Для чего служит коленчатый вал: то, что делает двигатель двигателем

Содержание

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.

Устройство коленчатого вала

Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

  • полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки;
  • неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

  • Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
  • Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
  • Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
  • Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
  • Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
  • Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.

Фронтальная и тыльная сторона коленчатого вала уплотняется защитными сальниками, которые препятствуют протеканию масла там, где выступающие части маховика выходят за пределы блока цилиндров.

Вращательные движения всего механизма коленвала обеспечивают подшипники скольжения – тонкие стальные вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).

Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.

Принцип действия коленчатого вала

Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.

В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.

Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала. После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.

Процесс смазки коленчатого вала

Смазка коленвала обеспечивается за счет шатунных и коренных шеек. Важно помнить, что смазка коленчатого вала всегда происходит под давлением. Каждая коренная шейка обеспечена индивидуальным подводом масла от общей смазочной системы. Поступившее масло попадает на шатунные шейки по специальным каналам, расположенным в коренных шейках.

Коленчатый вал двигателя

 

Коленчатый вал двигателя воспринимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, передаваемые шатунами, и преобразуем их в крутяший момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя.

Коленчатые валы двигателя изготовляются штамповкой из средне углеродистых легированных сталей и литьем из модифицированного магнием чугуна в зависимости от конструктивных и технологических  особенностей коленчатых валов.

Устройство коленчатого вала 


Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, к которым крепятся противовесы (могут быть отлитыми как одно целое с налом) переднего конца коленчатого вала, на котором имеются посадочный поясок крепления газораспределительного зубчатого колеса и шкива. На заднем конце коленчатого вала имеется маслоотражательный гребень, маслосгонная резьба и фланец (может отсутствовать) для крепления маховика. В торце имеется гладкое отверстие иод подшипник дли опоры ведущего вала коробки передач. В коренных шейках для масляных каналов выполнены отверстия пол углом к пустотелым шатунным шейкам, гле масло дополнительно очищается под действием центробежных сил.

Форма коленчатого вала


Форма коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы и тактностъю двигателя. В большинстве случаев применяют полноопорные коленчатые валы, т.к. каждая шатунная шейка расположена между коренными. Для повышения износостойкости поверхностный слой коренных и шатунных шеек подвергают закалке на глубину 3—4 мм с нагревом ТВЧ. После термической обработки шейки валов, проводят шлифование шеек и полируют. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек. Перед капитальным ремонтом двигателя проводят исследование дефектов коленчатого вала. После чего составляют технологическую последовательность ремонта по устранению дефектов коленчатого вала. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коленчатые валы двигателя:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — двигателя ЯМЗ — 236; в — КамАЗ-740; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловитель; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5— масло отражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8  — щека; 9 — гайка; 10 и 15 — съемные противовесы; 11 —  распрелелтельное зубчатое колесо;  12— установочный штифт; 13 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 — винт: 16 — шпонка; А — величина перекрытия шеек.

Назначение и устройство коленчатого вала – понятными словами о детали

Даже непрофессиональный механик в двух словах знает назначение и устройство коленчатого вала, так как он является очень важным конструктивным элементом двигателя внутреннего сгорания. Именно в его функции входит воспринимать возвратно-поступательные движения поршней и передавать их в виде крутящего момента вспомогательным агрегатам, а также ротору тягового генератора.

Назначение и устройство коленчатого вала – основные узлы

Зная, для чего нужен коленвал, можно утверждать, что на него в процессе работы воздействуют и крутящие, и изгибающие силы, поэтому для того чтобы он не вышел из строя раньше заданного времени, его износостойкость должна быть высокой. Именно с этой целью такие детали чаще всего изготавливают из высокопрочных легированных сталей, еще встречаются и литые коленчатые валы, изготовленные из высокопрочного чугуна и закаленные токами высокой частоты. Коленвалы бывают без противовесов и с двойным противовесом.

Расположена эта деталь непосредственно в двигателе автомобиля, и его конструкция напрямую зависит от движка. Однако, несмотря на это, в конструкциях абсолютно всех коленчатых валов наблюдается много общего. Так из чего состоит коленвал? В качестве опоры выступают коренные шейки, в основном, применяется конструкция с четырьмя опорами, но встречаются и трехопорные. В шестицилиндровых двигателях расположены валы, у которых семь опор.

Для того чтобы деталь была уравновешена, необходим противовес, а если диаметры цилиндров небольшие, тогда применяется одинарный противовес. Благодаря им обеспечивается плавная работа всего двигателя.

Из чего состоит коленвал – вспомогательные механизмы

Выяснив, для чего служит коленчатый вал и какие силы на него действуют, становится понятным, почему сопряжения между щеками и шатунными шейками делаются немного закругленными, это предотвращает преждевременное разрушение. Между двумя щеками располагается шатунная шейка, которая называется коленом, ее предназначение – обеспечивать равномерность воспламенения, уравновешенность движка, минимальные изгибающие моменты и крутильные колебания.

Подшипники скольжения обеспечивают вращение шатунов и коленвала в опорах. На крайней или же средней коренной шейке устанавливается упорный подшипник скольжения, в его задачи входит предотвращение осевых перемещений детали. Учитывая количество деталей, которые должны четко работать все вместе, нетрудно догадаться, как тщательно балансируется эта деталь в процессе изготовления, но все равно иногда обнаруживается дисбаланс, правда, происходит это еще на этапе испытаний, и в продажу такой агрегат не попадет.

Как работает коленвал – взгляд изнутри

Принцип работы коленчатого вала заключается в следующем. В момент максимального удаления поршня щеки и шатун коленвала вытягиваются в одну линию. В это время в цилиндрах начинает гореть топливо, и, соответственно, выделяются горючие газы, которые перемещают поршень по направлению к коленвалу. Вместе с ним также перемещается и шатун, нижняя головка которого поворачивает относительно своей оси коленчатый вал. Как только он развернется на 180°, шатунная шейка начинает движение в обратном направлении, таким образом, перемещается и поршень.

Получается следующая картина: поршень равномерно то удаляется, то приближается к детали, крайние точки поршня называются «мертвыми», так как в этих положениях его скорость равна нулю. Таким образом, мы разобрались, как работает коленчатый вал.

Немаловажную роль играет и система смазки в детали. От общей магистрали к опорам коренных шеек обеспечивается подвод масла, которое подается под давлением. Далее по специальным каналам, расположенным в щеках, это масло подается к шатунным шейкам. Благодаря масляной пленке, повышается износостойкость данных элементов. Кроме того, благодаря давлению масла можно проверить, нуждаются ли шейки коленчатого вала в замене. Определившись, для чего нужен коленчатый вал, можно смело утверждать, что он занимает одну из ведущих позиций среди деталей двигателя.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Коленчатый вал и его назначение

Подробно рассмотрим принцип работы коленчатого вала.

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

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

Схема коленчатого вала.

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

Между щеками находится шатунная шейка, и она носит название “колено”. Расположение колен напрямую зависит от нескольких факторов, среди которых: количество цилиндров, порядок их работы, расположение, а также тактность силовой установки. Уравновешенность мотора обеспечивается за счет положения колен. Кроме того, от данного фактора зависит равномерность воспламенения, изгибающие моменты и наименее возможные крутильные колебания.

