Коленчатый вал и маховик

Содержание

Категория:

Автомобили и трактора

Публикация:

Коленчатый вал и маховик

Читать далее:

Коленчатый вал и маховик

Силы от шатунов, соединенных с поршнями, воспринимает коленчатый вал, который испытывает большие нагрузки и подвергается скручиванию, изгибу и истиранию. Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов и деталей двигателя.

Коленчатый вал имеет следующие части: коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы, передний конец и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем, маслосгонной резьбой и фланцем для крепления маховика. Шатунные шейки служат для соединения коленчатого вала с шатунами. Коренные шейки вала входят в подшипники, установленные в блоке цилиндров. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки вала, образуя колена или кривошипы. Противовесы, расположенные на коленчатом валу, разгружают коренные подшипники от сил инерции и создаваемых ими моментов.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 1. Коленчатые валы: а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — дизеля ЯМЭ-236; в — дизеля автомобиля КамАЭ-5320; А величина перекрытия шеек; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловительная полость в шатунной шейке; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5 и 15 — маслоотражатели; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8 — щека; 9 — гайка; 10 — передние съемные противовесы; 11 — распределительная шестерня; 12 — шестерня привода масляного насоса; 13 — винт; 14 — съемный противовес; 16 — установочные штифты; 17 — шпонка

Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и тактности двигателя. Коленчатый вал изготовляют горячей штамповкой из легированной стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-130, MA3-5335, КамАЗ-5320 и др.) или отливают из высокопрочного чугуна (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А, «Жигули» и др.) вместе с противовесами или без них. Шатунные шейки коленчатого вала располагают так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в разных цилиндрах двигателя происходили через равные промежутки (по углу поворота), а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно уравновешивались. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами.

Для повышения износостойкости и долговечности шатунных и коренных шеек их закаливают токами высокой частоты (т. в. ч.), после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек, характеризуемое величиной А. Размеры шеек коленчатых валов следующие: у двигателя автомобиля ГАЗ-53А диаметр шатунной шейки равен 60 мм, а коренной 70 мм; у двигателя автомобиля КамАЗ-5320 диаметр шатунной шейки равен 80 мм, а коренной 95 мм.

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-2Э6 имеет три шатунные шейки, расположенные под углом 120°, и четыре коренные шейки. На коленчатом валу установлено семь противовесов, а восьмой отлит в виде прилива вместе с маховиком. Установка на коленчатом валу, кроме основных противовесов, двух выносных улучшает уравновешивание моментов сил инерции, возникающих при работе двигателя, так как чередование одноименных тактов при порядке работы 1—4—2—5—3—6 происходит неравномерно. Коленчатые валы дизелей ЯМЭ-236 и дизелей автомобилей КамАЗ не имеют фланцев для крепления маховиков. Коленчатые валы большинства двигателей имеют грязеуловительные полости в шатунных шейках для дополнительной центробежной очистки масла.

В качестве коренных подшипников для коленчатого вала применяют тонкостенные вкладыши, изготовленные И5 сталеалюминиевой ленты. У коренных вкладышей толщина стенки весьма мала (1,9—2,8 мм для карбюраторных двигателей и 3—6 мм для дизелей), поэтому после их установки на место форма внутреннего отверстия подшипника зависит только от точности расточки гнезда. На карбюраторных двигателях (автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-63А и ЗИЛ-130) не применяют коренные трехслойные вкладыши (стальная лента, медно-никелевый подслой и слой антифрикционного сплава) из-за низкого предела выносливости применявшегося антифрикционного слоя. Здесь используют только двухслойные вкладыши, хорошо работающие в двигателях с большой угловой скоростью коленчатого вала и значительными нагрузками.

Широкое использование высокооловянистых сталеалюминиевых вкладышей вызвано тем, что они обладают повышенной усталостной прочностью, хорошими противозадирными свойствами и коррозионной стойкостью, что повышает надежность двигателя. Вкладыши коренных подшипников дизеля автомобиля КамАЗ-5320 трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Вкладыши коренных подшипников дизеля ЯМЗ-236 и дизеля автомобиля КамАЗ-5320 невзаимозаменяемы, а двигателей автомобилей ГАЗ-24 «Волга» и ЗИЛ-130 соответственно взаимозаменяемы.

Вследствие работы сцепления и косозубых шестерен механизма газораспределения возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал вдоль оси. Поэтому один из коренных подшипников коленчатого вала делают упорным, воспринимающим осевые нагрузки и удерживающим вал от смещения. В двигателях автомобилей ГАЗ и ЗИЛ упорным является первый коренной подшипник.

Коленчатый вал удерживается от осевого смещения двумя стальными неподвижными шайбами, установленными с обеих сторон первого коренного подшипника. Переднюю шайбу удерживают от вращения штифты, один из которых запрессован в блок цилиндров, а другой в крышку коренного подшипника. Задняя шайба имеет прямоугольный выступ, входящий в паз крышки. Плоскостью, залитой баббитом, шайба обращена к шлифованному пояску щеки коленчатого вала, а шайба — к упорной стальной шайбе, установленной на шпонке между торцом передней коренной шейки коленчатого вала и распределительной шестерней.

Рис. 2. Уплотнение коленчатого вала; а « упорный подшипник и уплотнение переднего конца вала; б — уплотнение заднего конца вала; 1 — самоподжимной сальник; 2 — пылеотражатель; 3 — шкив привода водяного насоса, вентилятора и генератора; 4 — ступица; 5 — храповик; 6 — коленчатый вал; 7 — крышка распределительных шестерен; 8 и 15 — штифты; 9 — блок цилиндров; 10 — задняя неподвижная шайба; 11 — передняя неподвижная шайба; 12 — шпонка; 13 — вкладыш; 14 — крышка коренного подшипника; 16 — упорная вращающаяся шайба; 17 — распределительная шестерня; 18 — маслоотражатель; 19 — масло-отражательный гребень; 20 — болт крепления маховика; 21 — маслосгонная накатка; 22 — шарикоподшипник вала сцепления; 23 — фланец; 24 — сальник; 25 — держатель сальника; 26 — маховик

На переднем конце коленчатого вала кроме шестерни расположены маслоотражатель, ступица шкива привода водяного насоса, вентилятора и генератора. В торец коленчатого вала ввернут храповик, служащий для пуска двигателя при помощи пусковой рукоятки и удерживающий от смещения детали, установленные на конце вала. Передний конец коленчатого вала уплотнен самоподжимным резиновым сальником, расположенным в крышке распределительных шестерен, и маслоотражателем. Масло не может попасть на сальник, так как он защищен специальным корпусом с отогнутыми краями. На ступицу шкива напрессован пылеотражатель, защищающий сальник от пыли и песка.

Уплотнение заднего конца коленчатого вала состоит из сальника, маслосгонной накатки и маслоотражагельного гребня.

Сальник представляет собой асбестовый шнур, пропитанный антифрикционным составом и покрытый графитом. Сальник состоит из двух половин, помещенных в канавки блока цилиндров и в держатель сальника, привернутый к блоку. В задний торец коленчатого вала запрессован шарикоподшипник вала сцепления. Фланец, отштампованный как одно целое с коленчатым валом, служит для крепления маховика болтами, изготовленными из высококачественной стали. Передние и задние концы коленчатых валов дизелей и двигателей автомобилей «Жигули», «Москвич» тщательно уплотняют самоподжимными сальниками и маслоотражателями.

От осевого смещения коленчатые валы дизеля ЯМЗ-236 и дизеля автомобиля КамАЗ-5320 удерживаются двумя парами упорных полуколец, изготовленных из бронзы (дизель ЯМЗ-236) или из сталеалюминия (дизель автомобиля КамАЗ-5320) и установленных в выточках задней коренной опоры. Верхние полукольца укреплены к торцам блока цилиндров, а нижние имеют выступы для фиксации их в крышке заднего коренного подшипника.

Маховик. Для накопления энергии в течение рабочего хода, вращения коленчатого вала во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места служит маховик. При пуске двигателя в цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до его начала в следующем цилиндре в соответствии с порядком работы двигателя.

Маховик отливают из серого чугуна; на ободе маховика для увеличения момента инерции располагают основную массу металла. На обод маховика напрессовывают или надевают зубчатый венец, необходимый для вращения коленчатого вала при пуске двигателя стартером. Венец крепят болтами. Поверхность махощша, соприкасающуюся с ведомым диском сцепления, шлифуют и полируют.

На ободе или торце маховика имеются метки, позволяющие установить поршень первого цилиндра в в. м. т. Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают динамической и статической балансировке, чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрации двигателя и сильного износа коренных подшипников. Обычно маховик крепят к фланцу коленчатого вала болтами, которые подвергают термической обработке и шлифованию. Корончатые гайки, навернутые на эти болты, тщательно шплинтуют. Одно из крепежных отверстий на маховике и во фланце смещено по окружности на несколько градусов (2° у двигателей автомобиля ЗИЛ-130), что обеспечивает точное соединение маховика и коленчатого вала, если их почему-либо разбирали.

У дизеля ЯМЗ-236 и дизеля автомобиля КамАЗ-5320 маховик крепят болтами, которые ввертывают непосредственно в коленчатый вал. В этом случае маховик точно фиксируют относительно шеек коленчатого вала двумя штифтами.

—

Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент, который затем перелается на трансмиссию. Кроме того, коленчатый вал приводит в движение различные механизмы, агрегаты и приборы двигателя.

Коленчатый вал автотракторных двигателей состоит из коренных и шатунных шеек щек с противовесами, соединяющих коренные и шатунные шейки; передней части вала, называемой носком, на которой посредством шпонки крепится шестерня привода распределительного вала, маслоотражатель, шкив привода вентилятора со ступицей и храповик с шайбой; задней части вала, обычно имеющей форму фланца, на котором установлен маховик. На коленчатом валу предусмотрены сверления в шейках для подвода и очистки масла, шпоночные канавки на носке вала и расточка со стороны фланца для установки подшипника первичного вала коробки передач.

Шатунные шейки коленчатых валов обычно имеют устройства для центробежной очистки масла от механических примесей (грязеуловители), которые значительно улучшают очистку масла, поступающего к шатунным подшипникам. Грязеуловитель представляет собой камеру, высверленную или отлитую в шатунной шейке и закрываемую резьбовой пробкой. При вращении коленчатого вала тяжелые примеси грязи и металлические частицы, имеющиеся в масле, под действием центробежной силы отбрасываются в камеру грязеуловителя и очищенное масло подается в шатунный подшипник. Грязеуловители периодически очищают.

Противовесы разгружают коренные подшипники от действия центробежных сил и выполняются либо за одно целое со щеками вала, либо крепятся к ним болтами. Для снятия возможных напряжений переход от каждой шейки к щекам вала выполняют плавным в виде галтелей.

Рис. 3. Шатуны V-образных двигателей: а — сочлененный шатун; б — центральный шатун; в — крепление двух одинаковых шатунов на одной шейке

Коленчатый вал нуждается в фиксации от осевых перемещений, возникающих вследствие его температурных расширений и возможных осевых усилий от косозубых шестерен. Осевая фиксация осуществляется специальным устройством одного из коренных подшипников (чаще всего передним) через упорную стальную шайбу, установленную впереди подшипника, и два сталебаббитовых кольца, установленных по обеим сторонам подшипника (стальной стороной к подшипнику). Известны конструкции валов, в которых фиксирующими являются средняя или крайняя задняя шейки вала. Величина осевого зазора составляет 0,075—0,2 мм.

Число опор (коренных шеек) коленчатого вала различно в разных конструкциях. Вал называется полноопорным, если число коренных шеек на единицу больше числа шатунных.

Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров двигателя, принятой равномерности чередования вспышек и желаемой уравновешенности двигателя, числа коренных шеек.

Коренные подшипники имеют такое же устройство, как и шатунные, но отличаются размерами. Подшипник заднего конца вала всегда длиннее остальных. Корпус подшипника состоит из частей: верхней половины, выполненной в картере, и нижней — съемной крышки, которая крепится к картеру болтами и шплинтуется.

Рис. 4. Коленчатый вал автотракторного двигателя

Передний и задний концы коленчатого вала в месте их выхода из картера должны быть надежно уплотнены от вытекания смазки. Для этого применяются маслогонная резьба и специальные сальники.

Коленчатые валы изготовляются ковкой или штамповкой из сталей 45, 45Г2, 50, 18ХНВА, 40ХНМА и других или литьем из высокопрочного чугуна. Литые валы значительно дешевле кованых. Овальность и конусность шеек не должна превышать 0,015 мм. Валы в сборе с маховиком и сцеплением подвергаются динамической балансировке. Величина допускаемого дисбаланса устанавливается заводом-изготовителем.

Маховик служит для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, вывода деталей кривошипного механизма из мертвых точек, накопления во время такта расширения кинетической энергии, необходимой для вращения коленчатого вала в период между вспышками в отдельных цилиндрах, облегчения пуска двигателя и плавного трога-ния с места.

Маховик представляет собой массивный чугунный диск, тщательно сбалансированный, на обод которого напрессован зубчатый венец, при помощи которого производится запуск двигателя от стартера. На маховике также монтируется механизм сцепления.

У большинства двигателей на поверхности обода или на торцевой поверхности маховика нанесены метки, по которым можно определить мертвые точки, а также метки для установки зажигания или момента подачи топлива у дизельного двигателя. На поверхности маховика ряда тракторных двигателей выполняются радиальные отверстия, посредством которых проворачивают коленчатый вал вручную при регулировке двигателя.

Маховик центрируется по фланцу коленчатого вала и крепится к нему при помощи болтов. Для сохранения его первоначальной балансировки предусмотрены установочные штифты или несимметрично расположенные болты.

Размеры маховика зависят от числа цилиндров. Чем больше число цилиндров у двигателя, тем равномернее следует чередование тактов расширения и тем меньших размеров (меньшей массы) требуется маховик.

Картер маховика крепится к задней стенке блок-картера болтами и представляет собой фасонную отливку из серого чугуна или сплава алюминия. Правильная установка картера маховика обеспечивается установочными штифтами.

Коленчатый вал. Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма.

Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи трансмиссии передается на колеса автомобиля.

Коленчатый вал изготовляют штамповкой из легированных сталей или отливают из высокопрочных магниевых чугунов (двигатели ЯМЗ, ЗМЗ, ВАЗ и др.).

Коленчатый вал (рис. 2.8) состоит из коренных и шатунных шеек, противовесов, заднего конца с отверстием для установки шарикоподшипника ведущего вала коробки передач и фланца для крепления маховика, переднего конца, на котором установлен храповик пусковой рукоятки и шестерня газораспределения, шкива привода вентилятора, жидкостного насоса и генератора.

Шатунные шейки со щеками образуют кривошипы. Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы, которые изготовляют за одно целое со щеками, имеющими каналы для подвода масла или прикрепляют к ним болтами.

Полноопорные валы двигателей (ЗИЛ-130, КамАЗ-740, ВАЗ-2108) отличаются большой жесткостью, что повышает работоспособность кри-вошипно-шатунного механизма. Число коренных шеек зависит от типа и числа цилиндров двигателя. Так, в четырехцилиндровом двигателе с рядным расположением цилиндров их может быть три или пять, в шестицилиндровых — четыре или семь, в V-образных восьмицилиндровых — пять.

В щеках коленчатого вала просверлены наклонные каналы для подвода масла от коренных подшипников к масляным полостям 25, выполненных в шатунных шейках в виде каналов большого диаметра, закрываемых резьбовыми заглушками. Эти полости являются грязеуловителями, в которых под действием центробежных сил при вращении коленчатого вала собираются продукты изнашивания, содержащиеся в масле.

Гнезда в блоке цилиндров под коренные подшипники и их крышки растачивают совместно, поэтому при сборке двигателя их необходимо устанавливать по меткам только на свои места. Тонкостенные вкладыши 6 коренных подшипников покрыты таким же антифрикционным сплавом, что и вкладыши шатунных подшипников, и отличаются от последних только размерами. Широкое использование триметаллических сталеалюминиевых и сталесвинцовых вкладышей связано с тем, что слой антифрикционного покрытия обладает хорошими противозадир-ными свойствами и повышенной прочностью. От продольного смещения и проворачивания вкладыши удерживаются выступами, входящими в соответствующие пазы в гнездах блока и их крышках.

Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве карбюраторных двигателей воспринимаются упорной шайбой и стальными упорными кольцами, залитыми с внутренней стороны антифрикционным сплавом СОС-6-6, содержащим свинец, олово и сурьму.

Осевые нагрузки коленчатого вала дизелей воспринимаются двумя парами упорных полуколец из бронзы или сталеалюминия, установленных в выточках задней коренной опоры.

Для предотвращения утечки масла из картера двигателя на переднем и заднем концах коленчатого вала легковых автомобилей семейства «Москвич» и ВАЗ устанавливают самоподжимные сальники и отражатели.

Рис. 5. Коленчатый вал и маховик: 1 — шкив; 2 — храповик; 3—маслоотражатель; 4— упорная шайба; 5—упорное кольцо; 6—вкладыш коренного подшипника; 7— шатунная шейка; 8— коренная шейка; 9— щека; 10— смазочный канал; 11 — шатун; 12— поршень; 13— сливные отверстия; 14— маслосбрасывающий гребень; 15— маслоотгон-ная канавка; 16 — зубчатый венец маховика; 17 — сальник; 18 — шарикоподшипник; 19 — фланец; 20 — болт: 21 — маховик; 22 — резиновая прокладка; 23 — деревянные уплотнители; 24 — крышка подшипника; 25— масляная полость; 26— заглушка; 27— выступ; 28— антифрикционный слой; 29— противовес; 30— шестерня газораспределения; 31— передний конец коленчатого вала

На двигателе ЗИЛ-130 передний конец коленчатого вала уплотнен резиново-каркасным сальником, расположенным в крышке распределительных шестерен, а между шестерней и шкивом коленчатого вала установлен маслоотражатель, отгоняющий масло внутрь картера. Уплотнение заднего конца коленчатого вала обеспечивается графито-асбестовым сальником, размещенным в кольцевой канавке гнезда подшипника и его крышке, в плоскости разъема которой дополнительно устанавливаются резиновые прокладки, а по бокам — деревянные уплотнители. Кроме того, на задней шейке коленчатого вала находятся спиральная. ..маслоотгон-ная канавка и маслосбрасывающий гребень, от которых масло отбрасывается через сливные (дренажные) отверстия в поддон картера.

Маховик. Маховик служит для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя при его работе на режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных перегрузок при трогании автомобиля с места и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах работы двигателя. Маховик изготовляют из чугуна и динамически балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце маховик центрируется в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов, которыми он крепится к фланцу.

У дизелей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 маховик центрируется с помощью двух штифтов и крепится болтами не к фланцу, а непосредственно к коленчатому валу.

На обод маховика напрессован зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. На торце или ободе маховика многих двигателей наносят метки, по которым определяют в.м.т. поршня первого цилиндра при установке зажигания (у карбюраторных двигателей) или момента начала подачи топлива (у дизелей).

—

Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые каждым шатуном при такте рабочего хода, преобразует эти усилия в крутящий момент, который передается обычно через маховик к трансмиссии трактора или автомобиля. Коленчатый вал изготавливают из стали или из высокопрочного чугуна (3M3-53, СМД-18Н). Он состоит из шатунных Д и коренных (опорных) Г шеек, щек В, носка (передней части) и хвостовика (задней части). Коренные и шатунные шейки вместе со щеками образуют кривошипы.

У валов рядных двигателей шатунных шеек столько же, сколько шатунов, у V-образных — вдвое меньше, так как с каждой шейкой соединены два шатуна (по одному из каждого ряда цилиндров). Центробежные силы шатунных шеек уменьшают, выполняя их пустотелыми, а полости Б используют для центробежной очистки масла, поступающего к шатунному подшипнику. В шейках выполнены радиальные отверстия, в которые вставлены трубки для забора масла из центра полости. В шатунных шейках V-образных двигателей просверлено по два отверстия (каждое для своего шатуна).

Коренные, шатунные шейки вала подвергают поверхностной закалке токами высокой частоты (ТВЧ) на глубину 3…6 мм, а затем шлифуют и полируют. В шейках и щеках просверлены каналы А для подвода масла: из блока — к коренным шейкам, от них — к полостям Б (грязеуловителям) и далее через радиальные отверстия — к шатунным подшипникам. Грязеуловители очищают через резьбовые отверстия, вывинтив заглушку, которую фиксируют с помощью шплинта или кернением.

Переход от шеек к щекам плавный и называется галтелью. Галтели уменьшают напряжение металла в месте перехода.

Все части коленчатого вала уравновешены относительно его оси. Во время работы двигателя центробежные силы, возникающие при вращении кривошипов и нижних частей шатунов, нагружают коренные подшипники. Для уменьшения действия этих сил (при большой частоте они значительны) на валах многих двигателей сделаны противовесы, расположенные на щеках со стороны, противоположной шатунным шейкам.

Рис. 6. Коленчатые валы с сопряженными деталями: 1 — шкив; 2 — пробка; 3 — трубка; 4 — упорные полукольца; 5 — вкладыш коренного подшипника; 6 — маховик; 7 — маслоотражатель; 8 — установочный штифт; 9 — болт крепления маховика; 10 — зубчатый венец; 11 —противовесы; 12 — шестерня коленчатого вала; 13 — ведущая шестерня привода масляного насоса; 14 — болт для проворачивания вала; 15 — роликовый подшипник; 16 — масленка канала подвода масла к подшипнику; 17 —штифт фиксации полуколец; 18 — храповик; 19 — шестерня привода уравновешивающего механизма

На носке коленчатого вала обычно закреплены одна или две шестерни, маслоотражатель, шкив и храповик (в дизелях А-41, 3M3-53, ЗИЛ-130) или болт (Д-240) с шестигранной головкой для проворачивания коленчатого вала. В дизелях СМД-62, ЯМЗ-240Б и КамАЗ-740 шестерня привода распределительного механизма установлена на хвостовике коленчатого вала.

За задним коренным подшипником имеется гребень, а также маслосгонная резьба (3M3-53) или накатка (ЗИЛ-130). На хвостовике вала или его фланца установочными штифтами и болтами закреплен маховик. В торце хвостовика всех двигателей (кроме Д-240 и ЯМЗ-240Б) выполнено гнездо для подшипника ведущего вала трансмиссии.

Осевое перемещение коленчатого вала в блоке (или картере) ограничивается фиксированными полукольцами. Они расположены только в одной опоре: по бокам заднего (А-41, Д-240, СМД-60, КамАЗ-740), переднего (ЯМЗ-240Б, 3M3-53, ЗИЛ-130) или среднего (СМД-18Н, Д-144) коренного подшипника. Такое крепление не мешает валу удлиняться при тепловом расширении.

На концах коленчатого вала, в местах выхода из блока, установлены маслоотражатели, а в передних и задних корпусах — уплотнители.

Коренные подшипники коленчатого вала всех двигателей (кроме ЯМЗ-240Б) изготовлены так же, как и шатунные, в виде тонкостенных стальных вкладышей, изнутри покрытых антифрикционным сплавом. От вкладышей шатунных подшипников они отличаются главным образом только размерами. Вкладыши некоторых автомобильных двигателей выполнены из трех слоев: стального, медного с никелем и слоя антифрикционного сплава. В верхних вкладышах просверлено отверстие и проточены канавки для масла.

Крышки коренных подшипников растачивают вместе с блоком, поэтому менять их нельзя. К блоку (картеру) их крепят шпильками с гайками, которые фиксируют замковыми шайбами и накладками. Крышки обычно устанавливают между направляющими пазами блока, а в дизеле СМД-62 крепят дополнительно боковыми болтами.

Коренные подшипники коленчатого вала дизеля ЯМЗ-240Б роликовые. Для установки их на вал диаметр коренных шеек делают больше двух радиусов кривошипа.

Гаситель крутильных колебаний. Переменные силы давления газов и силы инерции приводят к периодическим изменениям (колебаниям) крутящего момента, вызывая в металле вала напряжения. Они стремятся то больше, то меньше скручивать вал. Эти колебания называются крутильными и особенно опасны для двигателей, У которых длинный коленчатый вал.

На двигателе ЯМЗ-240Б для уменьшения таких колебаний к торцу носка коленчатого вала прикреплен гаситель крутильных колебаний. Стальной корпус гаситель герметично закрыт крышкой. Внутри корпуса в бронзовой втулке может поворачиваться чугунный маховик. В выточке Б находится вязкая (силиконовая) жидкость. При вращении коленчатого вала эта жидкость под действием центробежных сил отбрасывается в малые зазоры А между корпусом и маховиком. Здесь энергия крутильных колебаний поглощается трением в тонком слое жидкости, нагревая трущиеся детали, и не передается в коленчатому валу.

Рис. 7. Коленчатый вал (а), его коренной подшипник (б) и гаситель крутильных колебаний вала (в) дизеля ЯМЗ-240Б: 1 — коренные шейки; 2 — шатунные шейки; 3 — роликовый подшипник; 4 — шатуны; 5 — наружное кольцо, подшипника; 6 — маховик гасителя; 7 — бронзовая втулка; 8 — крышка с пробками; 9 — корпус гасителя; 10 — носок вала

Маховик, вращаясь вместе с коленчатым валом, аккумулирует (накопляет) кинетическую энергию, которая расходуется для выведения кривошипно-шатунного механизма из мертвых точек, облегчает пуск двигателя, уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала, помогает преодолевать повышенные нагрузки при тро-гании с места машинно-тракторного агрегата или автомобиля, облегчает преодоление кратковременных перегрузок.

Маховик отлит из чугуна, размеры его зависят от частоты вращения вала и числа цилиндров (чем больше эти параметры, тем маховики легче). На ободе закреплен стальной зубчатый венец для вращения вала пусковым устройством.

В маховиках некоторых двигателей имеются сверления для проворачивания ломиком коленчатого вала; каналы для подвода масла к подшипнику, расположенному в торце вала; метки, глухие отверстия или паз для определения в.м.т. поршня первого цилиндра или момента начала подачи топлива (в Д-240 и К.амАЗ-740). Маховик установлен на хвостовике коленчатого вала (А-41, Д-144, КамАЗ-740), на его фланце (СМД-2, СМД-18Н, ЗИЛ-130, 3M3-53) или ступице (ЯМЗ-240Б). Маховик относительно колен вала зафиксирован установочными штифтами и закреплен болтами. Во всех двигателях (кроме ЯМЗ-240Б) на задней плоскости маховика установлено сцепление — часть трансмиссии трактора или автомобиля.

Рекламные предложения:

Читать далее: Крепление двигателя

Категория: — Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Коленчатый вал и маховик

Силы от шатуне соединенных с поршнями, воспринимает коленчатый вал, который испытывает большие нагрузки и подвергается скручиванию, изгибу и истиранию. Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов и деталей двигателя.

Коленчатый вал (рис.7, а) имеет следующие части: коренные 7 и шатунные 3 шейки, щеки 8, противовесы 4, передний конец 1 и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем 5, маслосгонной резьбой и фланцем 6 для крепления маховика. Шатунные шейки служат для соединения коленчатого вала с шатунами. Коренные шейки вала входят в подшипники, установленные в блоке цилиндров. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки вала, образуя колена или кривошипы. Противовесы, расположенные на коленчатом валу, разгружают коренные подшипники от сил инерции и создаваемых ими моментов.

Рис.7. Коленчатые валы:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — дизеля ЯМЗ-236; в — дизеля автомобиля КамАЗ-5320; А — величина перекрытия шеек; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловительная полость в шатунной шейке; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5 и 15 — маслоотражатели; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8 — щека; 9 — гайка; 10 — передние съемные противовесы; 11 — распределительная шестерня; 12 — шестерня привода масляного насоса; 13 — винт; 14 — съемный противовес; 16 — установочные штифты; 17 – шпонка.

ГАЗ-24″Волга», ГАЗ-53А, «Жигули» и др.)вместе с противовесами или без них. Шатунные шейки коленчатого вала располагают так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в разных цилиндрах двигателя происходили через равные промежутки (по углу поворота), а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно уравновешивались. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами.

Для повышения износостойкости и долговечности шатунных и коренных шеек их закаливают токами высокой частоты (т. в. ч), после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек, характеризуемое величиной А (рис.7, б). Размеры шеек коленчатых валов следующие: у двигателя автомобиля ГАЗ-53А диаметр шатунной шейки равен 60 мм, а коренной 70 мм; у двигателя автомобиля КамАЗ-5320 диаметр шатунной шейки равен 80 мм, а коренной 95 мм.

Коленчатый вал дизеля ЯМЗ-236 (рис.7, б) имеет три шатунные шейки 3, расположенные под углом 120°, и четыре коренные шейки 7. На коленчатом валу установлено семь противовесов, а восьмой отлит в виде прилива вместе с маховиком. Установка на коленчатом валу, кроме основных противовесов, двух выносных улучшает уравновешивание моментов сил инерции, возникающих при работе двигателя, так как чередование одноименных тактов при порядке работы 1-4-2-5-3-6 происходит неравномерно. Коленчатые валы дизелей ЯМЗ-236 и дизелей автомобилей КамАЗ не имеют фланцев для крепления маховиков. Коленчатые валы большинства двигателей имеют грязеуловительные полости 2 в шатунных шейках для дополнительной центробежной очистки масла.

В качестве коренных подшипников для коленчатого вала применяют тонкостенные вкладыши, изготовленные изсталеалюминевой ленты. У коренных вкладышей толщина стенки весьма мала (1,9-2,8 мм для карбюраторных двигателей и 3-6 мм для дизелей), поэтому после их установки на место форма внутреннего отверстия подшипника зависит только от точности расточки гнезда. На карбюраторных двигателях (автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А и ЗИЛ-130) не применяют коренные трехслойные вкладыши (стальная лента, медно-никелевый подслой и слой антифрикционного сплава) из-за низкого предела выносливости применявшегося антифрикционного слоя. Здесь используют только двухслойные вкладыши, хорошо/ работающие в двигателях с большой угловой скоростью коленчатого вала и значительными нагрузками.

Широкое использование высокооловянистых сталеалюминевых вкладышей вызвано тем, что они обладают повышенной усталостной прочностью, хорошими противозадирными свойствами и коррозионной стойкостью, что повышает надежность двигателя. Вкладыши коренных подшипников дизеля автомобиля КамАЗ-5320 трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Вкладыши коренных подшипников дизеля ЯМЗ-236 и дизеля автомобиля КамАЗ-5320 невзаимозаменяемые, а двигателей автомобилей ГАЗ 24 «Волга» и ЗИЛ-130 соответственно взаимозаменяемы.

Вследствие работы сцепления и косозубых шестерен механизма газоpacпределения возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал вдоль оси. Поэтому один из коренных подшипников коленчатого вала делают упорным, воспринимающим осевые нагрузки и удерживающим вал от смещения. В двигателях автомобилей ГАЗ и ЗИЛ упорным является первый коренной подшипник.

Коленчатый вал 6 (рис.8, а) удерживается от осевого смещения двумя стальными неподвижными шайбами 11 и 10, установленными с обеих сторонпервого коренного подшипника.Переднюю шайбу 11 удерживают от вращения штифты 8 и 15, один из которых запрессован в блок 9 цилиндров, а другой в крышку 14 коренного подшипника. Задняя шайба 10 имеет прямоугольный выступ, входящий в паз крышки. Плоскостью, залитой баббитом, шайба 10 обращена к шлифованному пояску щеки коленчатого вала, а шайба — к упорной стальной шайбе 16, установленной на шпонке 12 между торцом передней коренной шейки коленчатого вала и распределительной шестерней 17.

Рис.8. Уплотнение коленчатого вала:

а — упорный подшипник и уплотнение переднего конца вала; б — уплотнение заднего конца вала; 1 — самоподжимной сальник; 2 — пылеотражатель; 3 — шкив привода водяного насоса, вентилятора и генератора; 4 — ступица; 5 — храповик; б — коленчатый вал; 7 — крышка распределительных шестерен; 8и 15 — штифты; 9 — блок цилиндров; 10 — задняя неподвижная шайба; 11 — передняя неподвижная шайба; 12 — шпонка; 13 — вкладыш; 14 — крышка коренного подшипника; 16 — упорная вращающаяся шайба; 17 — распределительная шестерня; 18 — маслоотражатель; 19 — маслоотражательный гребень; 20 — болт крепления маховика; 21 — маслосгонная накатка; 22 — шарикоподшипник вала сцепления; 23 — фланец; 24 — сальник; 25 — держатель сальника; 26 — маховик

На переднем конце коленчатого вала кроме шестерни 17 расположены маслоотражатель 18, ступица 4 шкива 3 привода водяного насоса, вентилятора и генератора. В торец коленчатого вала ввернут храповик 5, служащий для пуска двигателя при помощи пусковой рукоятки и удерживающий от смещения детали, установленные на конце вала. Передний конец коленчатого вала уплотнен самоподжимным резиновым сальником 1, расположенным в крышке 7 распределительных шестерен, и маслоотражателем 18. Масло не может попасть на сальник, так как он защищен специальным корпусом с отогнутыми краями. На ступицу шкива напрессован пылеотражатель 2, защищающий сальник от пыли и песка.

Уплотнение заднего конца коленчатого вала 6 (рис.8, б) состоит из сальника 24маслосгонной накатки 21 и маслоотражательного гребня 19.

Сальник 24 представляет собой асбестовый шнур, пропитанный антифрикционным составом и покрытый графитом. Сальник состоит из двух половин» помещенных в канавки блока 9 цилиндров и в держатель 25 сальника, привернутый к блоку. В задний торец коленчатого вала запрессован шарикоподшипник 22 вала сцепления. Фланец 23, отштампованный как одно целое с коленчатым валом, служит для крепления маховика 26 болтами 20 — изготовленными из высококачественной стали. Передние и задние концы коленчатых валов дизелей и двигателей автомобилей «Жигули», «Москвич» тщательно уплотняют самоподжимными сальниками и маслоотражателями.

Маховик. Для накопления энергии в течение рабочего хода, вращенияколенчатого вала во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места служит маховик. При пуске двигателя в цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до его начала в следующем цилиндре в соответствии с порядком работы двигателя.

Маховик отливают из серого чугуна; на ободе маховика для увеличения момента инерции располагают основную массу металла. На обод маховика напрессовывают или надевают зубчатый венец, необходимый для вращения коленчатого вала при пуске двигателя стартером. Венец крепят болтами. Поверхность маховика, соприкасающуюся с ведомым диском сцепления, шлифуют и полируют.

В помощь будущему автомеханику — коленчатый вал и маховик

Коленчатый вал, маховик

Коленчатый вал с помощью шатунов воспринимает силы , действующие на поршни от давления газов в цилиндрах. Развиваемый на коленчатом валу крутящий момент передается механизмам трансмиссии автомобиля.

Коленчатый вал состоит из коренных шеек, шатунных шеек, щек соединяющих шейки, фланца или торцовой шейки, переднего конца (носка) и противовесов.

Прочность вала зависит от его размеров, применяемого материала и обработки.

Для большинства двигателей коленчатый вал изготавливают из углеродистой стали ковкой или штамповкой нагретых заготовок. После этого вал подвергают обработке резанием и термической обработке.

Шейки вала для получения точной и гладкой цилиндрической поверхности шлифуют и полируют, а для повышения их износоустойчивости подвергают поверхностной закалке токами высокой частоты на значительную глубину (2…4 мм).

После обработки проверяют правильность распределения массы вала относительно оси вращения, т.е. балансируют вал.

На двигателях некоторых марок (ЗМЗ, ВАЗ) применяют коленчатые валы , изготовленные путем точного литья из специального высокопрочного магниевого чугуна.

Валы из чугуна подвергают такой же обработке резанием и термической обработке, как валы из стали.

Коренными шейками вал устанавливают в подшипники картера двигателя, а к шатунным присоединяют нижние головки шатунов.

Коренные и шатунные шейки соединяются щеками. Места перехода шеек к щекам, которые для предотвращения поломок вала делают закругленными, называются галтелями.

Задняя коренная шейка коленчатого вала обычно имеет маслоотражательный гребень и резьбу или накатку для предотвращения утечки масла из картера двигателя.

В рядном четырехцилиндровом двигателе вал устанавливают на трех или пяти опорах, в рядном шестицилиндровом двигателе — на четырех или семи опорах. Чем больше число опор, тем выше жесткость вала и лучше условия его работы.

Вал с наибольшим возможным числом опор называется полноопорным.

Для подачи масла к шатунным подшипникам из коренных в щеках вала сверлят каналы , а в валы из чугуна при литье заделывают трубки.

Шатунные шейки коленчатых валов обычно снабжаются грязеуловителями, которые значительно улучшают очистку масла, поступающего к шатунным подшипникам, от механических примесей, снижая тем самым изнашивание шеек и подшипников.

Грязеуловитель представляет собой камеру, высверленную (или отлитую) в шатунной шейке и закрытую пробкой на резьбе или запрессовываемой заглушкой.

Масло поступает в грязеуловитель по каналу из коренного подшипника.

Противовесы коленчатого вала служат для разгрузки коренных подшипников от действия моментов, создаваемых центробежными силами, возникающими на кривошипах вала при его вращении, или для уравновешивания сил инерции поступательно движущихся частей.

Противовесы делают обычно как единое целое со щеками кривошипов или крепят к щекам наглухо специальными болтами, которые надежно стопорятся.

Коленчатые валы дизелей изготавливают особенно прочными и жесткими, что достигается применением специальной стали , увеличенными размерами щек и установкой вала на возможно большем количестве опор.

Коленчатый вал устанавливается в картер, которым называется нижняя часть блока двигателя, отлитая как единое целое с блоком цилиндров или как самостоятельная деталь и соединенная с блоком цилиндров.

В картере расположены коренные подшипники, в которые устанавливают коленчатый вал.

Каждый коренной подшипник состоит из гнезда, расположенного в стенках и перегородках картера, и крышки, которая точно (с помощью пазов или штифтов) входит в гнездо и крепится к основанию двумя или четырьмя болтами.

Для повышения точности отверстий под коренные подшипники в перегородках картер окончательно обрабатывают в сборе с прикрепленными к нему крышками. Поэтому крышки являются невзаимозаменяемыми и должны устанавливаться только на свои места в картере в соответствии со специальными метками.

Для коренных подшипников карбюраторных двигателей применяют тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши с таким же составом антифрикционного слоя, как и для шатунных подшипников. Толщина вкладышей несколько больше, чем у шатунных подшипников.

Между краями подшипника и галтелями коренных шеек вала имеются зазоры, которые необходимы для удлинения вала при нагревании.

На внутренней поверхности вкладышей сделаны канавки и отверстия для прохода масла.

В гнездах вкладыши фиксируют отогнутыми усиками , входящими в пазы опоры.

Болты коренных подшипников во избежание деформации вкладышей затягивают со строго определенным усилием.

Момент затяжки болтов для двигателей разных типов должен быть в пределах 70…110 Нм.

Болты, как правило, имеют мелкую самостопорящуюся резьбу.

Один из коренных подшипников является установочным и служит для предотвращения осевых перемещений вала. При наличии тонкостенных вкладышей установочным обычно является передний подшипник. В этом случае на передней шейке вала с обеих сторон в выточках подшипника устанавливают сталеалюминиевые упорные шайбы.

Торцовая поверхность шайб соприкасается со шлифованной торцовой поверхностью щеки вала и со специальным упорным кольцом.

Осевой зазор вала, обеспечиваемый установочным подшипником, составляет 0,1…0,2 мм.

Маховик представляет собой чугунный, тщательно отбалансированный диск, имеющий определенную массу.

Маховик не только обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала во время работы двигателя, но и способствует также преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Кроме того, маховик, обладая энергией, запасенной при вращении, позволяет двигателю преодолевать кратковременные перегрузки, например при трогании автомобиля с места.

Маховик крепится к фланцу или торцовой шейке коленчатого вала болтами.

Для точного центрирования маховика на фланце служат установочные штифты , запрессованные в него, или буртик фланца или шейки.

На ободе маховика закреплено стальное зубчатое кольцо для пуска двигателя стартером и нанесены установочные метки для определения ВМТ поршня первого цилиндра и установки зажигания, а также балансировочные метки, необходимые для правильной сборки маховика с коленчатым валом и сохранения их балансировки.

Коленчатый вал и маховик | Хитрости Жизни

Когда я учился в автошколе, преподаватель в начале занятия, отправлял какого-нибудь «незнайку» к стеллажам, чтобы тот нашёл и принес изучаемую деталь. Независимо от названия детали, чтобы «помочь» незадачливому ученику, все показывали на него и конечно коленчатый вал это был.

То есть первая деталь, которую все научились узнавать с первого раза, был именно он коленчатый вал.

Вот и мы сегодня поговорим о назначении и конструктивных особенностях коленчатого вала, а также о материалах из которых его делают.

Назначение коленчатого вала

Коленчатый вал это, одна из важных деталей двигателя. Он преобразует поступательное движение поршня во вращательное, которое через трансмиссию передается к колесам.

Несмотря на относительную сложность устройства, его принцип работы достаточно простой. В камере сгорания сжигается топливо и выделяются газы, которые толкают поршни, и придают им поступательное движение.

Поршни через шатуны отдают механическую энергию на шейку коленвала, в результате поступательное движение преобразуется во вращательное. Как только вал поворачивается на 180˚, шатун начинает двигаться в обратном направлении, возвращая поршень в исходную позицию ‒ цикл повторяется.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками, которые не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.

Движение коленвала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем. Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.

У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.

Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.

Важный момент ‒ расположение волокон материалов в заготовке. Чтобы они не перерезались в процессе обработки, применяют гибочные ручьи. Когда заготовка изготовлена, её еще раз обрабатывают высокой температурой и освобождают от окалины.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
Для супердорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы. Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Многие автомобилисты считают, что по маркировке коленчатого вала можно узнать о его характеристиках. Это заблуждение – маркировка лишь номер в каталоге производителя, который используют для подбора запчасти. К свойствам изделия она не имеет отношения.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.

А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.

Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.

Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы инерции возвратно — поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно — шатунного механизма.

Коленчатый вал двигателя КАМАЗ-740 стальной, изготовлен горячей штамповкой, упрочен азотированием или закалкой токами высокой частоты шатунных и коренных шеек. Имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки (рис. 3.9). В

шатунных шейках вала выполнены внутренние полости, которые сообщаются с масляными каналами в коренных шейках. В этих полостях под действием центробежной силы оседают загрязнения моторного масла. Загрязняющие частицы скапливаются во втулках 3. Полости снаружи закрыты заглушками 4.

Рис. З.Э.Коленчатый вал КАМАЗ — 740 в сборе:

1-передний противовес; 2-шестерня привода масляного насоса; 3-втул-ка; 4-заглушка шатунной шейки; 5-задний противовес; 6-ведущая шестерня; 7-маслоотражатель; 8-коленчатый вал

На носке и хвостовике коленчатого вала установлены шестерня 2 привода масляного насоса и ведущая шестерня 6 в сборе с маслоотражателем 7. Выносные противовесы 5 и 1 съемные, закреплены на валу прессовой посадкой.

Осевые перемещения коленчатого вала ограничены четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в проточках задней коренной опоры так, чтобы сторона с канавками прилегала к упорным торцам вала, а ус входил в паз на крышке заднего коренного подшипника.

Хвостовик коленчатого вала уплотнен резиновым самоподжимным сальником, установленным в картере маховика.

Коленчатый вал двигателя ЗИЛ-131 (рис. 3.8) также изготовлен штамповкой из легированной стали. В заднем конце выполнены отверстия для установки шарикоподшипника ведущего (первичного) вала коробки передач и фланец для крепления маховика. На переднем конце коленчатого вала устанавливаются храповик для пусковой рукоятки, шестерни газораспределения и шкив для привода вентилятора, жидкостного насоса и генератора. В щеках 9 коленчатого вала просверлены наклонные каналы 10 для подвода масла от коренных подшипников к масляным полостям 25, выполненным в шатунных шейках в виде каналов большого диаметра, закрываемых резьбовыми заглушками 26. Эти полости, как и на валу КАМАЗ-740, являются грязеуловителями, в которых под действием центробежных сил при вращении коленчатого вала собираются продукты изнашивания, содержащиеся в масле.

Гнезда в блоке цилиндров под коренные подшипники и их крышки 24 растачивают совместно, поэтому при сборке двигателя их необходимо по меткам устанавливать только на свои места. Тонкостенные вкладыши 6 коренных подшипников покрыты таким же антифрикционным сплавом, что и вкладыши шатунных подшипников, и отличаются от последних только размерами. От продольного смещения и проворачивания вкладыши удерживаются выступами 27, входящими в соответствующие пазы в гнездах блока и их крышках.

Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве карбюраторных двигателей воспринимаются упорной шайбой 4 и стальными упорными кольцами 5, залитыми с внутренней стороны антифрикционным сплавом СОС-6-6, содержащим свинец, олово, сурьму.

На двигателе ЗИЛ-131 передний конец 31 коленчатого вала уплотнен резиново-каркасным сальником, расположенным в крышке распределительных шестерен, а между шестерней 30 и шкивом 1 коленчатого вала установлен маслоотражатель 3, отгоняющий масло внутрь картера. Уплотнение заднего конца коленчатого вала обеспечивается графитоасбестовым сальником 17, размещенным в кольцевой канавке гнезда подшипника и его крышке 24, в плоскости разъема которой дополнительно устанавливают резиновые прокладки 22, а по бокам -деревянные уплотнители 23. Кроме того, на задней шейке коленчатого вала находятся спиральная маслоотгонная канавка 15 и маслосбрасывающий гребень 14, от которых масло отбрасывается через сливные (дренажные) отверстия 13 в поддон картера.

Маховик. Служит для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя при его режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных перегрузок при трогании автомобиля с места и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах работы двигателя. Маховик 21 изготовляют из чугуна и динами чески балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце 19 маховик центрируется в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов 20, которыми он крепится к фланцу.

Рис. 3.10.Маховик КАМАЗ-740:

1-зубчатый венец; 2-фиксатор маховика; 3-маховик; 4-установочная втулка; 5-сухарь отжимного рычага сцепления; 6-болт крепления маховика; 7-упорное пружинное кольцо; 8-установочная втулка; 9-манжета первичного вала коробки передач

У дизеля КАМАЗ-740 (рис. 3.10) маховик центрируется с помощью двух штифтов и крепится болтами не к фланцу, а непосредственно к коленчатому валу. На обод маховика напрессован зубчатый венец 1, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. На торце или ободе маховика многих двигателей наносятся метки, по которым поршень первого цилиндра можно установить в верхнюю мертвую точку на такте сжатия для установки зажигания у карбюраторных двигателей или момента впрыскивания у дизелей.

3.4.Возможные неисправности кривошипно-шатунного механизма, причины, признаки и способы устранения

Износ коренных и шатунных шеек коленчатого вала и их подшипников

— ослабление крепления крышек подшипников;

— применение масла несоответствующего сорта;

— ослабление крепления маховика на валу;

— естественный износ сопряженных поверхностей.
Признаки неисправности:

Признаком износа коренных и шатунных подшипников коленчатого вала, шеек вала являются глухие стуки, которые прослушиваются при переходе на большую частоту вращения.

Для устранения неисправности необходимо:

— расточить коленчатый вал под очередной ремонтный раз
мер и заменить вкладыши;

— подтянуть болты крепления маховика и зашплинтовать их;

— заменить масло в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Читайте также:

Коленчатый вал
Расчет маховика

Коленчатый вал относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей двигателя. При работе двигателя вал нагружается силами давления газов, а также силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей, вызывающими значительные напряжения кручения и изгибные напряжения. Кроме того, возникают напряжения от крутильных колебаний. Шейки вала испытывают переменное давление, обусловливающее значительную работу трения и износ шеек. Вследствие этого коленчатый вал двигателя должен обладать высокой прочностью, жесткостью и износостойкостью трущихся поверхностей (шеек) при относительно небольшой массе (масса вала составляет 7–15% массы двигателя).

Коленчатые валы изготовляют обычно из качественных углеродистых или легированных сталей ковкой или штамповкой. Применяют также литые валы из высокопрочного чугуна и стали.

На рис. 1.19 показана конструкция коленчатого вала двигателя. Коленчатый вал имеет коренные 4 и шатунные 3 шейки. Последние расположены под определенным углом одна к другой. Щеки 2 вала выполнены как одно целое с противовесами 6. В шатунных шейках имеются полости для дополнительной центробежной очистки масла. Осевые силы воспринимаются полукольцами, расположенными в расточке блок-картера и крышке коренного подшипника. К фланцу 5 крепится маховик 1.

Относительное расположение колен на валу должно удовлетворять требованиям равномерности хода и уравновешенности двигателя.

Рис. 1.19. Конструкция коленчатого вала двигателя

Наиболее нагружены коленчатые валы дизелей скоростью нарастания давления и значительными массами деталей кривошипно-шатунного механизма. Как правило, число коренных опор коленчатых валов дизелей на одну больше числа шатунных шеек. В менее нагруженных (карбюраторных) двигателях иногда применяют валы, имеющие коренные опоры через два колена, что упрощает устройство двигателя и уменьшает его длину. Большая часть валов для уравновешивания центробежных сил снабжается противовесами. Противовесы изготовляют как одно целое со щеками или отъемными. Отъемные противовесы крепятся к щеке шпильками, болтами или при помощи шипового соединения с коническим пальцем. Большинство коленчатых валов является неразъемными, только в крупных крейцкопфных двигателях, а также в мотоциклетных двигателях малой мощности применяются составные конструкции коленчатого вала.

Маховик служит для вывода поршней из мертвых точек и уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала.

Накопленная кинетическая энергия облегчает работу двигателя при трогании с места и преодолении кратковременных перегрузок. Маховик представляет собой массивный литой диск, который отливается из чугуна. Он крепится болтами и фиксируется штифтами на фланце коленчатого вала или непосредственно на его хвостовике. На ободе маховика установлен зубчатый венец, который передает коленчатому валу момент от пускового устройства.

Размеры и масса маховика зависят от частоты вращения и числа цилиндров. С увеличением частоты вращения количество кинетической энергии повышается, поэтому у быстроходных двигателей масса и размеры маховика меньше. Неравномерность вращения коленчатого вала уменьшается с увеличением числа цилиндров, следовательно, чем больше цилиндров, тем легче маховик двигателя.

Кинематика кривошипно-шатунного механизма

При изучении кинематики КШМ предполагают, что коленчатый вал двигателя вращается с постоянной угловой скоростью ?, отсутствуют зазоры в сопряженных деталях, и механизм рассматривают с одной степенью свободы.

В действительности из-за неравномерности крутящего момента двигателя угловая скорость переменна. Поэтому при рассмотрении специальных вопросов динамики, в частности крутильных колебаний системы коленчатого вала, необходимо учитывать изменение угловой скорости.

Независимой переменной принимают угол поворота кривошипа коленчатого вала ?. При кинематическом анализе устанавливают законы движения звеньев КШМ, и в первую очередь поршня и шатуна.

За исходное принимают положение поршня в верхней мертвой точке (точка В1) (рис. 1.20), а направление вращения коленчатого вала по часовой стрелке. При этом для выявления законов движения и аналитических зависимостей устанавливают наиболее характерные точки. Для центрального механизма такими точками являются ось поршневого пальца (точка В), совершающая вместе с поршнем возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, и ось шатунной шейки кривошипа (точка А), вращающаяся вокруг оси коленчатого вала О.

Для определения зависимостей кинематики КШМ введем следующие обозначения:

l – длина шатуна;

r – радиус кривошипа;

? – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Для современных автомобильных и тракторных двигателей величина ? = 0.25–0.31. Для высокооборотных двигателей с целью уменьшения сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс применяют более длинные шатуны, чем для малооборотных.

? – угол между осями шатуна и цилиндра, величина которого определяется по следующей зависимости:

Наибольшие углы ? для современных автомобильных и тракторных двигателей составляют 12–18°.

Перемещение (путь) поршня будет зависеть от угла поворота коленчатого вала и определяться отрезком Х (см. рис. 1.20), который равен:

Рис. 1.20. Схема центрального КШМ

Из треугольников А₁ АВ и ОА₁А следует, что

Учитывая, что , получаем:

Из прямоугольных треугольников А₁АВ и А₁ОА устанавливаем, что

Откуда

то, подставив полученные выражения в формулу для перемещения поршня, получим:

Так как то

Полученное уравнение характеризует движение деталей КШМ в зависимости от угла поворота коленчатого вала и показывает, что путь поршня можно условно представить состоящим из двух гармонических перемещений:

где – путь поршня первого порядка, который имел бы место при наличии шатуна бесконечной длины;

– путь поршня второго порядка, т. е. дополнительное перемещение, зависящее от конечной длины шатуна.

На рис. 1.21 даны кривые пути поршня по углу поворота коленчатого вала. Из рисунка видно, что при повороте коленчатого вала на угол, равный 90°, поршень проходит больше половины своего хода.

Рис. 1.21. Изменение пути поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

Скорость поршня определяется как первая производная пути поршня по времени:

где –угловая скорость вращения вала.

Скорость поршня можно представить в виде суммы двух слагаемых:

где – гармонически изменяющаяся скорость поршня первого порядка, т. е. скорость, с которой двигался бы поршень при наличии шатуна бесконечно большой длины;

– гармонически изменяющаяся скорость поршня второго порядка, т. е. скорость дополнительного перемещения, возникающая вследствие наличия шатуна конечной длины.

На рис. 1.22 даны кривые скорости поршня по углу поворота коленчатого вала. Значения углов поворота коленчатого вала, где поршень достигает максимальных значений скорости, зависят от ? и ее увеличением смещаются в стороны мертвых точек.

Для практических оценок параметров двигателя используется понятие средней скорости поршня:

Для современных автомобильных двигателей Vср = 8–15 м/с, для тракторных – Vср = 5–9 м/с.

Ускорение поршня определяется как первая производная пути поршня по времени:

Рис. 1.22. Изменение скорости поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

Ускорение поршня можно представить в виде суммы двух слагаемых:

где – гармонически изменяющееся ускорение поршня первого порядка;

– гармонически изменяющееся ускорение поршня второго порядка.

На рис. 1.23 даны кривые ускорения поршня по углу поворота коленчатого вала. Анализ показывает, что максимальное значение ускорения имеет место при нахождении поршня в ВМТ. При положении поршня в НМТ величина ускорения достигает минимального (наибольшего отрицательного) противоположного по знаку значения и абсолютная величина его зависит от ?.

Рис 1.23. Изменение ускорения поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

Динамика кривошипно-шатунного механизма

Двигатели современных автомобилей и тракторов являются в большинстве случаев быстроходными, вследствие чего движущиеся детали их кривошипно-шатунного механизма перемещаются со значительными скоростями и ускорениями. В карбюраторных двигателях легковых автомобилей, например, ускорение поршня достигает 22000 м/с 2 , а величина средней скорости поршня – 16 м/с.

Поэтому для надежного расчета быстроходного двигателя изучение всех сил, действующих в нем, является крайне необходимым. Основные силы, действующие в автомобильных и тракторных двигателях, следующие: силы давления газов, силы инерции, силы трения и силы сопротивления.

Силы инерции масс двигателя, которые движутся с переменными по величине и направлению скоростями, имеют место как при холостом ходе, так и при работе его под нагрузкой и для некоторых деталей двигателя являются основными расчетными силами.

В зависимости от характера движения силы инерции масс кривошипно-шатунного механизма можно распределить на три группы:

силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс;
силы инерции вращающихся масс;
силы инерции масс, совершающих сложное движение.

Для определения величины этих сил необходимо предварительно найти величины соответствующих масс.

\|	следующая лекция ==>
Поршневая группа	\|	Приведение масс движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма

Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 1121 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Коленчатый вал и маховик

Коленчатый вал

Рис. 2.4. Коленчатый вал: 1 – зубчатый венец датчика положения коленчатого вала; 2 – болт крепления зубчатого венца датчика положения коленчатого вала; 3 – коленчатый вал; 4 – нижний вкладыш коленчатого вала с упорным буртиком коренного подшипника; 5 – крышка коренного подшипника; 6 – болт крепления крышки коренного подшипника; 7 – нижний вкладыш коренного подшипника; 8 – верхний вкладыш коренного подшипника; 9 – верхний вкладыш коленчатого вала с упорным буртиком коренного подшипника

Коленчатый вал двигателя показан на рис. 2.4.

Снятие

Снимите поршни и шатуны.

Снимите держатель заднего сальника и задний сальник коленчатого вала.

Крышки коренных подшипников должны быть пронумерованы.

Отверните болты крышки, снимите крышки вместе с вкладышами подшипников.

Выньте коленчатый вал из опор.

Снимите с коленчатого вала зубчатый венец датчика положения коленчатого вала.

Выньте вкладыши из блока цилиндров и снимите упорные полукольца центрального подшипника.

ПРИМЕЧАНИЕ

При разборке нанесите на крышки коренных подшипников коленчатого вала метки, чтобы при последующей сборке установить их на прежние места.

Проверка технического состояния

Очистите коленчатый вал растворителем и просушите его сжатым воздухом.

Осмотрите коренные и шатунные шейки вала на наличие повреждений, неравномерного износа и трещин.

Проведите медной монетой по подшипнику. Если подшипник стирает медь, значит, его поверхность слишком груба и ее необходимо обработать.

Убедитесь в чистоте масляных каналов. Устраните обнаруженные дефекты или замените дефектные детали.

Проверьте конусность и овальность шеек вала.

Номинальный диаметр шеек вала, мм:

коренных…..50

шатунных…..45

Овальность и конусность коренных и шатунных шеек вала не более 0,005.

Проверьте шейки сальников коленчатого вала на наличие следов износа или повреждений. Если сальники протерли канавки на шейках, то новые сальники будут пропускать масло.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников проверяют внешним осмотром на наличие отслаивания, следов плавления, прихвата. Дефектные вкладыши замените.

ПРИМЕЧАНИЕ

На вкладышах нельзя проводить любые подгоночные операции. При задирах, рисках или отслоениях замените вкладыши новыми.

Проверка зазоров между вкладышами и шейками коленчатого вала

Для проверки зазора между вкладышами и шейками коленчатого вала измерьте диаметр коренных и шатунных шеек, а также внутренний диаметр вкладышей. Зазор определяется как разность между диаметром шейки и внутренним диаметром вкладыша.

Номинальные зазоры (двигатели 1,3 л), мм:

между вкладышами и коренными шейками коленчатого вала №1, 2, 4, 5…..0,028–0,046

между вкладышами и коренной шейкой №3 (центральная шейка)…..0,034–0,52

между вкладышами и шатунными шейками…..0,024–0,042

Номинальные зазоры (двигатели 1,1 л), мм:

между вкладышами и коренными шейками коленчатого вала №1, 2, 3, 4, 5……0,020–0,038

между вкладышами и шатунными шейками…..0,012–0,041

Проверка зазоров с помощью калиброванной пластмассовой проволоки

Проверку зазора между вкладышами и шейками вала можно проводить с помощью калиброванной пластмассовой проволоки.

Перед проверкой протрите шейки вала и вкладыши для удаления масла, смазки и других загрязнений.

Положите на рабочую поверхность шейки отрезок калиброванной пластмассовой проволоки. Длина отрезка проволоки должна быть равна ширине соответствующего вкладыша. Кроме того, проволока не должна перекрывать смазочные отверстия.

Установите коленчатый вал, вкладыши и крышки подшипников.

Затяните болты крепления крышек требуемым моментом, при этом нужно следить, чтобы вал не поворачивался.

Снимите крышки подшипников. Определите зазоры между вкладышами подшипника и шейками вала по ширине наиболее сплющенного участка проволоки с помощью шкалы, нанесенной на упаковке проволоки.

Если зазоры превышают предельно допустимые, замените вкладыши подшипников. Если заменой вкладышей нормальные зазоры получить не удается, прошлифуйте шейки коленчатого вала до следующего ремонтного размера и установите вкладыши соответствующего ремонтного размера.

Сальники

Проверьте передний и задний сальники коленчатого вала на наличие повреждений и износа уплотняющих кромок. Замените дефектные сальники.

Установка коленчатого вала

Установите верхние вкладыши коренных подшипников коленчатого вала в опоры в блоке цилиндров.

При повторном использовании вкладышей коренных подшипников коленчатого вала устанавливайте их на прежние места в соответствии с нанесенными при разборке метками.

Установите упорные полукольца.

Уложите коленчатый вал в опоры, предварительно смазав шейки моторным маслом.

Установите крышки коренных подшипников с нижними вкладышами и затяните болты крепления крышек требуемым моментом в следующем порядке:

– крышка среднего подшипника;

– крышка 2-го подшипника;

– крышка 4-го подшипника;

– крышка переднего подшипника;

– крышка заднего подшипника.

Затягивайте болты крепления крышек равномерно в два-три приема до получения требуемого момента затяжки.

Крышки подшипников устанавливайте стрелкой в сторону шкива коленчатого вала, учитывая номера крышек.

Моменты затяжки болтов крепления крышек коренных подшипников двигателей, Н·м:

1,1 л……50–55

1,3; 1,5; 1,6 л…..55–60

Моменты затяжки болтов крепления крышек шатунов двигателей, Н·м:

1,1 л……20–23

1,3; 1,5; 1,6 л……32–35

Убедитесь в легкости вращения коленчатого вала и соответствии с нормой осевого зазора вала (зазора между упорным буртиком вкладышей среднего коренного подшипника и щеками коленчатого вала).

Номинальное значение осевого зазора коленчатого вала двигателей, мм:

1,1 л……0,05–0,25

1,3; 1,5; 1,6 л…..0,005–0,175

Установите сальник в отверстие в держателе заднего сальника коленчатого вала и запрессуйте его оправкой до упора, стараясь не допустить перекоса.

Установите держатель заднего сальника и уплотнительную прокладку и затяните пять болтов его крепления.

Перед установкой нанесите моторное масло на рабочую кромку сальника и сопрягаемую поверхность коленчатого вала.

Установите заднюю крышку блока цилиндров и затяните болты крепления крышки.

Установите крышки шатунов.

Затяните болты крепления крышек.

Маховик

Рис. 2.5. Маховик двигателя автомобилей с механической коробкой передач: 1 – зубчатый венец маховика; 2 – маховик; 3 – болт крепления маховика к фланцу коленчатого вала

Маховик двигателя автомобилей с механической коробкой передач показан на рис. 2.5.

Рис. 2.6. Маховик двигателя автомобилей с автоматической коробкой передач: 1, 3 – соединительные фланцы маховика; 2 – ведущий фланец маховика; 4 – болт крепления маховика к фланцу коленчатого вала

Маховик двигателя автомобилей с автоматической коробкой передач показан на рис. 2.6.

Проверьте состояние зубчатого обода маховика и в случае повреждения зубьев замените маховик. Если на маховике со стороны ведомого диска сцепления обнаружены трещины вследствие перегрева, необходимо заменить маховик. Зубчатый венец маховика не должен проворачиваться при крутящем моменте 590 Н·м (60 кгс·м) или сдвигаться в осевом направлении при усилии 3,9 кН (400 кгс).

ПРИМЕЧАНИЕ

Перед снятием маховика с коленчатого вала нанесите метки, определяющие их взаимное положение в собранном состоянии. При сборке двигателя в заводских условиях маховик балансируется в сборе с коленчатым валом. Таким образом, их взаимное положение при ремонте двигателя не должно нарушаться.

На поверхности маховика, прилегающей к фланцу коленчатого вала, и опорной поверхности ведомого диска сцепления не допускаются царапины и задиры. Допуск неплоскостности опорной поверхности ведомого диска сцепления составляет 0,06 мм.

Царапины и задиры на опорной поверхности ведомого диска сцепления удалите проточкой, снимая слой металла толщиной не более 1 мм. Проточите также и поверхность, прилегающую к фланцу коленчатого вала. При проточке необходимо обеспечить параллельность этих поверхностей. Допустимая непараллельность составляет 0 ,1 мм.

Момент затяжки болтов крепления маховика двигателей, Н·м:

1,1 л…..70–80

1,3 л…..130–140

1,5; 1,6 л……120–130

Полезные сведения и советы

Подшипники двигателей

Какие подшипники установлены в вашем двигателе? Далеко не все автомобилисты могут ответить на такой вопрос вразумительно.

Тем не менее подшипники там есть. И не какие-либо, а вполне определенные. Они долговечны, но не вечны, а когда выходят из строя, то без понимания сути дела не обойтись. Ну а для профессионалов-ремонтников это самая обычная материя.

Как работает подшипник

В современных автомобильных двигателях опорами для коленчатых и распределительных валов практически во всех случаях служат подшипники скольжения. Подшипники качения (шариковые, роликовые, игольчатые) применяют для подобных целей лишь в небольших мотоциклетных моторах.

Необходимая работоспособность подшипников скольжения достигается использованием эффекта так называемого масляного клина. При вращении гладкого вала в зазор между валом и отверстием подается масло. Поскольку нагрузка, действующая на вал, вызывает его эксцентричное смещение, масло как бы затягивается в суживающуюся часть зазора и образует масляный клин, препятствующий соприкосновению вала со стенками отверстия. Чем больше давление и вязкость масла в зазоре, тем большую нагрузку (до соприкосновения поверхностей) выдерживает подшипник скольжения.

Фактическое давление масла в зоне клина достигает 50–80 МПа (500–800 кг/см²), а в некоторых конструкциях и больше. Это в сотни раз выше, чем в подающей системе (системе смазки двигателя). Однако не следует думать, что давление подачи мало влияет на работу подшипника. Чем оно выше, тем интенсивнее идет прокачка масла через подшипник и тем лучше он охлаждается.

При определенных условиях режим работы с минимальным трением (его также называют жидкостным) может быть нарушен. Это случается при понижении вязкости масла, например из-за его перегрева вследствие недостаточной подачи, и снижении частоты вращения коленчатого вала при возрастании нагрузки.

Нередко, особенно после ремонта двигателя, сказывается и неоптимальная геометрия узла. При незначительном отклонении формы поверхностей от цилиндрической, при перекосе осей и других дефектах деталей возможно местное возрастание удельной нагрузки (т.е. нагрузки, отнесенной к площади поверхности) выше допустимого предела. Тогда пленка масла в этих местах становится тонкой, а поверхности вала и подшипника начинают соприкасаться по микронеровностям. Возникает режим полужидкостной смазки, характеризующийся возрастанием трения и постепенным разогревом подшипника. Дальше это может привести к так называемому граничному трению с полным соприкасанием трущихся поверхностей, следствием которого будет перегрев, схватывание (задиры), заедание, расплавление и разрушение подшипника.

Понятно, что в эксплуатации режим граничного трения неприемлем. Тем не менее он имеет место при нарушении подачи масла, а это чаще всего происходит из-за его нехватки в картере: либо вследствие недосмотра водителя, либо при повреждении поддона картера в результате наезда на препятствие.

Режим полужидкостной смазки допустим лишь на короткое время, когда он не успевает сказаться на износе подшипника. Пример – пуск холодного двигателя. Правда, тут есть другая опасность: при очень низкой температуре масло может стать слишком вязким и нормальная его подача восстанавливается слишком долго (20–30 с и более). В этом случае и полужидкостная смазка способна заметно повлиять на износ деталей.

Совершенствование конструкции автомобильных двигателей связано с постоянным повышением частоты вращения коленчатого вала и увеличением мощности двигателя. Одновременно наблюдается тенденция к увеличению компактности конструкций, в том числе уменьшение ширины и диаметра подшипников. Это значит, что удельные напряжения в узле трения растут. А поскольку нагрузка на подшипник при работе двигателя циклически изменяется по величине и направлению, то увеличивается вероятность так называемого усталостного разрушения деталей. Чтобы обеспечить работоспособность подшипников в таких условиях, требуются специальные конструкции, материалы и технологии.

Как устроен подшипник скольжения

Обычно подшипники коленчатых валов в современных двигателях выполняются в виде тонкостенных вкладышей или втулок толщиной от 1,0 до 2,5 мм (редко больше). Вкладыши коренных подшипников коленчатого вала делают толще из-за необходимости разместить в них круговую канавку для подачи масла к шатунным подшипникам. Общая тенденция – уменьшение толщины вкладышей, которая сейчас составляет в среднем 1,8–2,0 мм у коренных и 1,4–1,5 мм у шатунных подшипников. Чем тоньше вкладыши, тем лучше они прилегают к поверхности корпуса подшипника (постели), тем лучше отводится тепло от подшипника, точнее геометрия, меньше допустимый зазор и шум при работе, больше ресурс узла.

Чтобы при установке в постель вкладыш точно принял ее форму, в свободном состоянии он должен иметь натяг по диаметру постели (так называемое распрямление) и нецилиндрическую форму переменного радиуса. Кроме того, для хорошего прилегания к поверхности и удерживания от проворачивания необходим натяг и по длине вкладыша – его называют выступанием. Все эти параметры зависят от толщины, ширины и диаметра вкладышей, распрямление составляет в среднем 0,5–1,0 мм, а выступание – 0,04–0,08 мм. Однако для надежной работы подшипника этого еще недостаточно. Около линии разъема толщину вкладышей уменьшают на 0,010–0,015 мм, чтобы избежать задиров в этих местах. Задиры могут появиться вследствие деформации отверстия в корпусе подшипника в блоке цилиндров под действием рабочей нагрузки, когда рабочий зазор в подшипнике мал.

Материалы для вкладышей могут быть разными. Их выбор зависит от выбора материала коленчатого вала и его термообработки, степени форсирования двигателя и заданного ресурса. В известной мере сказываются здесь и традиции автомобильной фирмы.

Вкладыши всегда делаются многослойными. Основа вкладыша – стальная лента, которая обеспечивает прочность и надежность посадки в корпусе подшипника. На основу различными способами наносят слой (или несколько слоев) специального антифрикционного материала, толщина которого составляет 0,3–0,5 мм. Основными требованиями к антифрикционному материалу являются низкое трение по валу, высокая прочность и теплопроводность (т.е. способность хорошо отводить тепло от поверхности вала к корпусу подшипника). Первое требование лучше всего обеспечивают мягкие металлы, например сплавы с большим содержанием олова и свинца (в частности, широко известные баббиты).

В прошлом баббиты широко применялись на малофорсированных низкооборотных двигателях. С ростом нагрузок прочность таких вкладышей с толстым слоем баббита оказалась недостаточной. Проблема была решена заменой всего этого слоя на своеобразный «бутерброд» – свинцово-оловянную бронзу, покрытую тонким (0,03–0,05 мм) слоем того же баббита. Вкладыш стал многослойным.

В современных двигателях сталебронзобаббитовые вкладыши обычно выполняют четыреххслойными (под баббитом находится еще очень тонкий слой никеля) или даже пятислойными, когда для улучшения приработки сверху на рабочую поверхность наносится тончайший слой олова. Именно так выглядят подшипники на многих иностранных двигателях.

Наряду с этим широкое распространение получили и сталеалюминиевые вкладыши. Антифрикционным материалом здесь служат сплавы алюминия с оловом, свинцом, кремнием, цинком или кадмием как с покрытиями, так и без них. Наиболее часто в мировой практике используется сплав алюминия с 20% олова без покрытия. Он хорошо противостоит высоким нагрузкам и скоростям вращения современных двигателей, включая

дизели, и одновременно обладает удовлетворительной «мягкостью». Тем не менее сталеалюминиевые вкладыши жестче, чем баббитовые (или с баббитовым покрытием), поэтому более склонны к задирам в условиях недостаточной смазки.

Вспомогательные и распределительные валы двигателей вращаются, как правило, с меньшей частотой, чем коленчатые, и испытывают гораздо меньшие нагрузки, поэтому условия их работы легче. Вкладыши и втулки этих валов обычно делают из материалов, аналогичных описанным. Кроме того, здесь иногда применяют баббит или бронзу без покрытия. Зачастую эти подшипники вообще не имеют втулок или вкладышей и образуются непосредственно растачиванием отверстий в головке блока цилиндров. В таких конструкциях головка выполнена из сплава алюминия с кремнием, который обладает неплохими антифрикционными свойствами.

Общим для подшипников современных двигателей, особенно если речь идет об опорах коленчатых валов, является соответствие материала и конструкции вкладышей материалу и условиям работы вала (частота вращения, нагрузки, условия смазки и т.д.). Поэтому произвольная замена деталей, когда, например, при ремонте ставят вкладыши от другого двигателя, не может быть рекомендована. В противном случае долговечность отремонтированного агрегата может оказаться очень небольшой. чтобы решаться на такой шаг, нужно иметь соответствующую информацию.

Вкладыши подшипников скольжения представляют собой очень точные (прецизионные) детали. чтобы гарантировать малые, но вполне определенные (в среднем 0,03–0,06 мм) рабочие зазоры в подшипниках, при изготовлении толщину вкладыша выдерживают с точностью примерно 5–8 мкм, а длину – 10–20 мкм. Нарушение этих требований может привести к изменению рабочего зазора в подшипнике или плотности посадки вкладыша в корпусе, что недопустимо, так как может привести к снижению надежности и ресурса всего двигателя в целом.

Кто производит подшипники скольжения

Сложность всего круга проблем, связанных с созданием высококачественных автомобильных подшипников скольжения, привела к тому, что их производство постепенно перешло к специализированным фирмам. За рубежом многие из таких фирм одновременно выпускают и другие детали для двигателей, причем поставки идут как на конвейеры автомобильных заводов, так и в продажу – в виде запасных частей. Некоторые фирмы такого рода входят в состав известных транснациональных производственных и торгово-промышленных корпораций. Из мировых изготовителей подшипников скольжения для двигателей следует в первую очередь отметить фирмы Kolbenschmidt (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. В последние годы подшипники начали делать и такие фирмы «корифеи», как Mahle и Goetze. Среди «молодых» стоит упомянуть специализированную фирму King (Израиль), начавшую выпуск подшипников в начале 80-х годов прошлого века. Большинство перечисленных производителей выпускает огромную номенклатуру подшипников и поставляет свою продукцию в запасные части повсюду, в том числе и на наш рынок (через дилеров или оптовые торговые компании). В основном, конечно, это подшипники для двигателей зарубежных автомобилей – европейских, японских и американских.

В продаже можно найти вкладыши как стандартные, так и различных ремонтных размеров (отличающиеся от стандартных, как правило, не более чем на 0,75 мм) для большинства распространенных моделей. На менее распространенные модели, а также при необходимости покупки вкладышей большего ремонтного размера обычно приходится оформлять заказ и ждать в среднем 5–10 дней (у разных торговых фирм эти сроки различны).

Качество такой продукции обычно не вызывает сомнений ни по геометрии, ни по материалам. Хотя, если есть выбор и сомнения в том, какой фирме-изготовителю отдать предпочтение, надо иметь в виду следующее. Такие фирмы, как Kolbenschmidt, Glyco, Glacier – это одни из основных поставщиков для массового производства. При покупке их изделий можно даже получить те же самые вкладыши, что ставят на двигатели «при рождении». Разница заключается только в отсутствии на новых деталях эмблемы фирмы – изготовителя автомобиля. Кстати, поиск «родных» (или так называемых оригинальных) вкладышей ремонтных размеров может оказаться проблематичным. Не все автомобильные фирмы поставляют ремонтные вкладыши в запчасти, да и цена вкладышей в «оригинальной» упаковке, как правило, заметно выше, чем непосредственно от их производителя.

Вкладыши производства других, менее именитых фирм обычно дешевле, хотя обнаружить отличия в качестве изготовления будет трудно. Более того, если есть выбор, то здесь можно попытаться учесть и условия эксплуатации автомобиля. Так, сравнительно дешевые вкладыши, как ни странно, несколько лучше противостоят низкокачественным маслам и маслофильтрам, «гуляющим» по нашим магазинам и рынкам, чем более дорогие сталебронзобаббитовые. Это, в частности, показала практика использования в ремонте сталеалюминиевых вкладышей фирмы King вместо штатных бронзобаббитовых: такая замена не наносит ущерба надежности двигателей, зато позволяет заметно сэкономить.

Коленчатый вал и маховик | Бензиновые двигатели

Коленчатый вал и маховик Nissan Almera

Рис. 2.5. Детали блока цилиндров и кривошипно-шатунного механизма двигателей GA14DE и GA16DE: I — с механической коробкой передач; II — с автоматической коробкой передач;

1 — блок цилиндров; 2 — держатель задней манжеты коленчатого вала; 3 — сливная пробка охлаждающей жидкости блока цилиндров; 4 — кронштейн; 5 — вкладыши коренных подшипников коленчатого вала; 6 — упорные полукольца коленчатого вала; 7 — коленчатый вал; 8 — крышки коренных подшипников коленчатого вала; 9 — втулка привода масляного насоса; 10 — звездочка коленчатого вала;

11 — сегментные шпонки; 12 — крышка нижней головки шатуна;

13 — шатунные вкладыши; 14 — шатун; 15 — стопорные кольца;

16 — поршневой палец; 17 — поршень; 18 — маслосъемное кольцо; 19 — нижнее компрессионное кольцо; 20 — верхнее компрессионное кольцо; 21 — задняя манжета коленчатого вала; 22 — задняя крышка; 23 — маховик; 24 — нижняя крышка; 25 — задняя крышка; 26 — ведомый диск

Коленчатый вал чугунный, пятиопорный с четырьмя противовесами (см. рис.

Рис. 2.6. Детали блока цилиндров и кривошипно-шатунного механизма двигателя SR20DE:

1 — крышка цепи привода механизма газораспределения; 2 — кронштейн крепления генератора;

3 — водяной насос; 4 — блок цилиндров; 5 — держатель задней манжеты коленчатого вала; 6 — упорные полукольца; 7 — маховик; 8 — задняя крышка; 9 — коленчатый вал; 10 — вкладыш коренного подшипника; 11 — крышка коренного подшипника; 12 — станина коренных подшипников коленчатого вала;

13, 14 — маслоотражательный экран; 15 — алюминиевый картер; 16 — маслоуспокоительный щиток;

17 — стальной штампованный картер; 18 — пробка сливного отверстия; 19 — крышка; 20 — шатун и крышка шатуна; 21 — вкладыши нижней головки шатуна; 22 — стопорные кольца; 23 — поршневой палец; 24 — втулка верхней головки шатуна; 25 — поршень; 26 — поршневые кольца; 27 — маслоприемник с фильтром масляного насоса; 28 — уплотнительное кольцо

По диаметру коренных и шатунных шеек коленчатые валы разбиты на три размерные группы, за исключением коленчатого вала двигателя SR20DE, имеющего четыре размерные группы (табл. 2.3).

Таблица 2.3 Размерные характеристики коленчатого вала, мм

Модель двигателя	Размерная группа
	1	2	3	4
Диаметр коренных шеек
Двигатели GA14DE и GA16DE	49,956-49,964	49,948-49,956	49,940-49,948	—
Двигатель SR20DE	54,974-54,980	54,968-54,974	54,962-54,968	54,956-54,962
Диаметр шатунных шеек
Двигатели GA14DE и GA16DE	39,968-39,974	39,962-39,968	39,956-39,962	—
Двигатель SR20DE	47,968-47,974	47,962-47,968	47,956-47,962	—
Зазор между вкладышем и коренной шейкой
Двигатели GA14DE и GA16DE	0,018-0,042 (номинальный)
Двигатель SR20DE	0,004-0,022 (номинальный)
Двигатели GA14DE и GA16DE	0,1 (максимальный)
Зазор между вкладышем и шатунной шейкой
Двигатели GA14DE и GA16DE	0,010-0,035 (номинальный)
Двигатель SR20DE	0,020-0,045 (номинальный)
Двигатели GA14DE и GAS16DE	0,1 (максимальный)
Осевой зазор коленчатого вала
Двигатели GA14DE и GAS16DE	0,06-0,18 (номинальный)
Двигатель SR20DE	0,10-0,26 (номинальный)
Все двигатели	0,3 (максимальный)
Осевой зазор шатуна
Все двигатели	0,20-0,47 (номинальный)
	0,52 (максимальный)
Овальность коренных и шатунных шеек, не более
Все двигатели	0,005
Конусность коренных и шатунных шеек, не более
Все двигатели	0,002

Два упорных полукольца устанавливаются в гнезда по обе стороны от центральной опоры коленчатого вала. Они обеспечивают регулировку осевого зазора коленчатого вала. Полукольца установлены стороной с канавками к коленчатому валу.

Чугунный маховик закреплен болтами на коленчатом валу. Центрирование маховика обеспечивается установочной втулкой. Максимальное осевое биение маховика на диаметре 115 мм не должно превышать 0,15 мм.

Рис. 2.8. Маркировка размерных групп диаметров цилиндров на блоке двигателей GF14DE и GA16DE: 1 — номера размерных групп диаметров цилиндров; 2 — номера размерных групп (категорий размеров) вкладышей подшипников коленчатого вала; 3 — номер размерной группы диаметра цилиндра № 1; 4 — номер размерной группы (категории размера) вкладышей подшипника № 1

Рис. 2.11. Маркировка размерных групп диаметров шеек коленчатого вала: 1 — код размерных групп диаметров шатунных шеек коленчатого вала; 2 — код размерных групп диаметров коренных шеек коленчатого вала; 3 — метка размерной группы диаметра шатунной шейки №1;

4 — метка размерной группы диаметра коренной шейки №1

Рис. 2.12. Вкладыши коренных подшипников коленчатого вала: 1 — вкладыш с канавкой и отверстием для смазки, устанавливается со стороны блока цилиндров; 2 — гладкий вкладыш, устанавливается в крышку корпуса коренного подшипника; 3 — маркировка краской размерной группы

На блок цилиндров и коленчатый вал нанесена маркировка, облегчающая их комплектацию. Маркировка включает в себя пятизначный код категории размеров устанавливаемых вкладышей и диаметров цилиндров. На рис. 2.8 и 2.11 приведены примеры расшифровки указанных параметров. Вкладыши коренных подшипников тонкостенные стальные с рабочей поверхностью из алюминиево-оловянного сплава. Вкладыши, устанавливаемые в блок цилиндров, имеют канавки и отверстия для смазки. Вкладыши, устанавливаемые в крышки подшипников, гладкие (рис. 2.12). По толщине все вкладыши разбиты на размерные группы, которые маркируются краской на торце.

Вкладыши шатунных подшипников также стальные тонкостенные с рабочей поверхностью из алюминиево-оловянного сплава. Вкладыши со стороны шатуна имеют отверстие, которое при сборке совмещается с отверстием в теле шатуна. Шатунные вкладыши тоже разбиты на группы по толщине, маркируемые краской на торце (табл. 2.4). Ремонтные вкладыши также различаются по размерным группам.

Таблица 2.4 Толщина вкладышей

Двигатель	Размерная группа и цвет
Двигатель	0 черный	1 коричневый	2 зеленый	3 желтый	4 голубой	5 розовый	6 белый
Коренные вкладыши
GA14DE MGA16DE	1,827-1,831	1,831-1,835	1,835-1,839	1,839-1,843	1,843-1,847	—	—
SR20DE	1,977-1,980	1,980-1,983	1,983-1,986	1,986-1,989	1,989-1,992	1,992-1,995	1,995-1,998
Шатунные вкладыши
GA14DE MGA16DE	1,503-1,506*	1,506-1,509	1,509-1,512	—	—	—	—
SR120DE	1,500-1,503*	1,503-1,506**	—	—	—	—	—

* Без цветовой метки.

** Метка черного цвета.

Толщина вкладышей двигателей GA14DE и GA16DE, мм:

коренные:

+0,25 1,960-1,964

+0,50 2,085-2,089

шатунные:

+0,08 1,542-1,546

+0,12 1,562-1,566

+0,25 1,627-1,631

Толщина вкладышей двигателя SR20DE:

коренные:

+0,05 2,109-2,117

шатунные:

+0,08 1,541-1,549

+0,12 1,561-1,569

+0,25 1,626-1,634

Видео про «Коленчатый вал и маховик» для Nissan Almera

X-Trail T30,QR25DE Ремонт двух массового маховика

Датчик положения коленвала. Проверка

Датчик положения коленчатого вала ДПКВ

Коленчатые валы и маховики

Коленчатый вал является высоконапряженной деталью, в процессе работы испытывает скручивающие и изгибающие нагрузки. Коленчатые валы изготовляют из углеродистой и легированной сталей (ковка, штамповка), а также из отливок модифицированного чугуна (двигатели типа Д-100). В конструктивном отношении валы могут быть цельными или составными из отдельных взаимозаменяемых частей.

На рис. 153 показано устройство коленчатого вала. Мотыли вала состоят из двух рамовых шеек 3, двух щек 2 и мотылевой шейки 1. Обычно диаметр мотылевых и рамовых шеек одинаков. В местах перехода шеек к щекам располагаются галтели. Щеки мотылей бывают прямоугольного, овального и круглого сечений. Мотылевые и рамовые шейки обычно выполняют полыми и сообщаются между собой. Для герметизации этих полостей используют заглушки с прокладками, стягиваемые болтами. Для смазки трущихся деталей кривошипно-шатунного механизма применяют циркуляционную смазку. Масло, нагнетаемое масляным насосом, поступает к шейкам рамовых подшипников, а затем через одно или два радиальных отверстия 4 — во внутреннюю полость рамовой шейки, откуда по сверлениям 5 в щеках переходит во внутреннюю полость мотылевой шейки. Через радиальные отверстия 6 масло направляется к мотылевым подшипникам и по центральному сверлению стержня шатуна к поршневому пальцу или соответственно ползуну и головным подшипникам шатуна.

Носовой конец коленчатого вала используется для привода навешенных на двигатель вспомогательных механизмов — иасосов, компрессора и др. На кормовом конце коленчатого вала расположен маховик, часто шестерня привода распределительного вала и фланец съема полезной мощности.

Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных и дорогих деталей двигателя (до 20—30%, общей стоимости). Укладка коленчатого вала показана на рис. 154.

Наиболее равномерное вращение коленчатого вала двигателя достигается в результате равных промежутков времени между вспышками в отдельных цилиндрах. Выполнить данное условие можно при расположении мотылей под углом ? = 720? / z в четырехтактных двигателях и ? = 360° /z — в двухтактных, где z — число цилиндров. При выборе последовательности работы цилиндров стремятся облегчить работу рамовых подшипников. Не должны следовать друг за другом рабочие ходы в рядом стоящих цилиндрах.

Порядок работы цилиндров указывается в паспорте двигателя. Например, для двухтактного шестицилиндрового двигателя: 1—3—5—2—4—6, четырехтактного восьмицилиндрового 1—3—7— 5—8—6—2—4.

Коленчатый вал двигателя под воздействием вращающего момента переменной величины вращается с переменной угловой скоростью, что создает неравномерность хода двигателя. Для более равномерной работы двигателя и облегчения пуска его в ход на кормовом конце коленчатого вала закрепляют маховик. При рабочем ходе маховик накапливает энергию и отдает ее во время нерабочих ходов. С увеличением числа рабочих цилиндров двигателя равномерность работы двигателя возрастает.

Маховики изготовляют из чугуна и стали. Малые маховики при диаметре до 2 м выполняют сплошными литыми. На наружной окружности обода маховика иногда делают зубчатый венец, с которым сцепляется валоповоротное устройство. Для проверки и регулирования газораспределения двигателя на обод маховика наносят метки, соответствующие положениям мертвых точек каждого цилиндра. В быстроходных двигателях роль маховика выполняет демпфер — специальное устройство, предназначенное для ослабления крутильных колебаний коленчатого вала.

Коленчатый вал двигателя с деталями движения отдельных цилиндров, маховиком, промежуточными валами и гребным винтом образуют единую упругую систему, называемую судовым валопроводом. Под влиянием меняющегося крутящего момента двигателя в системе судового валопровода возникают крутильные колебания, т. е. относительные колебания масс, вызывающие закручивание отдельных участков вала.

Различают свободные и вынужденные крутильные колебания. Свободными крутильными колебаниями называются колебания системы, возникающие после прекращения действия первоначальных моментов. Вынужденными крутильными колебаниями называют колебания системы, происходящие под влиянием периодически действующего возбуждающего момента. Основными источниками вынужденных крутильных колебаний являются силы давления газов на поршни цилиндров и силы инерции поступательно-движущихся частей.

Крутильные колебания вызывают в системе валопровода дополнительные напряжения, которые в ряде случаев являются причиной серьезных аварий коленчатых, промежуточных и гребных валов. Во избежание сказанного система валопровода должна рассчитываться на крутильные колебания с целью выявления критического числа оборотов, при которых колебания достигают наиболее опасных значений.

Безумные памятники

Это возможно только у нас!

Коленчатый вал и маховик – Коленчатый вал, маховик и крепление двигателя — Кривошипно-шатунный механизм — Двигатель — Автомобиль

Коленчатый вал и маховик

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рекламные предложения:

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Коленчатый вал и маховик

В помощь будущему автомеханику — коленчатый вал и маховик

Коленчатый вал и маховик | Хитрости Жизни

Назначение коленчатого вала

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Основные элементы КВ

Материалы для изготовления

Конструктивные особенности

Коленчатый вал и маховик

Коленчатый вал и маховик | Бензиновые двигатели

Коленчатый вал и маховик Nissan Almera

Видео про «Коленчатый вал и маховик» для Nissan Almera

Коленчатые валы и маховики

Добавить комментарий Отменить ответ