: ар круглые обработанные поверхности в отверстиях портов в камеры сгорания. В седла клапана могут быть частью головки или отдельным запрессованным компонентом.

    * Клапаны: открытые и близко к регулируемому потоку в камеру сгорания и из нее.
    * Уплотнения клапанов: предотвращают попадание масла в отверстия головки цилиндров через направляющие клапана.

    * Пружина клапана в сборе: используется для закрытия клапана. Он в основном состоит из пружины клапана, фиксатора, и два сторожа.

    * Распредвал: открывает клапаны двигателя в нужное время во время каждого хода.

    * Шестерня распределительного вала: а Распредвал иногда имеет приводную шестерню для работы распределителя и масляного насоса.

    * Эксцентрик распределительного вала: Эксцентрик (овал) может быть обработан на распредвале для механической (двигательной ведомый) бензонасос.

    * Подшипники распредвала: обычно представляют собой неразъемные вставки, запрессованные в блок ГБЦ.

    * Подъемники клапана: также называемые толкателями, ездят на кулачках и передают движение остальной части клапанный механизм.

    * Толкатели: передача движение между подъемниками и коромыслами. Они нужны, когда распредвал расположен в блоке цилиндров

    * Коромысла: может быть используется для передачи движения от толкателей к клапанам.Их можно использовать в двигатели OHC и OHV. В любом двигателе коромысла устанавливаются поверх ГБЦ различными методами; вал коромысла, шпилька коромысла или коромысло пьедестал. Есть два типа коромысел; регулируемые коромысла и нерегулируемые коромысла. Регулируемые коромысла позволяют менять зазор клапанного механизма. Нерегулируемые коромысла не позволяют изменить клапанный зазор. Они используются только с некоторыми гидравлическими подъемниками.

    * с соленоидным управлением коромысла: используются на двигателях переменного рабочего объема.Соленоиды может быть включен или выключен для деактивации или активации некоторых клапанов двигателя.

    * Переменная синхронизация клапана: изменять фазы газораспределения при изменении частоты вращения двигателя. Это сделано для оптимизации движка мощность и эффективность на всех рабочих скоростях.

    Конструкция передней части

    Механизм привода распредвала также называется механизмом газораспределения, должен поворачивать распределительный вал и удерживать его синхронно с коленчатый вал двигателя и поршни.Иногда он также должен питать другие устройства. (балансирный вал, масляный насос, распределитель и т. д.) Различают три основных типа приводы распредвалов: зубчатая, цепная, ременная.

    Зубчатая передача: ГРМ шестерни — это две косозубые шестерни на передней части двигателя, которые приводят в действие двигатель. распредвал.

    Цепь привода ГРМ и две звездочки: цепь привода ГРМ передает мощность от звездочек кривошипа к кулачковые звездочки. Шпонка коленвала используется для блокировки звездочки коленчатого вала. к валу.Шпонка распределительного вала или штифт используется для фиксации распредвала. звездочку на кулачке и гарантирует, что звездочка не вращается на кулачке. распредвал и выходят не вовремя. Натяжитель цепи может использоваться для чрезмерное провисание по мере износа цепи и звездочек. Направляющая цепи может быть необходимо для предотвращения ударов цепи. Допускается использование вспомогательной цепи и звездочек для привода масляного насоса двигателя, балансирных валов и других узлов двигателя. Масло slinger помогает распылять масло на цепь привода ГРМ для предотвращения износа. Двигатель передняя крышка , также называемая крышкой цепи привода ГРМ или крышкой шестерни ГРМ, является металлической корпус, который крепится болтами к передней части двигателя. Он охватывает цепь привода ГРМ или шестерни, чтобы масло не разбрызгивалось. Крышка удерживает сальник коленвала.

    Ремень ГРМ: Зубья Топор сформирован внутри пояса. Они сцепляются с зубами снаружи кривошипа и звездочек кулачка. Звездочка ремня обычно имеет квадратную форму. зубы. Натяжитель ремня ГРМ — колесо, которое натягивает ремень ГРМ на его звездочки.Датчики ремня ГРМ обнаруживают чрезмерное натяжение натяжителя удлинение и износ и растяжение ремня ГРМ. Когда датчик обнаруживает ремень растяжение, индикатор возможного выхода ремня из строя, сигнализирует ЭБУ. ЭБУ может затем включите приборную панель, чтобы предупредить водителя о проблеме. Вспомогательный ременная звездочка , также называемая промежуточной звездочкой, может использоваться для работы масляный насос, водяной насос, распределитель и т. д. Ремень ГРМ просто удлиняется вокруг этой дополнительной звездочки.Крышка ремня ГРМ — это просто лист металла или пластиковый кожух вокруг ремня привода кулачка.

    * Шкивы коленчатого вала: необходимы для работы генератора, насоса гидроусилителя руля, кондиционера компрессор, насос нагнетания воздуха и другие устройства.

    * Балансные валы двигателя: привязаны к коленчатому или распределительному валу. Балансирный вал имеет грузы. которые вращаются в направлении, противоположном вращению коленчатого вала. Это отменяет крутильные колебания, создаваемые коленчатым валом, что обеспечивает более плавный двигатель праздный.

    * Коллектор впускной : есть отливка из металла или пластмассы, которая крепится болтами и закрывает впускные отверстия на головке блока цилиндров.

    Болты крепления выпускного коллектора к головку блока цилиндров, над выпускными отверстиями. Крышка клапана также называется крышкой коромысла или Крышка распредвала на двигателях OHC представляет собой тонкий кожух над головкой блока цилиндров. Он просто предотвращает вытекание масляной струи из клапанного механизма из двигателя. Крышка уплотняется прокладкой или герметиком.

    Прокладки двигателя предотвращают давление, утечка масла, охлаждающей жидкости и воздуха между компонентами двигателя. Они есть; прокладка ГБЦ, прокладка клапанной крышки, прокладка масляного поддона, прокладка передней крышки, Прокладки корпуса термостата, прокладки впускного и выпускного коллектора и т. д.

    Поддон и поддон масляный

    Поддон картера, обычно изготовленный из тонкий лист металла или алюминия, болты к нижней части блока цилиндров. Это вмещает дополнительный запас масла для системы смазки.Масляный поддон установлен с резьбовой пробкой сливного отверстия для замены масла. Отстойник — это самая нижняя часть масляный поддон, в котором собирается масло.

    Одно- и многоцилиндровые двигатели

    Соотношение мощность / масса:

    Мощность двигателя изменяется как площадь отверстия (то есть с площадью поршня), но масса изменяется как куб канала ствола (то есть с объемом использованного материала). Увеличение мощность за счет использования большого цилиндра, следовательно, приводит к низкому соотношению мощности и веса, тогда как увеличение количества цилиндров сохраняет мощность и вес в такие же пропорции.

    Интервал и крутящий момент колебание:

    Так как все цилиндры должны зажигание за два оборота четырехтактного коленчатого вала, интервалы зажигания 7200 разделить на количество цилиндров. Эффективный рабочий ход занимает около 1350. С. с. одноцилиндровый, масса большого маховика требуется для поглощают колебания крутящего момента и обеспечивают энергией коленчатый вал. Как число цилиндров увеличивается, крутящий момент становится более плавным, и требуется меньший вес маховика, помощь ускорению.

    Охлаждение:

    Большие цилиндры имеют длинные тепловые пути, например, от центра поршня. Необходимы многоцилиндровые агрегаты для большой мощности, чтобы избежать проблем со смазкой и детонацией из-за перегрев.

    Уравновешивающие и инерционные нагрузки:

    Одноцилиндровый агрегат может только при неправильной балансировке, и вибрация будет возникать при определенных оборотах двигателя. Рядные четырехцилиндровые агрегаты имеют небольшие вторичные дисбалансные силы, в то время как горизонтально противоположный; шестицилиндровые и восьмицилиндровые агрегаты могут иметь полностью удовлетворительный баланс.Уменьшенная возвратно-поступательная масса многоцилиндрового двигатель позволяет более высокие частоты вращения коленчатого вала без проблем с силой инерции.

    Обычный автомобильный двигатель:

    Часть преимуществ традиционный опыт работы с этим типом агрегатов: четырехтактный, четырехцилиндровый, Рядный двигатель с водяным охлаждением имеет неотъемлемые преимущества.

    * Двухтактный агрегат имеет недопустимый расход топлива.

    * Экономичность с воспламенением от сжатия (CI) компенсируется меньшей мощностью и

    ускорение, с увеличенным стоимость, шум, вес и (для некоторых) более неприемлемое топливо.

    * Двухцилиндровый двигатель имеют большие колебания крутящего момента, а

    * Шесть цилиндров шт. являются ненужным расходом при емкости 2-2,5 л.

    * V4 и по горизонтали четыре противостоящих (HO4) дороже и имеют много комплектующих по сравнению с линейной компоновкой, а H04 имеет более сложные коллекторы

    и охлаждающие устройства.

    * Воздушное охлаждение в нет подходит для четырехцилиндровых рядных агрегатов; он более шумный, требует мощности для привода большой вентилятор системы охлаждения и сложное отопление салона

    Как работают автомобили — Как работает автомобильный двигатель

    Процесс работы автомобиля намного проще, чем вы думаете.Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания:

    • Аккумулятор заряжается отправка
    • Питание стартера, который
    • Поворачивает коленчатый вал, который
    • Приводит в движение поршни
    • При перемещении поршней двигатель заводится и тикает более
    • Вентилятор всасывает воздух в двигатель через воздушный фильтр
    • Воздушный фильтр удаляет грязь и песок из воздуха
    • Очищенный воздух втягивается в камеру, в которую добавляется топливо (бензин или дизельное топливо)
    • Эта топливно-воздушная смесь (парообразный газ) хранится в камере
    • .
    • Водитель нажимает на педаль акселератора
    • Дроссельная заслонка открыта
    • Газовоздушная смесь проходит через впускной коллектор и через впускные клапаны распределяется по цилиндрам.Распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов.
    • Распределитель зажигает свечи зажигания, воспламеняя топливно-воздушную смесь. Возникающий в результате взрыв заставляет поршень опускаться, что, в свою очередь, вызывает вращение коленчатого вала.

    То, что происходит в цилиндрах, — это магия, которая придает мощность и движение колесам автомобиля. В большинстве автомобильных двигателей используется четырехтактный цикл сгорания. Этот цикл начинается с поршня в верхней части цилиндра. Тогда:

    Внутри цилиндра автомобиля

    Четырехтактный цикл сгорания

    Такт впуска: впускной клапан открывается, и поршень движется вниз, позволяя топливно-воздушной смеси попасть в открытое пространство.

    Ход сжатия: поршень движется вверх. Это сжимает топливно-воздушную смесь, вытесняя ее в меньшее пространство. Сжатие заставляет топливно-воздушную смесь взрываться с большей силой.

    Силовой цикл: искра от свечи зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Взрыв толкает поршень вниз по цилиндру.

    Выпускной цикл: выпускной клапан открывается, и поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, вытесняя выхлопные газы.

    Нижняя часть каждого поршня прикреплена к коленчатому валу.

    Когда поршни перемещаются вверх и вниз, они вращают коленчатый вал, который после передачи мощности через трансмиссию вращает колеса.

    Большинство автомобилей имеют как минимум четыре цилиндра. У более мощных машин больше. Например, у V6 шесть цилиндров, а у V8 восемь.

    Чем сильнее водитель нажимает на педаль акселератора, тем больше топливно-воздушной смеси проходит в цилиндры и тем больше вырабатывается мощности.

    Что такое число оборотов в минуту?

    Четырехтактный цикл повторяется тысячу раз в минуту. Эти повторения более известны как Revs.

    Счетчик оборотов показывает, сколько тысяч раз в минуту повторяется цикл.


    Трансмиссия

    Управляет мощностью, содержащейся в коленчатом валу, прежде чем она поступает на колеса, и позволяет водителю управлять скоростью / мощностью автомобиля, обеспечивая различные соотношения скорость / мощность, известные как шестерни.

    Итак, первая передача дает большую мощность, но небольшую скорость, тогда как пятая передача дает небольшую мощность, но большую скорость.

    Коленчатый вал соединяется с трансмиссией только тогда, когда автомобиль находится на передаче и сцепление включено. Если вы нажмете на сцепление, коленчатый вал отсоединится от коробки передач.

    Трансмиссия соединена с выходным валом, который соединен с осями, соединенными с колесами. Когда трансмиссия вращает выходной вал, это поворачивает оси, которые, в свою очередь, вращают колеса.

    Прочие ключевые компоненты автомобилей и двигателей

    Генератор : превращает механическую энергию в электрическую. Эта энергия приводит в действие электрическую систему автомобиля, от фар до дворников. Он также подзаряжает автомобильный аккумулятор. Ремень, который вращается при включении двигателя, приводит его в действие.

    Тормоза : в автомобилях используются барабанные или дисковые тормоза. Дисковые тормоза используют суппорт для нажатия на диск колеса, чтобы замедлить колесо. Барабанные тормоза работают по тому же принципу, однако барабанный тормоз давит на внутреннюю часть барабана.

    Распредвал : управляет открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов.

    Система охлаждения : автомобильные двигатели выделяют много тепла. Это тепло нужно контролировать. Для этого вода прокачивается через проходы, окружающие цилиндры, а затем через радиаторы для охлаждения.

    Распределитель : приводит в действие катушку зажигания, заставляя ее зажигать точно в нужный момент. Он также распределяет искру по нужному цилиндру и в нужное время.Если время отключается на долю, двигатель не будет работать должным образом.

    Выхлопная система : после сжигания топливно-воздушной смеси оставшийся газ попадает в выхлопную систему и удаляется из автомобиля. Если присутствует каталитический нейтрализатор, выхлопные газы проходят через него, а любое неиспользованное топливо и другие определенные химические вещества удаляются.

    Ручной тормоз : это отдельная система от ножного тормоза. Как правило, он устанавливается на полу автомобиля и соединяется тросом с двумя задними колесами.

    Прокладка головки : головка цилиндра (блок, который герметизирует все верхние части цилиндров) и блок двигателя (который содержит основные корпуса цилиндров) представляют собой отдельные компоненты, которые должны легко стыковаться друг с другом. Прокладка головки — это кусок металла, который находится между ними и соединяет их.

    Масло : двигатель автомобиля состоит из множества движущихся частей. Масло смазывает эти детали и позволяет им плавно двигаться. В большинстве автомобильных двигателей масло откачивается из масляного поддона через фильтр, удаляющий любую грязь, а затем под высоким давлением разбрызгивается на подшипники и стенки цилиндров.Затем масло стекает в поддон, где процесс начинается заново.

    Регулятор : регулирует количество энергии в генераторе.

    Амортизаторы : также называемые амортизаторами, устанавливаются между кузовом и осью автомобиля для предотвращения чрезмерного качения и раскачивания кузова автомобиля во время движения.

    Подвеска : противодействует ударам неровностей дороги. Без такой системы автомобиль, конечно, будет отклоняться каждый раз, когда шины наезжают на неровность или выбоину.Система состоит из пружин и амортизаторов. Пружины поглощают любую энергию, выделяемую, когда шины катятся по неровностям, а амортизаторы поглощают энергию пружин.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.