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

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

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

Схема системы смазки.

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

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

Что такое коленчатый вал (коленвал) видео, лекция:

Графическое видео о процессе работы коленвала:

Как изготавливают коленчатый вал (видео):

Коленчатый вал и маховик

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.

Шестерня коленвала

Коленчатый вал в двигателе — это главный механизм, можно сказать сердце всего двигателя. Он является одним из ведущих и основных агрегатов, которые необходимы для создания давления масла в маслосистеме двигателя. От устойчивой и нормальной работы коленчатого вала зависит работа всей системы двигателя. Задача управления кривошипно-шатунным механизмом тоже возложена на коленвал.

Со строя коленчатый вал выходит очень редко, в основном, причиной выхода служит поломка из-за плохого отношения владельца автомобиля к качеству вливаемого масла, потому что долговечность нормальной работы коленчатого вала обеспечивается в основном за счет использования чистого и высококачественного масла в маслосистеме двигателя.

Устанавливается коленчатый вал в самой нижней части двигателя. На коленчатый вал в передней его части насажена шестерня коленвала, основная функция которой непосредственно через промежуточную шестерню приводить в движение распределительную шестерню. С помощью распределительной шестерни осуществляется привод механизма газораспределения. Среди двух шестерен двигателя ведущей является шестерня коленчатого вала.

Две основные шестерни расположены в верхнем картере двигателя и закрыты крышкой. Шестерню коленчатого вала изготовливают из легированной стали или из чугуна, а шестерню распределительного вала из текстолита. Чтобы уменьшить шум и повысить надежность работы передачи, зубья у обеих шестерён делают косыми.

В переднюю часть коленвала для насадки ведущей шестерни коленчатого вала устанавливается шпонка, которая во время работы двигателя предотвращает проворачивание шестерни по коленвалу.

Заменить шестерню коленчатого вала двигателя, в случае ее поломки, можно просто без снятия с двигателя самого коленчатого вала. Для этого при снятых передней крышке блока и шкиве, шестерню и передний противовес спрессовывают с помощью съемника. Затем, перед самой установкой, шестерню коленчатого вала и передний противовес нагревают до температуры 105-155 градусов Цельсия и последовательно с помощью специального приспособления их подпрессовывают до упора.

Все статьи

Для чего служит коленчатый вал?

Коленчатый вал – один из наиболее ответственных и дорогостоящих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент.

Какие основные функции выполняет коленчатый вал?

Кривошип, он же коленчатый вал (Crank Shaft) или попросту — коленвал, выполняет весьма важную функцию — преобразует поступательное движение, создаваемое поршнями, в крутящий момент.

Для чего нужны противовесы на коленчатом валу?

Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Как влияет изменение радиуса кривошипа на работу двигателя?

Изменение радиуса кривошипа от ноля до максимальной величины обеспечивает возможность вывода поршневых машин на рабочий режим с невысоким пусковым крутящим моментом.

Чем проворачивают коленчатый вал двигателя?

Коленчатый вал (коленвал) – одна из главных деталей практически всех двигателей внутреннего сгорания. … Поршни через шатуны толкают шейки коленвала и проворачивают его, а их последовательная работа обеспечивает плавность вращения.

Как работает коленчатый вал?

Задача коленвала преобразовать возвратно-поступательное движение поршней ДВС в крутящий момент. Коленчатый вал принимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов и сил инерции движущихся и вращающихся масс.

Какие детали жестко крепятся к коленчатому валу?

На коленчатом валу крепятся шатуны, а на шатунах крепятся поршни.

Сколько коренных шеек на коленчатом валу?

Коленчатый вал состоит из нескольких коренных шеек, соединенных щеками с шатунными шейками. Щеки коленчатого вала продолжаются в противоположном от шейки направлении, образуя противовесы. В некоторых двигателях грузовых автомобилей используют съемные противовесы, которые крепятся к коленчатому валу болтами.

Где находится коленчатый вал в автомобиле?

Коленчатый вал расположен в нижней части двигателя, снизу он прикрыт картером, заполненным моторным маслом. Вал закреплен в подшипниках, которые удерживают его и не дают смещаться, иногда для его усиления используются дополнительные упоры.

Для чего нужен коленвал в мотоцикле?

Как было сказано, коленвал принимает нагрузки от шатунов, преобразуя их в крутящий момент. Этот момент передается через хвостовик (заднюю выходную часть вала) маховику и далее — трансмиссии.

Коленчатый вал — обзор | ScienceDirect Topics

На рисунке 6 показано поперечное сечение впускного коллектора. Угол дроссельной заслонки регулирует массовый расход воздуха в коллектор. В некоторых рабочих точках дизельные двигатели либо не дросселируются, либо очень умеренно дросселируются, чтобы обеспечить достаточную рециркуляцию выхлопных газов. Массовый расход воздуха на выходе из коллектора в цилиндры, ma, out, зависит от уровня давления во впускном коллекторе, p м (и давления в цилиндре, p c ).Чтобы правильно контролировать соотношение воздух-топливо λ в переходных режимах, впрыскиваемое количество топлива должно быть адаптировано к массовому расходу воздуха в цилиндр ma, out, а не к массовому расходу воздуха во впускной коллектор ma, в,.

РИСУНОК 6. Поперечный разрез впускного коллектора.

Колебаниями давления во впускном коллекторе пренебречь (усредненная модель). Изменение массового расхода воздуха m.a, in приводит к замедленному изменению давления в коллекторе p m .Применимое дифференциальное уравнение выводится из энергетического равновесия: изменение внутренней энергии воздушной массы во впускном коллекторе равно сумме входящих и исходящих потоков энергии плюс баланс изменений энергии газа из-за смещения работа пВ . Если ввести удельную внутреннюю энергию u = U / m и удельную энтальпию h = H / m , дифференциальное уравнение принимает вид:

(7) ddt (ma, inuin) = м.a, inuin − ma, outuout + paV.in − pmV.out

Использование коэффициентов удельной теплоемкости c v = ∂ u / ∂ϑ и c p = ∂ h / ∂ϑ, показатель адиабаты κ = c p / c v , газовая постоянная R , а также плотность воздуха ρ = м / V , получаем следующее уравнение для изменения давления:

(8) п.m = κRϑaVm (m.a, in − ϑmϑam.a, out)

Трудно измерить массовый расход воздуха из коллектора в цилиндр, m.a, out ,. Поскольку динамический отклик ma, out намного быстрее, чем динамический отклик давления в коллекторе p m , в справочной таблице должно учитываться только статическое поведение ma, out f 1 ( n , p m ) (рис.7). Массовый расход воздуха m.a, out зависит от частоты вращения двигателя n и давления в коллекторе p m при стационарной работе, где производные равны n.= 0 и pˆ.m = 0:

РИСУНОК 7. Динамическая модель впускного коллектора.

(9) ma, out * = ma, outϑmϑa = f1 (n, pm)

Изменение давления во впускном коллекторе определяется по формуле:

(10) pm = 1τ (ma, in − f1 (n, pm))

с постоянной времени интегрирования τ:

(11) τ = VmκRϑa

Постоянная времени интегрирования зависит от рабочего состояния двигателя. На одном тестовом двигателе оно варьируется от 21 мс до 740 мс. Сравнение измеренного и рассчитанного давления в коллекторе и частоты вращения двигателя n показано на рис.8. Процесс преобразования энергии чрезвычайно сложен и очень нелинейен. В упрощенном подходе стационарная зависимость крутящего момента сгорания T comb от давления во впускном коллекторе и скорости двигателя должна быть представлена ​​второй нелинейной справочной таблицей f 2 ( n , p м ), которые можно измерить во всех рабочих точках двигателя. Динамическое поведение отдельно рассматривается комбинацией времени запаздывания первого порядка T l, e и мертвого времени T d, e .

РИСУНОК 8. Сравнение измеренного и рассчитанного давления в коллекторе.

Обе постоянные времени изменяются обратно пропорционально частоте вращения двигателя.

Баланс крутящего момента на коленчатом валу составляет

(12) 2πJdndt = Tcomb − Tload

Двигатель с разомкнутым сцеплением (т. Е. Без трансмиссии) имеет момент инерции в диапазоне:

J = 0,15… 0,30 кг / м2

Вводя нормированные переменные, получаем:

(13) ︸Tj2π · J · n0T0 · d (n / n0) dt = TcombT0 − TloadT0

с постоянной времени,

(14) Tj = 2πJ · n0T0

При максимальном выходном крутящем моменте T 0 и частоте вращения двигателя n 0 :

J = 0.3 кг / м 3

n 0 = 6000 об / мин

T 0 = 300 Нм

Постоянная времени T J = с . При разгоне с низких оборотов двигателя с максимальным крутящим моментом инерционный момент J на порядок меньше, однако T J на порядок больше при высоких оборотах двигателя и минимальном выходном крутящем моменте (e .г., при движении накатом). Момент нагрузки включает трение, вспомогательные приводы и возмущения. Полная модель установки для управления частотой вращения холостого хода показана на рис. 9. Для конструкции контроллера две карты: f 1 ( n , p m ) и f 2 ( n , p m ) линеаризованы в рабочей точке холостого хода ma, 0, n0, pm, 0. Представляем дифференциалы первого порядка:

РИСУНОК 9.Блок-схема регулирования холостого хода.

(15) FN1 = ∂f1∂n | n = n0FN2 = ∂f2∂n | n = n0FP1 = ∂f1∂pm | pm = pm, 0FP2 = ∂f2∂pm | pm = pm, 0

и разность переменных, получаем:

(16) Δm.a, out * ma, 0 = FN1n0m.a, 0Δnn0 + FP1pm, 0m.a, 0Δpmpm, 0

(17) ΔTcomb * T0 = FN2n0T0Δnn0 + FP2pm, 0T0Δpmpm, 0

Дифференциальное уравнение из модели многообразия, Ур. (10) преобразуется по Лапласу и в сочетании с уравнением (16) принимает следующий вид:

(18) с · τn · ΔPmpm, 0 = −FN1n0m.a, 0ΔNn0 − FP1pm, 0m.a, 0ΔPmpm, 0 + ΔM.a, дюйм.a, 0

Входящий воздушный поток ΔM.a, in служит управляющим входом Δ U . Уравнение (17) также преобразовано по Лапласу и расширено на время задержки двигателя и времени задержки:

(19) ΔTcombT0 = FN2n0T0e − sTd, esTl, eΔNn0 + FP2pm, 0T0e − sTd, e1 + sTl, eΔPmpm, 0

Это теперь вставлен в баланс крутящего момента, уравнение. (13). Пренебрегая возмущающим моментом нагрузки T load для целей управления, получаем:

(20) sTJ · ΔNn0 = e − sTd, e1 + sTl, e (FN2n0T0ΔNn0 + FP2pm, 0T0ΔPmpm, 0) Анализ устойчивости модели установки и конструкции контроллера теперь должен выполняться без учета постоянных времени T d, e и T l, e .Последующий подход упрощается до модели линейного пространства состояний второго порядка:

(21) S · [ΔPmpm, 0ΔNn0] = ︸A¯ [−FP1τnpm, 0m.a, 0 − FN1τnn0m.a, 0FP2Tjpm, 0T0FN2Tjn0T0] · [ Pmpm, 0ΔNn0] + ︸B¯ [1τn0] · ΔUm.a, 0

Управление пространством состояний с пропорциональной обратной связью может быть выполнено, например, путем размещения полюсов. Добавлена ​​дополнительная интегральная обратная связь, чтобы компенсировать смещения из-за возмущающих нагрузок. Вся система показана на рис. 9. На рис. 10 показано входное критическое возмущение от привода, которое возникает одновременно с возмущающим моментом.Видно лишь очень незначительное снижение оборотов двигателя. Аналогичным образом может быть выполнено регулирование холостого хода дизельных двигателей. По сравнению с двигателями SI есть два основных отличия:

РИСУНОК 10. Помехи от водителя и одновременное переключение передач в положение Drive как возмущающая нагрузка.

1.

Впускной коллектор не дросселируется, поэтому двигатель получает максимально возможный массовый расход воздуха m.a в каждой рабочей точке.

2.

При непосредственном впрыске топлива время задержки T l, e может быть значительно сокращено.

Эти две точки упрощают конструкцию управления. Сложностью может быть турбонаддув, который вносит значительную временную задержку в реакцию массового расхода воздуха m.a на переходные процессы управляющего входа.

Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?

Из всех движущихся частей двигателя коленчатый вал является самым большим и тяжелым.

Нет никаких сомнений в том, что коленчатый вал — это фундамент, на котором построен двигатель внутреннего сгорания.

Ни одна часть процесса — впуск, сжатие, сгорание или выпуск — не происходит без коленчатого вала, который приводит его в движение.

Но для большинства людей не совсем понятно, как работает коленчатый вал.

Вот как он работает, каково его назначение и что может пойти не так с коленчатым валом.

Что такое коленчатый вал?

Название «коленчатый вал» восходит к началу 20-го века, когда автомобильные двигатели запускались с помощью кривошипной рукоятки, и ее запуск означал буквально вращение коленчатого вала с помощью рукоятки.

Сегодня эту работу выполняют электрические стартеры, но внутренний компонент по-прежнему называется коленчатым валом.

Коленчатый вал вращается внутри двигателя, но прочно удерживается в одном месте на шейках коренных подшипников.

Затем поршни, которые перемещаются вверх и вниз в цилиндрах, прикрепляются шатунами к шейкам подшипников шатуна.

Цапфы шатунных подшипников стратегически смещены, поршни перемещаются в таком ритме, который уравновешивает массу двигателя во время движения.

Помните, что коленчатый вал должен быть очень прочным — он вращается сотни или тысячи раз в минуту!

Но на этом работа коленчатого вала не заканчивается.

Звездочка на передней части коленчатого вала синхронно с распределительным валом.

Эти детали работают в тандеме для обеспечения плавной работы двигателя.

Как мне узнать, есть ли проблема с коленчатым валом?

Смазка невероятно важна для того, чтобы коленчатый вал оставался в хорошем состоянии.

Таким образом, если замена моторного масла не выполняется регулярно, это может вызвать износ коленчатого вала или его выход из строя.

Проблемы с коленчатым валом обычно не являются незначительными. К ним относятся:

  • Детонация двигателя из-за чрезмерного износа коренной шейки коленчатого вала и подшипников шатуна
  • Показания низкого давления масла из-за неаккуратных допусков
  • Двигатель не запускается из-за заедания

Можно ли отремонтировать коленчатый вал?

Выход из строя коленчатого вала — серьезное дело, и даже незначительное повреждение коленчатого вала может вызвать серьезные проблемы.

В некоторых случаях выемки или царапины на шейках могут быть устранены и установлены подшипники большего размера, компенсирующие удаление материала с коленчатого вала.

Если повреждение не может быть полностью устранено, необходимо установить новый коленчатый вал, иначе вскоре после этого вы рискуете снова выйти из строя.

Сколько стоит замена коленчатого вала?

Как уже говорилось, замена коленвала — это всегда капитальный ремонт.

В большинстве случаев это неотъемлемая часть ремонта двигателя.

Для большинства автомобилей стоимость коленчатого вала как отдельного компонента составляет от 400 до 800 долларов США.

Однако для опытного механика замена коленчатого вала — это больше, чем полный рабочий день, плюс потребуются прокладки, жидкости и другие второстепенные детали.

В среднем замена коленчатого вала для большинства моделей будет стоить от 2000 до 2800 долларов.

Если вам нужна замена коленчатого вала, рекомендуется обратиться к квалифицированному механику, который сделает эту работу правильно.

Вы можете использовать AutoGuru для поиска и сравнения местных высококачественных механических устройств, чтобы заказать замену коленчатого вала.

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал? |

Двигатель — это самая важная часть всех транспортных средств, которая помогает двигать транспортное средство. Двигатель состоит из разных компонентов. Коленчатый вал и поршень являются основными частями поршневых двигателей. Без этих двух жизненно важных частей поршневые двигатели не могут работать.

В поршневом двигателе поршень напрямую соединен с коленчатым валом через шатун.Кривошип известен как основа двигателя внутреннего сгорания . Он отвечает за преобразование линейного движения поршня во вращательное движение. Он работает согласно движению поршня вверх и вниз. В этой статье мы подробно рассмотрим коленчатый вал.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал — это механическое оборудование, которое преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение .Коленчатый вал соединяется с поршнем через шатун . Основная задача этого шатуна состоит в том, чтобы воспринимать возвратно-поступательное движение поршня и передавать его на коленчатый вал.

Когда коленчатый вал приводится в движение шатуном, он преобразует это движение во вращательное движение и вращает маховик, который дополнительно перемещает колеса транспортного средства.

Без кривошипа поршневой двигатель не может совершать возвратно-поступательное движение поршня на приводной вал.Проще говоря, поршневой двигатель не может перемещать автомобиль без коленчатого вала.

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме. Он расположен внутри блока двигателя. Кривошип входит в состав движущихся компонентов двигателя внутреннего сгорания. У него много шатунов и кривошипов. Шатун двигателя соединяется с кривошипом через эти шатуны и кривошипы.

Разные двигатели завершают энергетический цикл при разном числе оборотов коленчатого вала. Например, двухтактный двигатель завершает энергетический цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает энергетический цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.

Коленчатые валы могут быть сварными, полуавтоматическими или неразъемными. Этот компонент двигателя присоединяет выходную секцию двигателя к входной секции.

Кривошип действует как звено, которое передает выходную мощность в виде кинетической энергии вращения — поршень соединяется с центром проворачивания через шатун. Кривошипный рычаг позволяет поршню вращать коленчатый вал, чтобы произвести мощность для движения транспортного средства.

Работа коленчатого вала

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме .Кривошип имеет кривошипные шейки и кривошипы, которые соединены с шатунами. Имеет гаситель колебаний, уменьшающий усилие на кривошип.

Кривошип имеет противовес, который используется для уменьшения изгибающей нагрузки на кривошип. Коленчатый вал четырехтактного двигателя работает следующим образом:

  • Когда поршень двигателя перемещается из ВМТ в НМТ (ход вниз), он передает свое движение на коленчатый вал через шатун.
  • Кривошип также преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение и передает его на распределительный вал.
  • Когда распределительный вал получает вращательное движение, он открывает впускной клапан, и топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания.
  • По мере заполнения камеры сгорания топливовоздушной смесью поршень движется вверх (от НМТ к ВМТ) и сжимает смесь. Во время этого процесса распределительный вал закрывает как впускные, так и выпускные клапаны. По завершении процесса сжатия завершается и первый оборот коленчатого вала.
  • В конце процесса сжатия происходит процесс воспламенения.
  • Тепло, выделяемое сжатой смесью в процессе воспламенения, заставляет поршень двигаться вниз. Этот удар известен как Power Stroke. Во время опускания этого поршня поршень снова передает свое возвратно-поступательное движение на шатун, который затем отправляет его на коленчатый вал.
  • Один конец кривошипа соединяется с маховиком. Когда кривошип воспринимает движение поршня, он передает это движение на маховик. Маховик сохраняет это движение и далее приводит в движение колеса автомобиля.
  • После рабочего хода поршень движется вниз для выпуска выхлопных газов. Во время этого процесса распределительный вал воспринимает движение поршня за счет кривошипа и открывает выпускной клапан, в то время как впускной клапан остается закрытым. Поршень выталкивает выхлопные газы из камеры сгорания.
  • После такта выпуска завершаются два оборота кривошипа, а также один цикл мощности 4-тактного двигателя. После этого весь цикл повторяется.

Для лучшего понимания представьте, как ваши ноги крутят педали велосипеда.В этом примере представьте, что педали — это шатун, а ваши ноги — это поршни. Когда вы толкаете поршень, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Подробнее: Работа шатуна?

Конструкция коленчатого вала

Следующие материалы используются для изготовления коленчатого вала:

  • Чугун
  • Углеродистая сталь
  • Сталь, микролегированная ванадием
  • Кованая сталь

Шатуны могут быть собраны из различных частей или выполнены в виде неразъемной (монолитной).

Монолитный тип кривошипов самый популярный во всем мире. Однако некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют коленчатые валы в сборе.

Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или высокопрочной стали. Сварные агрегаты отливают из стали. Этот экономичный метод используется для недорогих производственных двигателей с разумной нагрузкой. Процесс ковки обладает отличной прочностью. Поэтому процесс ковки известен как предпочтительный процесс изготовления коленчатых валов.

Процесс литья и ковки кривошипа

Коленчатые валы, как правило, можно выковывать из отливок из высокопрочной стали или путем прокатки с использованием стальных стержней. В настоящее время большинство производителей используют кованые коленчатые валы из-за их превосходного демпфирования, компактной конструкции и легкости.

Микролегированная сталь с ванадием в основном используется для изготовления кованых коленчатых валов. Это связано с тем, что эти стали можно охлаждать на воздухе без дополнительной термообработки, за исключением упрочнения поверхности подшипника, когда они достигают высокой прочности.Он также имеет более низкое содержание сплава, что делает этот материал более дешевым по сравнению с высоколегированной сталью.

Можно использовать углеродистую сталь

, но углеродистая сталь требует дополнительной термической обработки для получения требуемых материалов. Сегодня чугунные коленчатые валы в основном используются в двигателях с малой нагрузкой и экономичном производстве (например, в дизельном двигателе Ford Focus).

В настоящее время только некоторые двигатели используют коленчатые валы из чугуна для дешевой и маломощной версии, в то время как более дорогие и высокомощные версии двигателей используют коленчатые валы из кованой стали.

Подробнее: Различные типы двигателей

Детали коленчатого вала

Основные детали коленчатого вала приведены ниже:

  1. Главный журнал
  2. Шкив коленчатого вала
  3. Масляные каналы
  4. Отверстие для балансировки
  5. Противовес
  6. Смазка коленчатого вала

1) Главный журнал

Коренная шейка подшипника прикреплена к блоку двигателя.Этот блок двигателя вращается вокруг этого журнала. Все шейки коленчатого вала закаленные, округлые и гладкие. Основная шейка фиксируется в седле, где будет размещена сменная вкладыша подшипника .

Подшипник мягче по сравнению с коренными шейками, и они могут измениться при износе. Конструкция подшипников позволяет улавливать небольшой объем примесей (если они есть), чтобы предотвратить повреждение коленчатого вала.

Затем прикрутите крышку коренного подшипника к шейке и затяните с определенным моментом.

Цепь двигателя проходит по масляной пленке. Эта масляная пленка проталкивается в зазор между подшипником и шейкой через отверстия седла коленчатого вала и соединительные отверстия вкладыша подшипника. При достаточной подаче масла и давлении подшипники и шейки не соприкасаются.

Читайте также: Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) различных типов

2) Цапфа шатуна

Шатунная шейка смещена от оси вращения и соединена с большим концом штока поршня.Он также широко известен как шатунный подшипник или шатун. Подача масла под давлением через основную цапфу осуществляется через открытый масляный канал.

Некоторые шатуны имеют перфорированный масляный канал, чтобы масло могло разбрызгиваться на стенки цилиндра. В этом случае опорный подшипник шатуна имеет канавку для подачи масла в шатун.

3) Смазка коленчатого вала

Контакт металл-металл — враг эффективных двигателей; Шатунная шейка и основная шейка двигаются по масляной пленке, которая собирается на поверхности подшипника.
Смазывать основные опорные подшипники несложно. Прохождение масла от блока цилиндров к каждому гнезду коленчатого вала и соответствующие отверстия в корпусе подшипника позволяют этому маслу достигать шейки.
Подшипник шатунной шейки требует такой же смазки, но он вращается со смещением от центра вокруг коленчатого вала. Для подачи масла в эти подшипники масляный канал проходит внутри коленчатого вала через коренные шейки, по диагонали через перемычку и выходит из отверстия в шейке шатуна.
Канавки в основных подшипниках штока сливают масло под действием центробежной силы вращающегося коленчатого вала и удерживают масло под давлением в канале шейки штока.
Зазор между подшипником и шейкой является основной причиной давления моторного масла. Если зазор слишком велик, масло будет течь беспрепятственно, и давление не будет поддерживаться.
Если зазор слишком мал, давление масла повышается, и металлы могут соприкоснуться друг с другом. Поэтому при восстановлении двигателя необходимо измерить зазор между шейкой и подшипником.

Читайте также: Различные типы рециркуляционных двигателей

4) Противовесы

На коленчатый вал прикладывается сильное вращающее усилие, и масса движется вниз и вверх между шатуном и поршнем, прикладывая большое усилие.Противовес отлит как компонент коленчатого вала, чтобы уравновесить эти силы. Эти противовесы делают двигатель быстрее и тише.
Балансировка коленчатых валов на заводе. Во время этого процесса прикрепляется маховик, и весь узел вращается к машине, которая может измерить место дисбаланса маховика.

Противовес имеет отверстие для балансировки для уменьшения веса. Если вам нужно прибавить в весе, сначала сделайте отверстие, а затем заполните его тяжелым металлом. Повторяйте этот процесс, пока коленчатый вал не придет в состояние балансировки.

5) Упорные шайбы

Более двух или двух упорных шайб устанавливаются в определенных местах по длине коленчатого вала, чтобы предотвратить его вертикальное перемещение.

Эти шайбы устанавливаются между обработанной поверхностью перемычки и седлом коленчатого вала, чтобы поддерживать небольшой заданный зазор и минимизировать боковое смещение, доступное для коленчатого вала. Это расстояние, на котором вал перемещается от одного конца к другому, называется осевым люфтом, и допуски количественно указаны в руководстве по обслуживанию.

Некоторые типы двигателей образуют эти шайбы как компонент коренного подшипника скольжения, в то время как другие типы двигателей (обычно более старые типы) используют отдельные шайбы.

6) Главное масляное уплотнение

Концы коленчатого вала выходят за пределы картера. Итак, вам необходимо обеспечить способ предотвращения просачивания масла через эти отверстия. Эта проблема просачивания масла решается через два основных масляных уплотнения; один спереди, а другой сзади.
Задний главный сальник устанавливается между маховиком и задними коренными шейками.Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Это уплотнительное кольцо вставляется в канавку между масляным поддоном и блоком двигателя. Уплотнение имеет формованную кромку, которая, в отличие от коленчатого вала, толкается через пружину, известную как подвязка.
Сам сальник — недорогая деталь. Однако доступ к нему требует больших трудозатрат на устранение маховика, сцепления и трансмиссии; в некоторых случаях коленчатый вал требует больших усилий. Поэтому рекомендуется менять сальник в любое время, если вы можете разобрать двигатель и получить доступ к деталям.

Читайте также: Различные типы насосов

7) Шкив коленчатого вала

Шкив коленчатого вала также известен как шкив коленчатого вала или гармонический баланс. Это рифленый узел в форме колеса, который напрямую соединяется с кривошипом автомобиля. Он соединяется с другими частями вашего автомобиля через ремень для аксессуаров.

Что приводит к выходу из строя коленчатого вала?

Ниже приведены некоторые распространенные причины повреждения коленчатого вала:

  1. Перегрев: Перегрев может вызвать множество проблем с двигателем.Если двигатель перегревается из-за радиатора, недостаточной вентиляции или плохой смазки, тепло, накопленное в двигателе, превышает температуру окружающей среды, и пластиковый корпус датчика коленчатого вала может треснуть или расплавиться. В этом случае автомобиль не заводится. Причина в том, что датчик не может отправлять данные с коленчатого вала на компьютер.
  2. Неисправность жгута проводов: Загрязнение, мусор, масло или неплотная проводка могут вызвать такие проблемы, как петля, заземление, неправильное напряжение и т. Д.Эти проблемы могут привести к проблемам с жгутом проводов и привести к выходу из строя коленчатого вала. Это связано с тем, что грязь, масло или незакрепленная проводка могут изнашивать жгут проводов, приводить к сбоям напряжения или вызывать износ самой проводки. Это может привести к постоянному выходу датчика из строя.
  3. Отказ ремня ГРМ: Ремень ГРМ может быть поврежден из-за частого износа или столкновения. Этот сломанный ремень ГРМ оборачивается вокруг кривошипа и повреждает его многочисленные мелкие детали.Из-за повреждения ремня ГРМ датчик положения коленвала может задеть его. По этой причине можно повредить датчик и жгут проводов.

Каковы симптомы неисправного датчика положения коленчатого вала?

Наиболее частые симптомы неисправного или поврежденного коленчатого вала приведены ниже:

  • Детонация: В двигателе возникают проблемы с детонацией из-за чрезмерного износа подшипников шатуна и коренной шейки коленчатого вала.
  • Шум: Двигатель может издавать сильный шум из-за повреждения коленчатого вала.
  • Двигатель вашего автомобиля может не запускаться из-за заедания
  • Остановка двигателя и обратный зажигание: Остановка двигателя и обратный поток зажигания являются симптомами неисправности датчика положения коленчатого вала (CKP). Неисправность датчика положения коленчатого вала может привести к внезапной остановке двигателя после запуска без каких-либо проблем.
  • Низкое показание давления масла от неряшливого
  • Чрезмерная вибрация двигателя: Датчик CKP обнаруживает и ограничивает вибрацию, создаваемую двигателем транспортного средства, для обеспечения стабильной выходной мощности.Если двигатель вашего автомобиля издает чрезмерную вибрацию, это также является признаком поломки коленчатого вала.
  • Пропуски зажигания в цилиндре: Поврежденный датчик CKP не может передать точные данные в PCM, потому что PCM не полностью получает данные, необходимые для подачи искры в нужную камеру сгорания. В результате выходит из строя цилиндр, и автомобиль теряет мощность.

Анализ коленчатого вала ANSYS:

Прежде всего, мы разрабатываем все части коленчатого вала в «Solid work 2018», затем собираем их, а затем сохраняем его модель в формате «IGS».После этого мы импортируем этот файл «IGS» в «ANSYS WORKBENCH R15» для анализа Ansys. Результаты анализа ANSYS приведены ниже.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ:

Анализ коленчатого вала из нержавеющей стали приведен ниже:

Рис.1: Оба конца коленчатого вала зафиксированы

Рис. 2

Как показано на приведенном выше рис. 2, нагрузка 3,5 МПа приложена к верхней части поверхности шатунной шейки.

Рис. 3: Напряжение нечеткости коленчатого вала

Максимальное напряжение, создаваемое в коленчатом валу, равно 2.5407e7Mpa на поверхности шейки шатунной шейки. Минимальное напряжение составляет 27,342 МПа, как показано на рис. 3.

Рис. 4. Максимальная деформация

Как показано на приведенной выше диаграмме, максимальная деформация вала составляет 152,77 МПа.

Рис. 5: Вал коленчатого вала Полная деформация

На рис. 5 выше показана полная деформация коленчатого вала.

Рис. 6: Максимальное напряжение сдвига

1,4273e7MPa — это максимальное напряжение сдвига в области шатунной шейки коленчатого вала, как показано на рис. 6.

Каковы причины поломки коленвала?

Наиболее частые причины поломки коленвала приведены ниже:

  • Коленчатый вал может сломаться из-за перегрузки из-за гидроудара, ненормального сгорания и т. Д.
  • Неисправный материал вала также может повредить коленчатый вал.
  • Неожиданное заклинивание двигателя из-за ослабленного противовеса, поломки коробки передач и т. Д.
  • Вал перед фиксацией механически поврежден.
  • Ненужное вращение и вибрация из-за отказа сцепления, неисправного маховика или поврежденного демпфера крутильных колебаний.
  • Недостаточные работы по усовершенствованию подшипников коленчатого вала.
  • Материальный ущерб из-за более раннего выхода из строя подшипника, отжига шейки подшипника и т. Д.
  • Цапфа подшипника стала мягкой в ​​результате преждевременного выхода подшипника из строя или неправильных ремонтных работ (например, ненужной переточки).
  • Пуск двигателя не соответствовал инструкциям производителя.
  • Использование неподходящего вкладыша подшипника.
  • Использованы старые болты головки подшипника или неправильный момент затяжки.
  • Слишком мало смазки при вводе в эксплуатацию, потому что масляная система не заполнена и не сжимается.
  • Крышки подшипников шатуна / коренного подшипника были перемешаны или зафиксированы криво.
  • Размер отверстия подшипника картера внутри коленчатого вала не проверялся и не ремонтировался после повреждения.
  • Масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор не менялись вовремя.
  • Если подшипник поврежден, стружка, остающаяся в масляном контуре двигателя, также может вызвать поломку коленчатого вала.

Как продлить срок службы коленчатого вала?
  • Правильный уход за подшипниками двигателя.
  • Правильная смазка различных частей коленчатого вала.
  • Не допускайте смешивания моторного масла с топливом или охлаждающей жидкостью.
  • Соответствующая подача масла к двигателю в соответствии с инструкциями производителя.
  • Избегайте использования масла с мусором и другими загрязнениями.
  • Не допускайте перегрева двигателя.
  • Текущее обслуживание и осмотр двигателя.
  • Используйте коленчатый вал из отличного и качественного материала.
  • Своевременно меняйте масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор.
  • Тщательно проверьте вал перед его установкой.
  • Предотвратить механическую перегрузку коленчатого вала из-за гидроудара, ненормального сгорания и т. Д.

Каковы причины разбалансировки коленчатого вала?

Ниже приведены важные причины дисбаланса кривошипа:

  • Возвратно-поступательное движение поршня внутри камеры сгорания.
  • Из-за скручивания и скручивания коленчатого вала.
  • Пожар или взрыв картера
  • Из-за рабочего хода. Потому что после завершения рабочего такта в двигателе поршень прикладывает рывковое усилие к коленчатому валу, чтобы вращать его еще больше.
  • Посадка корабля на мель

Как ломается коленчатый вал?

Существует механическое понятие под названием усталость . Это означает, что материал может выйти из строя из-за повторяющейся нагрузки.Каждый раз, когда коленчатые валы вращаются, обратные нагрузки вызывают небольшой прогиб вала. Это очень похоже на то, как можно сломать вешалку для одежды или проволоку, просто отогнув ее на четверть, может, десяток раз, и проволока порвется.

Изгиб коленчатого вала намного меньше, поэтому для его поломки требуются миллионы циклов, но режим отказа такой же, как у плечиков. Теперь, если подшипник, поддерживающий коленчатый вал, выходит из строя из-за недостатка смазки, смещение отклонения за один оборот резко увеличивается, так что выход из строя может произойти очень быстро.

Другая причина неисправности заключается в том, что несбалансированный маховик / гидротрансформатор или смещенная трансмиссия будут первыми в списке поломок задней части коленчатого вала. Еще одной вероятной причиной может быть скачок напряжения (зарубка в мелко отшлифованной поверхности) в радиусе рядом с шейкой подшипника. Неровность может превратиться в трещину, которая быстро разрастется.

Что такое распредвал?

Распределительный вал, расположенный в верхней части двигателя. Это важный компонент клапанного механизма двигателя, позволяющий воздуху и топливу попадать в камеру сгорания и позволять газам выходить после сгорания.

Последние двигатели внутреннего сгорания могут иметь до четырех распредвалов (или двух распредвалов). Каждый цилиндр имеет четыре клапана (два впускных и два выпускных). На каждом клапане настраивается только один распределительный вал.

Читайте также: Работа распредвала

Распредвал против коленчатого вала

Основное различие между коленчатым валом и распределительным валом приведено ниже:

Коленчатый вал Распределительный вал
Он изготовлен путем ковки из легированной стали. Изготовлен методом литья из стали или чугуна.
Этот вал есть как в 2-тактных, так и в 4-тактных двигателях. Двухтактный двигатель не имеет распределительного вала. Этот вал используется только в 4-тактном двигателе.
Он установлен внутри цилиндра Этот вал устанавливается на головку цилиндра.
Коленчатый вал приводится в движение поршнем через шатун. Распределительный вал получает движение или усилие от шатуна.
Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение. Распределительный вал используется для закрытия и открытия всасывающего клапана и выпускного клапана в соответствии с движением поршня.
Поршень двигателя вращает его через шатун. Ремень ГРМ вращает распределительный вал, который соединен с коленчатым валом.
Имеет большой вес. Имеет небольшой вес.
Коленчатый вал дороже распредвала. Распределительный вал дешевый.
Этот вал имеет масляное отверстие, коренной подшипник шейки кривошипа и шатун. Этот вал имеет встроенную шестерню и кулачки.
В случае 4-тактного двигателя он вращается два раза, чтобы завершить энергетический цикл. В 4-тактном двигателе он вращается только один раз, чтобы завершить рабочий цикл.

Применения коленчатого вала
  1. Коленчатый вал управляет движениями всех клапанов для процессов всасывания, сжатия, зажигания, расширения и выпуска двигателя внутреннего сгорания в правильное время цикла.Это отличная функция.
  2. Он собирает вращательное движение шатунами и передает его на маховик.
  3. Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение, чтобы он мог перемещаться к колесам автомобиля.

Раздел часто задаваемых вопросов

Кто изобрел коленчатый вал?

Коленчатый вал был изобретен аль-Джазари в 1206.

Какие бывают типы коленчатых валов?

Коленчатый вал бывает следующих основных типов:

  1. Заготовка коленчатого вала
  2. Коленчатый вал литой
  3. Кованый коленчатый вал
  4. Цельный цельный вал
  5. Полностью собранный вал
  6. Сварные валы
  7. Полуавтоматический вал

Есть ли двигатель, работающий без коленчатого вала?

Есть два типа двигателей

  1. Двигатель Ванкеля
  2. Поршневой двигатель

Поршневые двигатели сконструированы таким образом, что они не могут работать без поршня и коленчатого вала.В то время как двигатель Ванкеля работает с помощью ротора; и ему не нужен поршень и коленчатый вал.

Коленчатый вал поворачивает распредвал?

Коленчатый вал соединен с распределительным валом через цепь или зубчатую передачу. Кривошип передает свое движение распределительному валу через эту зубчатую передачу. Поскольку распределительный вал получает вращательное движение от коленчатого вала, он использует это движение для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

У какого двигателя нет распредвала?

Двухтактный двигатель не имеет распредвала.Единственный четырехтактный двигатель использует его для открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов.

Как завести машину с неисправным датчиком коленвала?

Убедитесь, что зажигание включено, только когда горит свет двигателя, а другие показания минимальны.

Если ваше транспортное средство останавливается один или два раза или вы сталкиваетесь с рывками при ускорении после запуска транспортного средства, вы можете двигаться, но вам нужно отнести его в мастерскую. Если проблема более серьезна, вождение может привести к серьезному повреждению двигателя, что может увеличить расходы на ремонт.

Поэтому, если датчик коленчатого вала вашего автомобиля поврежден, вы должны заменить или отремонтировать его как можно скорее, чтобы ваш двигатель работал безупречно.

На каком механизме работает коленчатый вал?

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме.

Сколько коленчатых валов в v8?

Почти 99% двигателей V8 имеют только один коленчатый вал.

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

ЧТО ТАКОЕ КОЛЕНВАЛ И В ЧЕМ ЕГО РАБОТАЕТ? | MTA Queensland

Коленчатый вал — это компонент двигателя, который преобразует вертикальное движение поршней во вращательное движение, необходимое для движения транспортного средства.Энергия вращающегося коленчатого вала передается через маховик и систему трансмиссии, затем через карданный вал (на автомобилях с задним приводом) или трансмиссию (на автомобили с передним приводом) и на ведущие колеса, которые приводят в движение автомобиль.

Коленчатый вал — это усиленная деталь комплекта, обычно сделанная из стали или железа, которая находится в нижней части двигателя. Он соединен с основанием поршней через шатуны, которые прикрепляются к кривошипным штифтам в точках, которые зигзагообразно смещены от осевой линии коленчатого вала.Эта установка — это то, что позволяет вертикальному движению поршней вращать коленчатый вал и создавать энергию вращения.

Хотя коленчатый вал отвечает за создание этой энергии вращения, он выполняет другие задачи. На конце коленчатого вала напротив маховика находится шкив, к которому крепится приводной ремень. Этот приводной ремень подпитывает движение коленчатого вала и приводит в действие различные компоненты, расположенные в передней части двигателя, включая генератор переменного тока (который обеспечивает электроэнергию при движении автомобиля), компрессор кондиционера и насос гидроусилителя рулевого управления, среди прочего. .

Движение коленчатого вала также напрямую связано с подачей топлива и воздуха в цилиндры через его соединение с распределительным валом через ремень привода ГРМ . Синхронизация движения коленчатого и распределительного валов имеет решающее значение для работы двигателя.

Что может пойти не так?

Коленчатый вал тяжелый и чрезвычайно прочный, и маловероятно, что он сломается или треснет, если на него не будут воздействовать самые экстремальные силы и давление.Однако это может произойти, и если это произойдет, автомобиль никуда не поедет и может потребоваться полный демонтаж и осмотр двигателя, возможно, даже замена двигателя,

Более вероятно, что произойдет отказ периферийных компонентов, критических для работы коленчатого вала. Эти неисправные детали также могут привести к серьезным повреждениям, но их можно отремонтировать или заменить, если проблема будет обнаружена достаточно рано.

УПЛОТНЕНИЕ КОЛЕНВАЛА: Как и для всех движущихся частей двигателя, для обеспечения плавной работы коленчатого вала требуется смазка.Если уплотнение коленчатого вала треснет или сломается, масло может вытечь, и, если его не устранить, возникающие в результате трение и нагрев могут погнуться и серьезно повредить коленчатый вал.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ БАЛАНСИР: Этот компонент находится на конце шкива коленчатого вала и предназначен для поглощения вибрации двигателя. В случае его выхода из строя, как следствие, усиление вибрации и тряски может привести к повреждению коленчатого вала и других прикрепленных к нему компонентов.

ДАТЧИК КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА: Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое системой управления двигателем транспортного средства для контроля положения и частоты вращения коленчатого вала.Система использует эти данные, чтобы определить, когда произвести искру для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре. Если датчик коленчатого вала неисправен, может возникнуть затруднение при запуске двигателя или он может не запуститься вообще.

ПОДШИПНИКИ: Подшипники коленчатого вала позволяют коленчатому валу плавно перемещаться и вращаться, уменьшая трение между ним и неподвижным блоком двигателя над ним, который содержит поршни. Если эти подшипники выходят из строя — они могут быть повреждены грязью и мусором, загрязняющими смазочное масло, или когда утечка оставила систему без достаточного количества масла — тогда давление и трение могут возрасти до такой степени, что может произойти серьезное повреждение.

Игнорирование всех этих проблем приведет к катастрофическому повреждению двигателя. Если коленчатый вал не сбалансирован правильно, если подшипники выходят из строя или вибрация слишком велика, то повреждение может распространяться не только от коленчатого вала, но и через двигатель на шатуны, поршни, клапаны. . . короче катастрофа.

СИМПТОМЫ И РАСХОДЫ

На что следует обращать внимание, — это неравномерная работа, стук двигателя, пропуски зажигания в двигателе, низкие показания давления масла, периодическая остановка двигателя и повышенная вибрация, ощущаемая в автомобиле.Все это может указывать на проблему с системой коленчатого вала.

Если проблема в коленчатом валу, то стоимость может быть высокой. Замена коленчатого вала — это серьезный ремонт, требующий полного рабочего дня квалифицированного механика или более. Если проблема связана с периферийным компонентом, время и затраты будут меньше. Чтобы обеспечить менее дорогое решение, нельзя игнорировать упомянутые выше симптомы. Квалифицированный механик сможет диагностировать и отследить точную проблему, а также убедиться, что любой ремонт или замена произведены правильно.

9 января 2020

Что такое коленчатый вал? — Дом

15 ноября, 2019

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал представляет собой вращающийся вал, который (вместе с шатунами) преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение. Коленчатые валы обычно используются в двигателях внутреннего сгорания и состоят из ряда кривошипов и кривошипов, к которым прикреплены шатуны.

Коленчатый вал вращается внутри блока цилиндров за счет использования коренных подшипников, а шейки кривошипа вращаются внутри шатунов с помощью шатунных подшипников.Коленчатые валы обычно изготавливаются из металла, при этом большинство современных коленчатых валов изготавливается из кованой стали.

Типы коленчатого вала

В двигателе можно использовать три разных типа кривошипов.
1. Литые кривошипы
Эти типы кривошипов существуют уже давно и используются во многих дизельных и бензиновых двигателях. Как следует из названия, они сделаны из ковкого чугуна в процессе литья.
Они довольно дешевы в изготовлении и отлично работают, поэтому их часто выбирают производители.
Плоский кривошип — это такой кривошип, у которого шейки разнесены на 180 градусов, что является обычным для всех четырехрядных двигателей. В то время как кривошипно-шатунный механизм, с другой стороны, требует модуля из нескольких частей, потому что шейки и противовесы не симметричны.
Литые кривошипы можно закалить в пламени для повышения износостойкости в определенных областях.

2. Кованые кривошипы
Это более прочный коленчатый вал, чем литой кривошип. Они чаще встречаются в двигателях с более высокими нагрузками и входят в стандартную комплектацию некоторых двигателей 16v.
Кованый шатун сделан совершенно по-другому. Набор штампов обрабатывается примерно по форме кривошипа.
Эти штампы подходят для работы в очень большом гидравлическом прессе с усилием зажима в несколько тонн. Горячий стержень из высококачественной легированной стали помещается на нижнюю матрицу, и матрицы закрываются.
Когда штампы закрываются, металл очень плотно прижимается. В этом случае материал уплотняется и выравнивается лучше, чем в процессе литья.
Шатуны этого типа также закалены, как и литые, но с использованием индукционной закалки.

3. Кривошипы для заготовок

Кривошипы

Billet — лучший тип кривошипа, который может быть в вашем двигателе, если вы хотите получить от него максимум. Сталь
4340 обычно используется для изготовления кривошипов такого типа. Он содержит среди других элементов никель, хром, алюминий и молибден.
Эти кривошипы популярны из-за минимального времени обработки коленчатого вала. Также они требуют минимальной балансировки из-за однородного состава материала.

Ссылка Ссылка:

https: // en.wikipedia.org/wiki/Crankshaft
https://engihub.com/crankshaft-of-internal-combustion-engine/

Автозапчасть | Что такое коленчатый вал?

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

Итак, что же такое коленчатый вал?

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

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

Какие части коленчатого вала?

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

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

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

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

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

Вот как работает коленчатый вал:

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

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

Удерживает маховик на месте

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

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

Приводит в движение и связывает другие части двигателя

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

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

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

История коленчатого вала

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

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

Кривошипный механизм

Династия Хань между 202 годом до н. Э.В 220 г. н.э. появились ручные кривошипы. Шатуны широко использовались в сельском хозяйстве и промышленности, но, что любопытно, не использовались для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот.

Между тем, исследование Римской империи показало, что кривошипы различных форм были разработаны и использовались для выполнения различных задач в период с -го по 90-е годы по 6-й века. В 5 -х годах века кельтиберы использовали навесную ручку ручной мельницы, которая работала как кривошип.

В средневековой Европе на ранних работах, датируемых периодом между 10 и 13 веками, были изображены кривошипы, используемые во вращающихся колесах. В 15, 90–189-х годах -го века в арбалете использовались коленчатые реечные механизмы, называемые кранкинсами, для приложения большей силы. Примерно в то же время в текстильной промышленности использовались кривошипные барабаны для наматывания мотков пряжи.

Коленчатый вал

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

Кривошип, однако, не поддерживал полное вращение и требовал доработки, чтобы он мог полностью работать как коленчатый вал. Арабский инженер Аль Джазари рассказал о системе кривошипа и шатуна в двух своих водоподъемных машинах, и историк Дональд Хилл признает его изобретение коленчатого вала.

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

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

По мере того, как Европа вступала в период промышленного развития, конструкции машин, в которых использовались кривошипные шатуны и шатуны, стали популярными и широко распространенными.

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

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

Сэм О

Простое объяснение распределительных и коленчатых валов

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

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

Распредвал

Распредвалы изготавливаются из чугуна или стали и чаще всего встречаются в головке двигателя, расположенной над цилиндрами.Обычно их можно найти в двух ориентациях:

SOHC (одинарный верхний кулачок)
DOHC (двойной верхний кулачок)

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

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

Привод распределительного вала осуществляется посредством ремня газораспределительного механизма (или ремня газораспределительного механизма), который синхронизируется с движением коленчатого вала.Это означает, что время открытия клапанов совпадает с циклом двигателя, что позволяет избежать повреждения клапана или цилиндра из-за рассинхронизации.

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

5 МБ

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

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

Коленчатые валы

Красивый коленвал от W16 Veyron

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

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

5 МБ

Коленчатый вал от четырехцилиндрового двигателя в действии

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

A DOHC и коленчатый вал в своих положениях

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

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

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *