Из чего состоит вал коленчатый: Коленчатый вал — это… Что такое Коленчатый вал?

Содержание

Коленчатый вал - Crankshaft - qaz.wiki

Плоский коленчатый вал (красный), поршни (серые) в цилиндрах (синий) и маховик (черный)

Коленчатый вал является вал приводится в движении кривошипа механизм, состоящий из ряда кривошипов и шатунных шеек , к которому шатуны присоединены из двигателя. Это механическая часть, способная выполнять преобразование между возвратно-поступательным движением и вращательным движением . В поршневого двигателя , он переводит возвратно - поступательное движение от поршня во вращательное движение, в то время как в поршневой компрессор, он преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное. Чтобы выполнить преобразование между двумя движениями, коленчатый вал имеет "ходы кривошипа" или "шатунные шейки", дополнительные опорные поверхности, ось которых смещена от оси кривошипа, к которым прикрепляются "большие концы" шатунов каждого цилиндра. .

Обычно он соединяется с маховиком для уменьшения характеристики пульсации четырехтактного цикла , а иногда с демпфером крутильных колебаний или колебаний на противоположном конце, чтобы уменьшить крутильные колебания, часто вызываемые по длине коленчатого вала цилиндрами, наиболее удаленными от вала. выходной конец действует на крутильную упругость металла.

Схема работы кривошипно-шатунного механизма

История

Кривошипный механизм

Хань Китай
Тибетец, управляющий кверном (1938). Вертикальная ручка таких вращающихся ручных фрез, установленная на расстоянии от центра вращения, работает как кривошип.

Первые кривошипы с ручным приводом появились в Китае во времена династии Хань (202 г. до н.э. - 220 г. н.э.). Они использовались для наматывания шелка, прядения конопли, для веялки сельскохозяйственных культур , в водяном просеивателе муки, для металлургических мехов с гидравлическим приводом и в лебедке колодца . Ротационный веялка значительно повысила эффективность отделения зерна от лузги и стеблей. Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное движение, похоже, никогда не был полностью реализован в Китае, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века.

Римская империя

Кривошип в виде эксцентрично установленной ручки вращающейся ручной мельницы появился в кельтиберийской Испании V века до нашей эры и в конечном итоге распространился по всей Римской империи . Римская железная рукоятка, датируемая II веком нашей эры, была раскопана в Августе Рорика , Швейцария . Римская мельница с кривошипным механизмом датируется концом 2 века.

Свидетельства того, что рукоятка совмещена с шатуном, появляются на мельнице Иераполиса , датируемой 3 веком; они также встречаются на каменных лесопилках в Римской Сирии и Эфесе, датируемых 6 веком. На фронтоне мельницы Hierapolis изображено водяное колесо, питаемое от дорожки мельницы, приводящей в действие через зубчатую передачу две рамные пилы, которые режут блоки с помощью шатунов и кривошипов. Кривошипно-шатунный механизм двух других лесопилок, подтвержденных археологами, работал без зубчатой ​​передачи. Гидравлические пилы для мрамора в Германии были упомянуты поэтом конца 4-го века Авзонием ; Примерно в то же время эти типы мельниц, кажется, также указаны Григорием Нисским из Анатолии .

Средневековая Европа

Вращающийся точильный камень, управляемый кривошипной рукояткой, показан в рукописи Каролингов в Утрехтской Псалтири ; рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. Кривошипы, используемые для вращения колес, также изображены или описаны в различных произведениях, датируемых десятым-тринадцатым веками.

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в североевропейских произведениях искусства. Быстрое внедрение составного кривошипа можно проследить в работах неизвестного немецкого инженера, писавшего о состоянии военной техники во время гуситских войн: во-первых, снова появился шатун, примененный к кривошипам; во-вторых, двухсоставные кривошипы также стали оснащаться шатунами; и, в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки». Эта концепция была значительно улучшена итальянским инженером и писателем Роберто Валтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью наборами, в которой все параллельные кривошипы соединены с одним источником энергии одним шатуном, идея также подхвачена его соотечественником. Итальянский художник Франческо ди Джорджо .

Шатуны стали обычным явлением в Европе к началу 15 века, как видно из работ военного инженера Конрада Кезера (1366 - после 1405). Устройства, изображенные в «Беллифортисе» Кизера, включают изогнутые лебедки для захвата осадных арбалетов, кривую цепь ведер для подъема воды и рукоятки, прикрепленные к колесу колоколов. Кайзер также оснастил винты Архимеда для подъема воды кривошипной рукояткой - новшество, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой с помощью протектора.

Пизанелло нарисовал поршневой насос, приводимый в действие водяным колесом и управляемый двумя простыми кривошипами и двумя шатунами.

В 15 веке также были введены изогнутые реечные устройства, называемые кранкинсами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при захвате ракетного оружия. В текстильной промышленности были внедрены изогнутые катушки для наматывания мотков пряжи.

Коленчатый вал

Средневековый Ближний Восток

Неуправляемый кривошип появляется в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге изобретательных устройств IX века . Эти автоматически приводимые в действие кривошипы используются в нескольких устройствах, два из которых имеют действие, приближенное к коленчатому валу, что на несколько столетий предвосхитило изобретение Аль-Джазари и его первое появление в Европе более чем на пять столетий. Однако автоматический кривошип, описанный Бану Мусой, не позволил бы полностью вращаться, но потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать его в коленчатый вал.

Арабский инженер Аль-Джазари (1136–1206) из султаната Артукидов описал кривошипно-шатунную систему вращающейся машины в двух своих водоподъемных машинах. Автор Салли Ганчи идентифицировала коленчатый вал в своем двухцилиндровом насосном механизме, включая кривошипно-шатунный и валовой механизмы. По словам историка Дональда Рутледж Хилла , Аль-Джазари изобрел коленчатый вал.

Европа эпохи Возрождения
Гребная лодка XV века, лопасти которой вращаются одноходовыми коленчатыми валами (Аноним гуситских войн )

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (около 1280–1349 гг.), Планировавший новый крестовый поход, сделал иллюстрации для гребной лодки и боевых экипажей, которые приводились в движение вручную вращающимися кривошипами и шестернями, которые Линн Таунсенд определила как ранний прототип коленчатого вала. Белый . Латтрелл Псалтырь , начиная примерно 1340, описывает точило , который был повернут двумя кривошипов, по одному на каждом конце своей оси; редукторная ручная мельница с одним или двумя кривошипами появилась позднее, в 15 веке.

Примерно в 1480 году роторный точильный камень раннего средневековья был улучшен с помощью педали и кривошипного механизма. Шатуны, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. Коленчатые валы также были описаны Леонардо да Винчи (1452–1519) и голландским фермером и владельцем ветряной мельницы по имени Корнелис Корнелисзун ван Юитгест в 1592 году. Его ветряная лесопилка. использовал коленчатый вал, чтобы преобразовать круговое движение ветряной мельницы в движение вперед и назад, приводящее в действие пилу. Корнелисзун получил патент на коленчатый вал в 1597 году.

Современная европа

Начиная с XVI века, свидетельства использования кривошипов и шатунов, интегрированных в конструкцию машин, изобилуют технологическими трактатами того периода: в книге Агостино Рамелли « Разнообразные и искусственные машины» 1588 года приводится восемнадцать примеров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum. от Georg Andreas Böckler до 45 различных машин. Шатуны раньше были распространены на некоторых машинах в начале 20 века; например, почти все фонографы до 1930-х годов были оснащены часовыми двигателями с заводными рукоятками. В поршневых двигателях с возвратно-поступательным движением используются кривошипы для преобразования линейного движения поршня во вращательное движение. Двигатели внутреннего сгорания начала 20 века автомобилей обычно начали с ручными кривошипами перед электростартерами вошли в обиход. В руководстве пользователя Reo 1918 года описывается, как заводить автомобиль вручную:

  • Первое: убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
  • Во-вторых: педаль сцепления не зафиксирована и сцепление включено. Педаль тормоза выдвинута вперед, насколько это возможно, притормаживая заднее колесо.
  • В-третьих: посмотрите, что рычаг управления искрой, который представляет собой короткий рычаг, расположенный на верхней части рулевого колеса с правой стороны, повернут как можно дальше к водителю, а длинный рычаг на верхней части рулевой колонки, управляющий карбюратором, находится выдвинута вперед примерно на один дюйм от своего отсталого положения.
  • Четвертое: поверните ключ зажигания в точку, отмеченную буквами «B» или «M».
  • Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в точку, обозначенную «START». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажав на небольшой штифт, выступающий из передней части бачка, пока карбюратор не затопит. Если он не залит, это означает, что топливо не поступает в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать запуска двигателя. См. Инструкции на стр. 56 по заполнению вакуумного бака.
  • Шестое: Убедившись, что в карбюратор есть запас топлива, возьмитесь за ручку пускового кривошипа, надавите на конец, чтобы защелкнуть храповик со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, быстро потянув вверх. Никогда не давите вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель откатится, это подвергнет опасности оператора.

Двигатель внутреннего сгорания

Коленчатый вал, поршни и шатуны для типичного двигателя внутреннего сгорания Судовой коленчатый вал MAN для судовых дизельных двигателей объемом 6 цилиндров . Обратите внимание на локомотив слева для справки по размеру.

Большие двигатели обычно являются многоцилиндровыми, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов зажигания , с более чем одним поршнем, прикрепленным к сложному коленчатому валу. Многие небольшие двигатели , такие как двигатели мопедов или садовой техники, являются одноцилиндровыми и используют только один поршень, что упрощает конструкцию коленчатого вала.

Коленчатый вал подвергается огромным нагрузкам, потенциально эквивалентным нескольким тоннам силы. Коленчатый вал соединен с маховиком (используется для сглаживания ударов и преобразования энергии в крутящий момент ), блоком двигателя с помощью подшипников на главных шейках и с поршнями через их соответствующие шатуны. Двигатель теряет до 75% генерируемой энергии в виде трения, шума и вибрации в области картера и поршня. Остальные потери происходят в распределительном механизме (цепи привода ГРМ, ремни, шкивы, распределительные валы, кулачки, клапаны, уплотнения и т. Д.) При нагревании и продувке.

Подшипники

Коленчатый вал имеет линейную ось, вокруг которой он вращается, обычно с несколькими опорными шейками, установленными на сменных подшипниках ( основных подшипниках ), удерживаемых в блоке двигателя. Поскольку коленчатый вал подвергается значительной боковой нагрузке со стороны каждого цилиндра в многоцилиндровом двигателе, он должен поддерживаться несколькими такими подшипниками, а не только по одному на каждом конце. Это стало одним из факторов , способствовавших развитию двигателей V8 с их более короткими коленчатыми валами, по сравнению с двигателями с восьмеркой . Длинные коленчатые валы последних страдали от недопустимой степени прогиба, когда конструкторы двигателей начали использовать более высокие степени сжатия и более высокие скорости вращения. По этой причине двигатели с высокими характеристиками часто имеют больше коренных подшипников, чем их собратья с более низкими характеристиками.

Ход поршня

Расстояние, на которое ось кривошипа отклоняется от оси коленчатого вала, определяет измерение хода поршня и, следовательно, рабочий объем двигателя . Распространенный способ увеличить крутящий момент двигателя на низких оборотах - увеличить ход, иногда известный как «ход вала». Это также увеличивает возвратно-поступательную вибрацию , однако ограничивает возможности двигателя на высоких скоростях. В качестве компенсации он улучшает работу двигателя на низких оборотах, поскольку более длинный ход впуска за счет меньшего клапана (клапанов) приводит к большей турбулентности и перемешиванию всасываемого заряда. Большинство современных высокоскоростных производственных двигателей классифицируются как «более квадратные» или короткоходные, у которых ход меньше диаметра отверстия цилиндра . Таким образом, нахождение правильного баланса между скоростью хода вала и длиной приводит к лучшим результатам.

Конфигурация двигателя

Конфигурации , то есть количество поршней и их размещение по отношению друг к другу приводит к прямому , V или плоским двигателям . Однако один и тот же базовый блок двигателя может иногда использоваться с разными коленчатыми валами, чтобы изменить порядок зажигания . Например, конфигурация двигателя V6 под углом 90 ° , которая в прежние времена иногда создавалась с использованием шести цилиндров двигателя V8 с трехходовым коленчатым валом, производит двигатель с присущей ему пульсацией в потоке мощности из-за "промежутка" между пусковыми импульсами. чередуется между короткими и длинными паузами, потому что 90-градусный блок двигателя не соответствует 120-градусному расстоянию между коленчатым валом. Однако тот же двигатель можно сделать так, чтобы он обеспечивал равномерно распределенные импульсы мощности, используя коленчатый вал с индивидуальным ходом кривошипа для каждого цилиндра, разнесенный таким образом, чтобы поршни фактически смещены по фазе на 120 °, как в двигателе GM 3800 . В то время как большинство серийных двигателей V8 используют четыре поворота кривошипа, разнесенные на 90 °, в высокопроизводительных двигателях V8 часто используется «плоский» коленчатый вал с разнесением хода на 180 °, что по существу приводит к работе двух рядных четырех двигателей на общем картере. Разницу можно услышать, поскольку плоские коленчатые валы приводят к тому, что двигатель имеет более плавный и более высокий звук, чем при поперечной плоскости (например, серия IRL IndyCar по сравнению с серией NASCAR Sprint Cup или Ferrari 355 по сравнению с Chevrolet Corvette ). Этот тип коленчатого вала также использовался на ранних типах двигателей V8. См. Основную статью о коленчатых валах с крестообразным шлицем.

Баланс двигателя

Для некоторых двигателей необходимо предусмотреть противовесы для возвратно-поступательного движения каждого поршня и шатуна, чтобы улучшить балансировку двигателя . Обычно они отливаются как часть коленчатого вала, но иногда это детали на болтах. Хотя противовес значительно увеличивает вес коленчатого вала, он обеспечивает более плавную работу двигателя и позволяет достичь более высоких уровней частоты вращения.

Летающее оружие

Коленчатый вал с летающими рычагами (звено бумеранга между видимыми шатунными шейками)

В некоторых конфигурациях двигателей коленчатый вал содержит прямые связи между соседними пальцами кривошипа без обычного промежуточного коренного подшипника. Эти звенья называются летающими руками . Такое расположение иногда используется в двигателях V6 и V8 , так как оно позволяет проектировать двигатель с углами V, отличными от тех, которые в противном случае потребовались бы для создания равномерного интервала зажигания, при этом при этом используется меньше основных подшипников, чем обычно требуется с одним поршень на кривошип. Такое расположение снижает вес и длину двигателя за счет меньшей жесткости коленчатого вала.

Роторные авиационные двигатели

Некоторые ранние авиационные двигатели представляли собой роторные двигатели , в которых коленчатый вал крепился к корпусу, а цилиндры вращались вместе с винтом.

Радиальные двигатели

Звездообразный двигатель представляет собой конфигурацию двигателя внутреннего сгорания с возвратно - поступательным движением , в котором цилиндры направлены наружу от центрального коленчатого вала , как спицы колеса. При взгляде спереди он напоминает стилизованную звезду и на некоторых языках называется «звездным двигателем» (нем. Sternmotor, франц. Moteur en étoile). Радиальная конфигурация очень широко использовалась в авиационных двигателях до того, как турбинные двигатели стали преобладающими.

строительство

Коленчатые валы могут быть монолитными (цельными) или сборными из нескольких частей. Наиболее распространены монолитные коленчатые валы, но в некоторых двигателях меньшего и большего размера используются собранные коленчатые валы.

Ковка и литье, мехобработка

Кованый коленчатый вал

Коленчатые валы могут быть выкованы из стального прутка, обычно путем ковки на валках, или отлиты из пластичной стали. Сегодня все больше и больше производителей склоняются к использованию кованых коленчатых валов из-за их меньшего веса, более компактных размеров и лучшего внутреннего демпфирования. В кованых коленчатых валах в основном используются стали с микролегированием ванадием , поскольку эти стали можно охлаждать воздухом после достижения высокой прочности без дополнительной термообработки, за исключением поверхностного упрочнения поверхностей подшипников. Низкое содержание сплава также делает этот материал дешевле, чем высоколегированные стали. Также используются углеродистые стали, но они требуют дополнительной термической обработки для достижения желаемых свойств. Коленчатые валы из чугуна сегодня в основном используются в более дешевых двигателях (например, в дизельных двигателях Ford Focus), где нагрузки ниже. В некоторых двигателях также используются чугунные коленчатые валы для версий с малой выходной мощностью, в то время как в более дорогих версиях с высокой выходной мощностью используется кованая сталь.

Коленчатые валы также могут быть изготовлены из заготовки , часто из прутка из высококачественной стали, переплавленной в вакууме. Хотя поток волокна (локальные неоднородности химического состава материала, образующиеся во время литья) не повторяет форму коленчатого вала (что нежелательно), обычно это не проблема, поскольку стали более высокого качества, которые обычно трудно подделать, могут быть используемый. Эти коленчатые валы, как правило, очень дороги из-за большого количества материала, который необходимо удалить на токарных и фрезерных станках, высокой стоимости материала и необходимой дополнительной термообработки. Однако, поскольку не требуется дорогостоящих инструментов, этот метод производства позволяет производить небольшие партии без высоких затрат.

В целях снижения затрат можно также обрабатывать бывшие в употреблении коленчатые валы. Хороший сердечник часто можно легко восстановить с помощью шлифовки коленчатого вала. Сильно поврежденные коленчатые валы также можно отремонтировать с помощью сварочной операции перед шлифовкой с использованием аппарата для дуговой сварки под флюсом. Чтобы приспособиться к меньшему диаметру шейки коленчатого вала, имеющему шлифованный коленчатый вал, и, возможно, к увеличенному размеру осевого усилия, используются подшипники двигателя меньшего размера, чтобы обеспечить точные зазоры во время работы.

Обработка или восстановление коленчатых валов подвергаются прецизионной обработке с точными допусками без подшипников коленчатого вала нестандартного размера или шейки. Упорные поверхности микрополированы для обеспечения точной обработки поверхности для плавной работы двигателя и снижения износа упорных подшипников. Каждый журнал проверяется и измеряется с критической точностью. После обработки масляные отверстия снимают фаски для улучшения смазки, а каждая шейка полируется до гладкой поверхности для увеличения срока службы подшипников. Восстановленные коленчатые валы тщательно очищаются с особым упором на промывку и очистку масляных каналов от загрязнений. Восстановление коленчатого вала обычно включает следующие этапы:

Напряжение на коленчатых валах

Вал подвергается воздействию различных сил, но обычно его необходимо анализировать в двух положениях. Во-первых, выход из строя может произойти в положении максимального изгиба; это может быть в центре кривошипа или на любом конце. В таком состоянии выход из строя происходит из-за изгиба, а давление в цилиндре максимальное. Во-вторых, кривошип может выйти из строя из-за скручивания, поэтому необходимо проверить шатун на сдвиг в положении максимального скручивания. Давление в этом положении - максимальное давление, но только часть максимального давления.

Коленчатые валы противоположного вращения

В обычном поршне-кривошипно-поршневом двигателе или компрессоре поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. По мере того, как поршень совершает свой ход, шатун изменяет свой угол в зависимости от направления движения поршня, и, поскольку шатун может свободно вращаться при его соединении как с поршнем, так и с коленчатым валом, шатун не передает крутящий момент и силы, передаваемые шатуном, передаются по продольной оси шатуна. Сила, оказываемая поршнем на шатун, приводит к силе реакции, оказываемой шатуном на поршень. Когда шатун находится под углом к ​​направлению движения поршня, сила реакции, оказываемая шатуном на поршень, имеет поперечный компонент. Эта боковая сила толкает поршень боком к стенке цилиндра. Когда поршень движется внутри цилиндра, эта поперечная сила вызывает дополнительное трение между поршнем и стенкой цилиндра. На трение приходится примерно 20% всех потерь в двигателе внутреннего сгорания, из которых примерно 50% приходится на трение поршневого цилиндра.

В парном коленчатом валу, вращающемся в противоположных направлениях, каждый поршень соединен с двумя коленчатыми валами, поэтому поперечные силы из-за угла шатунов компенсируют друг друга. Это снижает трение поршень-цилиндр и, следовательно, расход топлива. Симметричное расположение снижает потребность в противовесах, уменьшая общую массу и облегчая ускорение и замедление двигателя. Это также устраняет раскачивание двигателя и эффекты крутящего момента. Запатентовано несколько механизмов встречного вращения коленчатого вала, например US2010 / 0263621. Ранним примером механизма встречного вращения коленчатого вала является двухцилиндровый двигатель Lanchester .

Смотрите также

Ссылки

Источники

  • Франкель, Рафаэль (2003), «Мельница Олинтуса, ее происхождение и распространение: типология и распространение», Американский журнал археологии , 107 (1): 1–21, doi : 10.3764 / aja.107.1.1
  • Хэгерманн, Дитер; Шнайдер, Хельмут (1997), Propyläen Technikgeschichte. Landbau und Handwerk, 750 v. Chr. до 1000 п. Chr. (2-е изд.), Берлин, ISBN 3-549-05632-X
  • Холл, Берт С. (1979), Технологические иллюстрации так называемых «анонимных гуситских войн». Codex Latinus Monacensis 197, часть 1 , Висбаден: д-р Людвиг Райхерт Верлаг, ISBN 3-920153-93-6
  • Лаур-Беларт, Рудольф (1988), фюрер Дюрч Августа Рорика (5-е изд.), Augst
  • Лукас, Адам Роберт (2005), «Промышленное фрезерование в древнем и средневековом мире. Обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура , 46 (1): 1–30, doi : 10.1353 / tech .2005.0026
  • Mangartz, Fritz (2010), Die byzantinische Steinsäge von Ephesos. Baubefund, Rekonstruktion, Architekturteile , Монографии RGZM, 86 , Mainz: Römisch-Germanisches Zentralmuseum, ISBN 978-3-88467-149-8
  • Нидхэм, Джозеф (1986), Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии: Часть 2, Машиностроение , Cambridge University Press, ISBN 0-521-05803-1
  • Нанни, Малкольм Дж. (2007), Технология легких и тяжелых транспортных средств (4-е изд.), Elsevier Butterworth-Heinemann, ISBN 978-0-7506-8037-0
  • Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Kessener, Павел (2007), «А Рельеф водяного камень пилораму на саркофаге в Иераполисе и его последствия», журнал римской археологии , 20 : 138-163, DOI : 10,1017 / S1047759400005341
  • Шилер, Торкильд (2009), «Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle», Helvetia Archaeologica , 40 (159/160), стр. 113–124
  • Volpert, Hans-Peter (1997), "Eine römische Kurbelmühle aus Aschheim, Lkr. München", Bericht der Bayerischen Bodendenkmalpflege , 38 : 193–199, ISBN 3-7749-2903-3
  • Уайт-младший, Линн (1962), Средневековые технологии и социальные изменения , Оксфорд: в Clarendon Press
  • Уилсон, Эндрю (2002), «Машины, мощность и древняя экономика», Журнал римских исследований , 92 , стр. 1–32.

внешние ссылки

Коленчатый вал — Википедия. Что такое Коленчатый вал

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).

История

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

  • 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.
Выемка коленчатого вала из блока дизельного двигателя трактора

Материал и способы получения заготовок для коленчатых валов

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. Преимуществом стальных валов является наивысшая прочность, возможность получения высокой твёрдости шеек азотированием, чугунные валы - дешевле.

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.

Литые заготовки коленчатых валов 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.

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.

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), и шариковых (коренные в маломощных моторах). В этих случаях и к точности изготовления, и к твёрдости предъявляются более высокие требования. Такие валы всегда изготовляют стальными.

Механическая обработка коленчатых валов

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[1]. 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

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). 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.

что это такое и какую функцию он выполняет?

Двигатель внутреннего сгорания — это сердце любого современного автомобиля.

Этот агрегат состоит из нескольких основных элементов:

  • цилиндров;
  • поршней;
  • коленчатого вала;
  • маховика.

Все вместе они образуют кривошипно-шатунный механизм. Кривошип, он же коленчатый вал (Crank Shaft) или попросту — коленвал, выполняет весьма важную функцию — преобразует поступательное движение, создаваемое поршнями, в крутящий момент. Когда на тахометре стрелка приближается к 2000 оборотов в минуту, это говорит о том, что коленвал совершает именно такое количество оборотов. Ну а дальше этот момент передается через сцепление на трансмиссию, а от нее на колеса.

Устройство

Как известно, поршни в двигателе перемещаются неравномерно — одни находятся в верхней мертвой точке, другие в нижней. Поршни связаны с коленвалом с помощью шатунов. Чтобы обеспечить такое неравномерное перемещение поршней коленвал, в отличие от всех других валов в автомобиле — первичного, вторичного, рулевого, газораспределительного, — имеет особую искривленную форму. Поэтому он и назван кривошипом.

Основные элементы:

  • коренные шейки — расположены по оси вала, они при вращении не смещаются и находятся в картере двигателя;
  • шатунные шейки — смещены от центральной оси и во время вращения описывают круг, именно к ним на шатунных подшипниках крепятся шатуны;
  • хвостовик — на нем закреплен маховик;
  • носок — на нем крепится храповик, которым прикручен шкив привода ГРМ — на шкив надевают ремень генератора, он же, в зависимости от модели, приводит во вращение лопасти насоса ГУРа, вентилятора кондиционера.

Также важную роль выполняют противовесы — благодаря им вал может по инерции вращаться. Кроме того, в шатунных шейках просверлены масленки — масляные каналы, по которым поступает моторное масло для смазки подшипников. В блоке мотора коленвал крепится с помощью коренных подшипников.

Раньше часто применялись сборные коленвалы, однако от них отказались, так как из-за интенсивного вращения в местах соединения составных частей возникают огромные нагрузки и ни один крепеж не может их выдержать. Поэтому сегодня применяют в основном полноопорные варианты, то есть вырезанные из одного куска металла.

Процесс их производства довольно сложный, ведь нужно обеспечить микроскопическую точность, от которой будет зависеть работоспособность двигателя. При производстве используют сложные компьютерные программы и лазерное измерительное оборудование, способное определить отклонение буквально на уровне сотых частей миллиметра. Также огромное значение имеет точный расчет массы коленвала — ее вымеряют до последнего миллиграмма.

Если описывать принцип действия коленвала, то он полностью соответствует фазам газораспределения и тактам работы 4-тактного ДВС, о которых мы уже ранее рассказывали на Vodi.su. То есть, когда поршень находится в верхней точке, сочлененная с ним шатунная шейка тоже находится над центральной осью вала, и по мере вращения вала перемещаются все 3-4, а то и 16 поршней. Соответственно, чем больше цилиндров в двигателе, тем более замысловатую форму имеет кривошип.

Сложно представить себе, какой размер имеет коленчатый вал в двигателе карьерных самосвалов, о которых мы тоже рассказывали на нашем сайте Vodi.su. Например на БелАЗе 75600 установлен двигатель объемом 77 литров и мощностью 3500 л.с. Мощный коленвал приводит в движение 18 поршней.

Шлифовка коленвала

Коленвал — вещь очень дорогая, тем не менее из-за трения он со временем приходит в негодность. Чтобы не покупать новый, его шлифуют. Работу эту могут выполнять только высококлассные токари, у которых есть соответствующее оборудование.

Вам же нужно будет приобрести комплект ремонтных шатунных и коренных вкладышей. Вкладыши продаются практически в любом магазине запчастей и идут под обозначениями:

  • Н (номинальный размер) — соответствуют параметрам нового кривошипа;
  • Р (Р1, Р2, Р3) — ремонтные вкладыши их диаметр на несколько миллиметров больше.

Исходя из размера ремонтных вкладышей, токарь-моторист точно измеряет диаметр шеек и подгоняет их под новые вкладыши. Для каждой модели определен шаг ремонтных вкладышей.

Вы же продлить срок службы коленчатого вала можете путем применения качественного моторного масла и своевременной его замены.

Загрузка...

Поделиться в социальных сетях

Все о коленчатых валах

  Коленчатый вал подвергается действиям радиальных и тангенциальных сил, приложенных шатунным шейкам, реакции опор, центробежных сил вращающихся масс, момента сопротивления вращению от трансмиссии автомобиля. Действие этих сил и моментов приводит возникновению в элементах коленчатого вала значительных напряжений скручивания, изгиба и растяжения - сжатия. Кроме того, периодически изменяющиеся моменты вызывают особенно опасные для высокооборотистых двигателей крутильные колебания. Крутящие моменты, приложенные к соседним щекам в одно и тоже время неодинаковы. В результате возникают деформации с разными углами закручивания, что вызывает периодические колебания масс (крутильные колебания). При совпадении одной из собственных частот колебаний с частотой одного из гармонических моментов происходят резонансные колебания, которые могут привести к поломке коленчатого вала или связанных с ним деталей. Резонансные колебания могут быть смещены за пределы рабочих частот вращения увеличением жесткости коленчатого вала, уменьшением масс деталей шатунно - поршневой группы, коленчатого вала, а также установкой на переднем конце коленчатого вала демпфера. Это может быть гаситель колебаний с резиновым элементом, расположенный в переднем шкиве привода дополнительных агрегатов. Иногда в дополнение такому демпферу добавляется гаситель колебаний с сухим трением.

Коленчатые валы изготовляют ковкой из легированных хромоникельвольфрамовых или хромоникельмолибденовых сталей с последующей механическойи термической обработкой. Одновременно широкое распростронение получили литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Приемуществом литых коленчатых валов является меньшая стоимость изготовления, меньший вес, снижение припусков на механическую обработку, меньшая чуствительность к концентрациям напряжений, высокая износостойкость.

Большинство современных двигателей имеют полноопорные коленчатые валы, тоесть число коренных шеек на еденицу больше числа цалиндров. Число шатунных шеек V - образных двигателей обычно делается в два раза меньше числа цилиндров - на каждой шейке располагается по два шатуна. Исключением из этого правила являются V - образные двигатели с углом развала 60 градусов. Двигатели с небольшим углом развала имеют число шеек равное количеству цилиндров для более равномерного чередования тактов. Для уравновешивания центробежных сил, а в некоторых схемах сил инерции и моментов от них коленчатые валы имеют противовесы.

  Жесткость и прочность коленчатого вала определяется диаметром коренных и шатунных шеек, размерами щек, наличием галтелей в местах соединения щек с шатунными и коренными шейками, а также на краях отверстий для смазки. Для уменьшения концентрации напряжений и повышения прочности в некоторых случаях галтели полируются, производится наклеп обкаткой роликами, обдувкой стальной дробью. Увеличение жесткости вала достигается предельно возможным повышением диаметров шеек, обеспечивая наибольшее их перекрытие.

При применении подшипников качения коленчатый вал выполняется разборным, что значительно повышает его стоимость и усложняет ремонт двигателя. Поэтому коленчатые валы с подшипниками качения применяют в основном на двухтактных двигателях и на одно - двухцилиндровых двигателях с опорными подшипниками расположенными по краям коленчатого вала.

  Увеличение мощности двигателя    на главную        0-100 км/ч    0-100  

Валы коленчатые составные - Энциклопедия по машиностроению XXL

Валы коленчатые составные 2 — 502  [c.28]

Валы коленчатые составные 78, 79  [c.428]

Коленчатые валы выполняют составными либо по технологическим соображениям (для крупных двигателей), либо при необходимости монтажа на подшипниках качения. В последнем случае отдельные части вала чаще всего соединяются фланцами, которые одновре-  [c.553]

Коленчатый вал стальной, составной, состоит из секций ио три—шесть колеи, соединенных между собой. Кованые шейки с натягом запрессованы в литые щеки.  [c.158]


Коленчатый вал воспринимает через поршень и шатун давление газов и передает его механизмам силовой передачи. Детали коленчатого вала коляски (рис. 7) собирают под прессом (такие валы называются составными).  [c.24]

Валы в отличие от осей передают крутящие моменты, и кроме того, могут быть непрямолинейными, т. е. коленчатыми — валы поршневых машин (рис. 279, а), криволинейными — гибкие валы переносного инструмента (рис. 279, б) и составными — карданные валы трансмиссии (рис. 279, в).  [c.417]

Коленчатые валы представляют собой сложные и ответственные детали двигателей внутреннего сгорания и компрессоров. По конструкции коленчатые валы бывают цельные (рис. 11.8) и составные. Цельные валы сравнительно небольшого размера применяются в автомобильных и транспортных двигателях, в компрессорах, кривошипных прессах. Составные валы изготавливаются небольшими партиями для крупных судовых и стационарных двигателей внутреннего сгорания. В зависимости от конструктивного оформления коленчатые валы делятся по количеству коренных опор и шатунных шеек, их взаимному расположению и т. д. К коленчатым валам предъявляются высокие требования по качеству изготовления, которые регламентируются соответствующими стандартами.  [c.240]

Соединения с натягом применяют для изготовления составных зубчатых, червячных (рис. 3.9) и локомотивных (рис. 3.10) колес, коленчатых валов, соединения зубчатых колес с валами (рис. 3.11), для посадки подшипников качения на вал (рис. 3.12), роторов электродвигателей и т. д. Они постепенно вытесняют шпоночные и другие соединения, особенно при отсутствии  [c.57]

По геометрической форме валы могут быть прямыми, коленчатыми — валы поршневых машин (рис. 284, а), криволинейными - гибкие валы переносного инструмента (рис. 284,6) и составными - карданные валы (рис. 284, в). Оси обычно изготовляют прямыми. Наиболее широко распространены в машиностроении прямые валы и оси. Коленчатые и криволинейные валы относятся к специальным деталям и в настоящем курсе не изучаются.  [c.315]

Монтаж двигателя начинают с установки фундаментной плиты (рамы), которая служит основанием всей машины с коренными подшипниками коленчатого вала. Плиты крупных двигателей делают составными части плиты можно соединять друге другом во время установки на фундаменте, проверяя линейкой совпадение плоскостей отдельных частей.  [c.485]


На основании этих разработок кафедрой совместно с работниками заводов успешно решен вопрос о применении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом на Киевском мотоциклетном заводе для отливки коленчатых валов и маховиков двигателя мотоцикла вместо стальных кованых на Киевском редукторном заводе для отливки шестерен редуктора, вместо составных — ступицы чугунной и обода стального кованого на Киевском машзаводе им. Калинина для отливки деталей гидросистем полноповоротных экскаваторов на Коростень-ском заводе дорожных машин для отливки деталей дорожных машин вместо отливок из ковкого чугуна и стальных поковок и т. д. Это позволило значительно облегчить вес машин и повысить их надежность и долговечность.  [c.72]
Рис. 246. Соединение составных коленчатых валов
Рис. 247. Конечная операция сборки составного коленчатого вала
Рис. 248. Составные коленчатые валы мощных двигателей
Шатунные шейки составного коленчатого вала, валы конусных дробилок 2200  [c.219]

Стальные коленчатые валы при значительной их длине состоят из двух или трёх секций, соединённых между собой болтами. Валы с большим радиусом кривошипа, представляющие значительные трудности при ковке, изготовляются составными.  [c.500]

Составные коленчатые валы  [c.502]

Диаметр и длина шейки в подшипнике составного коленчатого вала определяются так же, как для цельнокованых валов. Рекомендуется принимать (см. фиг. 304) do=l,05d—диаметр посадочного конца шейки Л=1,8 0—ширина щеки й = -д-Л—толщина щеки, где d — диаметр шейки в подшипнике. Намеченные размеры проверяются расчётом.  [c.503]

Коленчатые валы с коренными подшипниками качения выполняются двухопорными, при увеличении числа опор вал приходится делать составным.  [c.123]

Коленчатые валы и маховики. Как правило, коленчатые валы мотоциклетных двигателей составные, а автомобильных неразборные. На фиг. 105—106 изображены коленчатые валы двигателей М-72 и КИМ-10.  [c.158]

Коленчатые валы больших размеров изготовляют составными, с посадкой шеек в отверстия щек с гарантирован-  [c.159]

Шатунные шейки составного коленчатого вала (i =10 мм), валы конусных дробилок 220 (R= =---10 мм)  [c.164]

Рис. 292. Сборка составных коленчатых валов с применением масла

Составные коленчатые валы приме-Некоторые конструктивные и тех- няют в случае замены кореиных и ша-нологические особенности коленчатых тунных подшипников подшипниками валов. Коленчатый вал в двигателях качения. Коленчатый вал имеет перед-внутреннего сгорания, воспринимая ний конец, шатунные и коренные  [c.72]

Валы коленчатые лесорам цельные и составные. . . .  [c.750]

Шейки таких валов обладают достаточной твердостью и в ыезакален-ном состоянии, поэтому их оставляют сырыми в связи с этим для них требуются подшипники с антифрикционной заливкой или с вкладышем из антифрикционного материала. Небольшие коленчатые валы и составные валы часто изготовляют литыми из специального чутуна, например, из чугуна, легированного Сг—Мо, N1—Мо, N1—Сг, Си—Сг, из модифицированного или магниевого чугуна, либо из литой стали (составные валы). Современная технология литья обеспечивает экономию материала и оптимальную форму вала, что способствует повышению усталостной прочности. Преимуществами чугуна различных марок являются также малая чувствительность к надрезам и хорошее внутреннее демпфирование, недостатком — невысокие механические свойства. Предел прочности чугуна серого 26 кГ[мм , легированных чугунов Од от 32 до 50 кГ мм , модифицированных чугунов сг от 32 до 36 кГ/мм" , магниевых чугунов Од от 40 до 80 кГ1мм . Литые стали могут быть нелегированными со средним содержанием углерода (Оц = 55-ь 65 кГ1ммЦ или легированными (N1, Мо) с малым содержание.м углерода (Ств до 85 кГ/мм-).  [c.551]

Фиг. 42. составные коленчатые валы а — составной коленчатый вал б — полусоставнфй коленчатый вал.  [c.262]

Коленчатый вал стальной, составной. Кованые шейки с натягом запрессованы в литые щеки. Коленчатый вал девятицилиндрового дизеля состоит из двух секций, соединенных между собой. У пятицилиндрового дизеля вал односекционный.  [c.154]

Сравнительно малое распространение этих валов объясняется тем, что с тенденцией к повышению степени сжатия в карбюраторных двигателях повышаются требования к жесткости вала В связи с этим возникает необходимость увеличения числа коренных подшипников, а не их уменьшения Как показала практика эксьлуатаиии автомо билей Горьковского автозавода М-20, ГАЗ-ММ и др., с увеличением числа опор повышается надежность работы не только коренных, но и шатунных шеек благодаря уменьшению перекоса вала. Конструкция составного коленчатого вала шестицнлиндрового четырехтактного тихоходного дизеля 64 =  [c.157]

Коленчатые валы выполняют составными (шейки, щеки), причем их. отдельные части соединяют между собой путем занрессовывания соединения усиливаются шпонками. Часто используют соединения, работающие исключительно на основе силы трения (болтовые и шлицевые соединения отдель--ных частей вала) (фиг. 48). Другие способы соединений (например, с помощью конических цапф) не оправдали себя на практике. Для получения минимально возможного вредного пространства щеки коленчатых валов двигателей с кривошипно-камерной продувкой обычно выполняют круглыми. Уплотнение концов коленчатого вала достигается при помощи манжетных сальников. Эти сальники должны соединяться небольшими отверстиями с полостью кривошипной камеры, что необходимо для того, чтобы была обеспечена смазка сальников,  [c.459]

Валы лесорам коленчатые цельные Валы лесорам коленчатые составные Валы ножевые Венцы червячных шестерен  [c.554]

Кле.ммное соединение (составной коленчатый вал)  [c.244]

На рис. 428 показан составной коленчатый вал, соединяемый по коренной" шейке на торцовых шлицах треугольного профиля с одновременной затяж-  [c.589]

В узле и соединения составного коленчатого вала шатунная шейка затянута на плоский торец т щеки. Упругие деформации узла под дейсз вием рабочих нагрузок вызывают воронкообразную разработку конца шатунной шс11кн, наклеп и сваривание посадочных поверхностей.  [c.606]

Характерными примерами деталей, соединяемых с натягом, могут служить кривонжпы, пальцы кривошипов, детали составных коленчатых валов (рис, 6.1, а), колесные центры и бандажи железнодорожного подвижного состава (рис, 6.1, б), венцы зубчатых и червячных колес (рис. 6.1, fl), диски турбин, роторы электродвигателей, подшипники качения (рис, 6.1, г) и т. д.  [c.81]

Расчет и выбор посадок с натягом. Посадки с патягом предназначены в основном для получения неподвижных неразъемных соединений без дополнительного крепления деталей. Иногда для повышения надежности соединения дополнительно используют шпонки, штифты и другие средства креилення, как, например, при крепле-ппи маховика на коническом конце коленчатого вала двигателя. Относительная неподвижность деталей обеспечивается силами сцепления (трения), возникающими на контактирующих поверхностях вследствие их деформации, создаваемой натягом при сборке соединения. Благодаря надежности и простоте конструкции деталей и сборк1г соединений эти посадки применяют во всех отраслях машиностроения (например, при сборке осей с колесами на железнодорожном транспорте, венцов со ступицами червячных колес, втулок с валами, составных коленчатых валов, вкладышей подшипников скольжения с корпусами и т. д.).  [c.222]

Затем приступают к установке коленчатого вала. В рязлич-ных конструкциях компрессоров маховик устанавливается или в середине вала, когда он служит ротором электродвигателя, или на конце вала, когда он является приводным шкивом. У небольших компрессоров маховик надевают на вал при заводской сборке, маховики крупных компрессоров монтируют на месте из составных частей.  [c.455]

Контроль собранных составных коленчатых валов производят на призмах или в центрах. Допускаемая обычно несоосиость или биение цапф 0,02—0,05 мм.  [c.305]

В составных коленчатых валах (фиг. 304) шейки и щёки, изготовленные отдельно друг от друга, соединяются между собой неподвижными посадками с гарантированным натягом. Силовой поток с шейки на щеку или в обратном направлении передаётся трением, возбуждённым на поверхности контакта. Составные коленчатые валы возможны в том случае, когда проекции шеек (коренной и кривошипной) на широкую грань щеки взаимно не перекрываются, а находятся друг от друга на некотором расстоянии (фиг. 304). Минимально допускаемое расстояние между проекциями шеек составляет около 1/з Диаметра отверстия в щеке под шейку. При меньшем расстоянии щёки и кривошипная шейка изготовляются как одно целое, а коренные шейки — вставными (фиг. 30oj.  [c.502]

Характерные отличия высокое значение среднего эффективного давления (до6,0 кг/см ), крыльчатая воздуходувка для продуьочного воздуха, привод цепной передачей цилиндры из нескольких между собой сболченных частей составные поршни (из трёх частей) верхняя и нвжняя головки отлиты из хромовой стали, а средняя часть из специального чугуна прямоточная продувка, осуществляемая применением в каждом цилиндре двух поршней (малого и большого). Большие поршни связаны с коленчатым валом и управляют впуском продувочного воздуха в цилиндры. Малые поршни (их диаметр = 1/2 диаметра цилиндра и ход—1/5 хода больших поршней), связанные с коленчатым валом траверсой и двумя тягами, управляют выпуском газов из цилиндра.  [c.48]

Коленчатые валы в зависимости от числа колен и размеров шеек изготовляют цельно -кованными или разъёмными, которые жёстко соединяются фланцевыми муфтами. Колена делают цельными (фиг. 18, а), составными (б) или полусоставными (в).Типы5 ив применяют главным образом в тихоходных двигателях с rf>45 сл. Расположение колен зависит от числа цилиндров, числа тактов, уравновешивания и уточняется при динамическом расчёте вала. Соединительные фланцы отковывают заодно с валом, причём радиусы перехода должны быть не менее 0,125 d. Смазка шеек вала — циркуляционная под давлением. Сверления в щеках для масла выполняют косые (а) или по оси шеек (в). Противовесы устанавливаются для уравновешивания вращающихся масс или для разгрузки рамовых подшипников. В лёгких двигателях для уменьшения веса вала удаляют по возможности весь материал, не принимающий участия в передаче усилий — высверливают шейки, срезают  [c.50]

Коленчатый вал лежит на 5 коренных подшипниках выполнен составным из трёх частей. Сочленение частей вала осуществляется посредством торцевого гребенчатого соединения типа Хирт. Кривошипы повёрнуты первый относительно второго и третьего на 90° и на 180 относительно четвёртого. Такое расположенйе кривошипов обеспечивает равномерное чередование вспышек при принятых углах развала между рядами цилиндров в 45° и 135°. Принятая в конструкции Х-образная схема обеспечивает минимальные габариты двигателя по высоте, сохраняет равномерное чередование вспышек следовательно, и пульсация крутящего момента будет минимальной. На конце вала сидит на фланце динамический демпфер маятникового типа, выполняющий одновременно и функции маховика двигателя.  [c.209]

На фиг. 2 показан узел составного коленчатого вала лесорамы РЛБ75 с коренными подшипниками, маховиками и шкивами. Головной подшипник шатуна может быть скользящий с заливкой баббитом или с ролико-  [c.702]

Примером упрочнения обкатыванием подступичных частей большого размера может служить обработка шеек составного коленчатого вала реверсивной паровой машины мощностью 7360 кет (10 000 . с.). Коленчатые валы такого типа несколько раз выходили из строя на одном уральском металлургическом заводе после сравнительно непродолжительного периода работы (от 1,5 до 5 лет). Авария начиналась с ослабления посадок сопряжений коренных и мотылевых шеек со щеками. Затем разрушались стопорные штифты и шейки проворачивались в отверстиях щек. Кроме того, образовывались трещины усталостного характе

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ — Студопедия

Коленчатый вал, воспринимая переменные по величине и направлению газовые и инерционные силы и их моменты, подвергается деформациям изгиба и кручения, а также деформациям от изгибных и крутильных колебаний, неизбежно имеющим место при работе двигателя. Все это может приводить к усталостным разрушениям элементов коленчатого вала.

По этим причинам коленчатый вал современного форсированного двигателя является одной из наиболее часто повреждаемых деталей.

В качестве материалов для изготовления коленчатых валов дви­гателей используют стали 45, 45Х, 40ХФА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА. Для коленчатых валов двигателей с искровым зажиганием достаточно широко используют серые и ковкие чугуны. Преимуществами чугунных валов являются меньшая стоимость, снижение припусков на механическую обработку и экономия стального проката. Однако в дизелях они в настоящее время не получили широкого распространения, так как предел выносливости чугуна существенно ниже, чем стали, и поэтому при ограниченных размерах элементов вала сложно обеспечить в дизеле требуемый запас прочности.

При конструировании вала широко используют статистические данные по относительным размерам элементов вала (си. рис. 5.1 и табл.5.1) для различных категорий двигателей. На рис. 5.2 в качестве примера показан стальной коленчатый вал четырехцилиндрового четырехтактного двигателя, а на рис. 5.3 – чугунный литой коленчатый вал. Как видно, в литом вале можно придать более рациональную форму внутренним полостям шеек и щек, обеспечивающих повышение усталостной прочности.


Рис. 5.1. Размеры элементов коленчатого вала

Рис. 5.2. Стальной коленчатый вал

Таблица 5.1

Размеры Двигатель
с искровым зажиганием дизель
линейный V-образный линейный V-образный
0,65...0,80 0,63...0,75 0,72... 0,90 0,70...0,75
0,60...0,70 0,57...0,66 0,64...0,75 0,65...0,72
0,5... 0,60 0,40...0,70 0,45...0,60 0,40...0,55
0,74...0,84 0,70...0,88 0,70...0,85 0,65...0,86
0.45...0.65 0,80...1,00 0,50... 0,65 0,80...1,00
1.00...1.25 1,05...1,30
0,20...0,22 0,24...0,27
0.30...0.40
0,15...0.20 0,15...0,23
0...0,5

* Во второй строке приведены длины крайних коренных шеек.

Рис. 5.3. Чугунный вал

Коленчатые валы современных двигателей в большинстве случаев выполняют полноопорными, т. е. с количеством коренных шеек, равным +1, где – количество кривошипов вала. Такая конструкция вала обеспечивает большую жесткость, а тем самым и более благоприятные условия работы блок-картера, коренных подшипников и самого коленчатого вала.


Расчет коленчатого вала на прочность

Коленчатый вал представляет собой многоопорную статически неопределимую конструкцию, имеющую сложную форму и загруженную пространственной системой переменных сил.

В настоящее время при расчетах на прочность наиболее широкое распространение получила разрезная схема,в соответствии с которой из коленчатого вала по серединам коренных шеек вырезается кривошип, который рассматривается как двухопорная балка.

Исследованиями установлено, что при расчете вала на прочность с точки зрения практической полезности полученных результатов не имеет существенного значения, вести ли расчет вала по разрезной или по неразрезной схеме. Так, запас прочности коренных шеек получается практически одинаковым, а шатунных шеек при расчете вала как разрезного на 5...10% меньше и только для щек результаты расчетов существенно разнятся. Например, для крайних щек запасы прочности при расчете вала как разрезного получаются на 30...40% меньше, чем при расчете его по неразрезной схеме; еще больше эта разница для промежуточных щек.

Однако напрашивающийся вывод о необходимости ведения расчета по неразрезной схеме имел бы смысл только в том случае, если была бы возможность достоверно учесть в расчете такие трудно прогнозируемые факторы, как несоосность опор и коренных шеек, неравномерность износа их в процессе эксплуатации и динамические деформации опор картера и шеек.

Учитывая сложность и трудоемкость прочностных расчетов элементов коленчатого вала, ограничимся рассмотрением методики расчета коренных шеек вала на кручение на усталостную прочность.

Коренные шейки нагружаются главным образом крутящим моментом, так как величины изгибающих их моментов малы вследствие относительно малой длины шеек. Поэтому запасы прочности коренных шеек принято оценивать только по касательным напряжениям.

Последовательность расчета шеек (как коренных, так и шатунных) на кручение следующая:

• по данным динамического расчета двигателя составляют таблицу или строят графики набегающих крутящих моментов, передаваемых отдельными коренными шейками. Расчет проводится для той шейки, набегающий крутящий момент на которой имеет наибольшую амплитуду. В курсовом проекте можно принять максимальные и минимальные значения суммарного крутящего момента двигателя из динамического анализа ДВС.

• определяют максимальное и минимальное значения касатель­ных напряжений (МПа):

, , (5.1)

где – момент сопротивления шейки кручению, ;

; (5.2)

• определяют амплитудное и среднее напряжения в цикле:

и ; (5.3)

• определяют запас прочности (см. формулу 1.4).

Для определения , необходимо знать Kt/et¢et²)t – отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений к произведению масштабного и технологических факторов. При ориентировочных расчетах рекомендует принимать = 2,5.

Значения для коренных шеек валов двигателей, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации, находятся в пределах: автомобильные двигатели – =3...4, тракторные – =4...5.

Как работает коленвал - 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 специализированная, 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: коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а шейки шатуна закреплены на концах шатунов, идущих до поршней.

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

Расстояние между центром коренной шейки и центром пальца коленчатого вала называется радиус кривошипа , 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 прикручен 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 коронная шестерня , несущий гидротрансформатор, передавая привод на автоматическую коробку передач.По сути, это мощность двигателя, а мощность передается туда, где она необходима: гребные винты для лодок и самолетов, индукционные катушки для генераторов и опорные колеса транспортного средства.

Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носиком, представляет собой вал, выходящий за пределы картера. Этот вал будет заблокирован с зубчатым колесом, которое 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 зажаты в блоке двигателя, и двигатель вращается вокруг этих шейек. Все шейки коленчатого вала будут обработаны идеально гладкими и круглыми и часто закалены. Основные шейки закреплены в седлах, в которых установлена ​​сменная 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 идет через наклонный масляный канал, просверленный от основной шейки.

В некоторых шатунах просверлено отверстие для масла, позволяющее 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.

Подать масло к коренному подшипнику скольжения легко: масляные каналы от блока цилиндров ведут к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в корпусе подшипника позволяет 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 шатунов, чему способствует выброс наружу центробежной силой вращающегося коленчатого вала.

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 важно, чтобы зазор между подшипниками и шейками измерялся 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 вся сборка 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, сохраняя заданный небольшой зазор и сводя к минимуму величину бокового перемещения, 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.

задний главный сальник устанавливается между задней главной шейкой и маховиком. Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Прокладка вдавливается в углубление 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 находится рядом с главными шейками, 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

Показанный выше базовый коленчатый вал 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 некотором роде специализированным, потому что он требует, чтобы шейки шатуна были разделены для поддержания равномерного интервала зажигания. Это требует, чтобы цапфы стержней были расколоты или раздвинуты, что известно как шплинт или Журнал разъемный дизайн.

Неисправности

Коленчатый вал, будучи очень прочным, является надежным элементом, и отказы коленчатого вала случаются редко, если только двигатель не работает в экстремальных условиях.

Изношенные журналы

Без достаточного давления масла шейки коленчатого вала будут соприкасаться с поверхностями подшипников, постепенно увеличивая зазор и ухудшая давление масла. В крайнем случае это может привести к разрушению подшипников и серьезному повреждению двигателя. Если журналы изношены до предела, предусмотренного для их использования, или уже не имеют идеально круглой формы, их необходимо отшлифовать, как описано ниже.

Усталость

Постоянные усилия на коленчатом валу 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 магнитофлюкс .

Модификации и обновления

Шлифовка коленчатого вала

Журналы изнашиваются со временем. У них может появиться шероховатая поверхность, они могут стать некруглыми или суженными. В этих случаях их поверхность можно восстановить с помощью шлифовки коленчатого вала. Когда коленчатый вал заточен, его шейки будут уменьшаться в диаметре и, следовательно, 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 коленчатого вала 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 ходового коленчатого вала является шлифовка шейки шатуна до меньшего размера со смещением - таким образом, центр шейки перемещается от средней 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 их первоначальной черновой отделкой, но двигатели с высокими рабочими 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. Изготовление одноразового коленчатого вала с помощью этого процесса будет стоить минимум около 3000 долларов, поэтому он предназначен для соревнований, гонок и восстановления.

Коленчатые валы

Коленчатый вал устанавливается в положение, параллельное 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. 1-6] 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 нарушение регулировки подшипника.

Рисунок 1-6. Типичный оппозитный двигатель разобран на узлы.

Коленчатый вал - это основа поршневого двигателя. На него действует большинство сил, создаваемых двигателем. Его основное назначение - 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. Шатуны, или ходы, формируются путем штамповки смещений в вал перед его 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 рис. 1-7 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. Шестиходовой 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. Однонаправленный радиальный коленчатый вал двигателя показан на Рисунке 1-8. Независимо от того, сколько ходов он может иметь, каждый коленчатый вал состоит из трех основных частей - шейки, шатунной шейки и щеки кривошипа.Противовесы и демпферы, хотя и не являются настоящей частью коленчатого вала, обычно прикрепляются к нему для уменьшения вибрации двигателя.

Рисунок 1-7. Цельнолитые типы коленчатых валов. Рисунок 1-8. Коленчатый вал двигателя радиальный одноходовой.

Журнал 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 от 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 к центральной линии коленчатого вала и через нее, это вызывает вращение коленчатого вала. Внешняя поверхность закаленные азотирования, чтобы увеличить его устойчивость к износу и обеспечить требуемую несущую поверхность. 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 бросала эти вещества к наружной стороне камеры и держала их от достижения шатуна опорной поверхности. Из-за использования беззольных диспергирующих масел в новых двигателях больше не используются шламовые камеры. На некоторых двигателях в щеке коленчатого вала 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 относительно других кривошипов того же вала выражается в градусах.

Самый простой коленчатый вал - одноходовой или 360 °. Этот тип применяется 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.

Балансировка коленчатого вала

Чрезмерная вибрация в двигателе не только приводит к усталостному разрушению металлических конструкций, но и 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 всего узла кривошипов, щек кривошипа и противовесов уравновешен вокруг оси вращения. При проверке статического равновесия его кладут на два лезвия. Если во время теста вал имеет тенденцию повернуться в одно положение, это означает, что он не сбалансирован.

Динамические амортизаторы

Коленчатый вал динамически сбалансирован, когда все силы, создаваемые вращением коленчатого вала и импульсами мощности, уравновешиваются внутри себя, так что при работе двигателя возникает небольшая вибрация или ее отсутствие.Чтобы свести к минимуму вибрацию во время работы двигателя, на коленчатый вал встроены динамические амортизаторы. Динамический демпфер - это просто маятник, прикрепленный к коленчатому валу так, что он может свободно двигаться по небольшой дуге. Он встроен в противовес. 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 колебаний коленчатого вала возникает, маятник колеблется вне времени с вибрацией коленчатого вала, таким образом снижая вибрацию до минимума.

Рисунок 1-9. Принципы динамического демпфера.

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 создает эффект маятника.Аналог действия динамического демпфера показан на рисунке 1-9.

Бортовой механик рекомендует

Что такое шлифование коленчатого вала? - Обменный пункт Capital Reman

Шлифовка коленчатого вала в Capital Reman

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

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

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

Подшипники коленчатого вала

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

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

Схема коленчатого вала дизеля

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

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

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

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

-. 2 (. 11) |

Словарь

общий выпуск

причинно-следственных связей -

Производство и потребление

факторов производства

природных ресурсов -

человеческие ресурсы

капитал и предпринимательство

возврат или вознаграждение i

Живая природа и лесные ресурсы

для выделения факторов производства

отложить

Ответьте на вопросы:

1.В чем разница между макроэкономикой и микроэкономикой?

2. Какие вопросы исследует макроэкономика?

3. Какие вопросы исследует микроэкономика?

4. Каковы факторы производства?

5. Какое топливо обеспечивает экономию?

6. Какие природные ресурсы?

7. Как называется цена, уплаченная за использование труда?

8. Что такое столица?

9. Какова роль предпринимательства в производстве?

ТЕКСТ 6

БАНКИ

.

.

Ювелиры семнадцатого века были первыми настоящими английскими банкирами.

Золото и серебро были приняты на международном уровне для оплаты долгов. В этой стране чаще всего использовалось золото. Следовательно, купцам нужно было оставить часть в резерве для удовлетворения своих требований. Они поместили эти запасы в золото на хранение у ювелиров. В обмен на золото ювелиры выпускали расписки, по предъявлении которых золото подлежало возврату.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *