Коленвал. Устройство и виды
17 июля 2019 В двигателе все детали одинаково нужны и важны. При поломке хотя бы одной запчасти весь мотор выходит из строя. Сегодня мы разберем подробно коленчатый вал, который преобразует возвратно-поступательные движения шатунов и поршней во вращательные.
Устройство
Коленвал состоит из:
- колен;
- коренных и шатунных шееек;
- щек.
Ось коленчатого вала – это коренные шейки, которые проходят ровно по центру. Шатунные шейки исполняют роль крепления и приема давления от шатунов. Шатунные шейки смещены по отношению оси вала и держатся с помощью щек.
Шатунных шеек по количеству столько же, сколько и цилиндров. Но во многих V-образных моторах на 1 шейку опираются 2 цилиндра. Так же можно встретить, когда V-образные двигатели имеют коленвал, в котором на 1 шатун рассчитана 1 шейка, но соединенные шейки тогда сдвинуты на 18 градусов по отношению друг к другу.
Что же касается щек, то они обладают несколькими функциями: соединяют шейки и являются противовесом, чтобы уравновесить шатуны и шатунные шейки. Если противовеса не было бы, то появлялась бы вибрация, а у высокооборотных ДВС, это верный признак указывающий на возможность выхода из строя мотора.
В коленчатом вале основная нагрузка распределяется на щеки и на места соединения шеек. Чтобы распределение было равномерным, данные отрезки изготавливаются галтелью – переход в виде закругленной формы от шейки к щеке.
В результате правильное расположение щек и шеек в коленвале обеспечивает эффективную работу возвратно-поступательного движения во вращательное: уравновешивает ДВС, противостоит изгибающим нагрузкам и предотвращает появление колебаний и вибраций.
Полноопорные и неполноопорные коленвалы
Коренные шейки по размеру больше шатунных, и они служат как осью, так и опорой КШМ (кривошипно-шатунного механизма). Нагрузка передается мотору от коленвала через коренные шейки, они же опираются на коренные подшипники в картере двигателя.
Коленвал делится на 2 вида по типу опоры:
- Полноопорный. В нем шеек коренных на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек.
- Неполноопорный. Коренных шеек меньше, чем шатунных, но по бокам щеки может быть 2 смещенных на конкретный угол шатунных шейки.
Простая конструкция неполноопорного коленвала, а также меньшее количество точек опоры говорит о высокой степени жесткости и прочности, соответственно и тяжести. Именно поэтому в XXI веке чаще используют полноопорные коленвалы, пусть сложнее в производстве, но на выходе легкие и надежные.
Смазка коленвала и других деталей КШМ
Смазка запчастей коленвала очень важна: для опоры коренных шеек и шатунов на шатунные шейки применяют подшипники скольжения (вкладыши), а они не могут правильно функционировать без постоянной смазки.
Чтобы масло поступало к запчастям, внутри коленчатого вала есть каналы. Благодаря давлению, смазочный материал поступает к подшипникам равномерно.
Взаимодействие коленвала совместно с другими запчастями
Нагрузка подается на коленчатый вал через шатуны, тем самым переводя в крутящий момент. Этот самый момент проходит через заднюю часть вала (хвостовик) к маховику и потом к трансмиссии. Через переднюю часть вала (носок) крутящий момент переходит на вал газораспределительного механизма и другие системы двигателя.
Зачастую на носке имеется гаситель колебаний. Это простое устройство состоит из 2 дисков, резиновой прокладки, соединительных пружин и упругого материала, такого как, например, силиконовая жидкость. Такой гаситель при работе мотора уменьшает крутильные колебания вала, что минимизирует риски повреждения.
Производство и материал
Во время работы на коленвал подается большая нагрузка. Для дизельных моторов производят цельной коленчатый вал. А вот сборные коленвалы на практике оказались несостоятельны для высокооборотных моторов, и поэтому их почти не применяют.
В качестве материала изготовления используют сталь или чугун. Коленвал из чугуна выполняют методом отливки, а из стали методом ковки или штамповки. Затем чугунные и стальные коленчатые валы механически обрабатывают, чтобы достичь нужных параметров – балансировка, чистота поверхности и т.д.
Автозапчасти для двигателя и его узлов вы найдете на нашем сайте в разделе «Категория запчастей».
Что такое подшипники скольжения
Для лучшего понимания того, почему вкладыши в двигателе нужно затягивать с определенным моментом, давайте взглянем на функции и назначение указанных элементов. Начнем с того, что указанные подшипники скольжения взаимодействуют с одной из самых важных деталей любого ДВС — коленчатым валом. Если коротко, возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение именно благодаря шатунам и коленвалу. В результате появляется крутящий момент, который в итоге передается на колеса автомашины.
Коленчатый вал вращается постоянно, имеет сложную форму, испытывает значительные нагрузки и является дорогостоящей деталью. Для максимального увеличения срока службы элемента в конструкции КШМ применяются шатунные и коренные вкладыши. С учетом того, что коленвал вращается, а также ряда других особенностей, для данной детали создаются такие условия, которые минимизируют износ.
Другими словами, инженеры отказались от решения установить обычные шариковые подшипники или подшипники роликового типа в данном случае, заменив их на коренные и шатунные подшипники скольжения. Коренные подшипники используются для коренных шеек коленчатого вала. Вкладыши шатунов устанавливаются в месте сопряжения шатуна с шейкой коленвала. Зачастую коренные и шатунные подшипники скольжения выполнены по одинаковому принципу и отличаются только внутренним диаметром.
Статья в тему: Реле стартера ВАЗ 2114 – изучаем устройство поближе!
Для изготовления вкладышей используются более мягкие материалы по сравнению с теми, из которых изготовлен сам коленвал. Также вкладыши дополнительно покрывают антифрикционным слоем. В место, где вкладыш сопряжен с шейкой коленвала, под давлением подается смазочный материал (моторное масло). Указанное давление обеспечивает маслонасос системы смазки двигателя
При этом особенно важно, чтобы между шейкой коленвала и подшипником скольжения был необходимый зазор. От величины зазора будет зависеть качество смазывания трущейся пары, а также показатель давления моторного масла в смазочной системе двигателя
Если зазор будет увеличен, тогда происходит снижение давления смазки. В результате происходит быстрый износ шеек коленвала, а также страдают другие нагруженные узлы в устройстве ДВС. Параллельно с этим в двигателе появляется стук.
Добавим, что низкий показатель давления масла (в случае отсутствия других причин) является признаком того, что нужно шлифовать коленвал, а сами вкладыши двигателя необходимо менять с учетом ремонтного размера. Для ремонтных вкладышей предусмотрено увеличение толщины на величину 0.25 мм. Как правило, ремонтных размеров 4. Это значит, что диаметр ремонтного вкладыша в последнем размере будет на 1 мм. меньше по сравнению со стандартным.
Сами подшипники скольжения состоят из двух половин, в которых выполнены специальные замки для правильной установки. Главной задачей является то, чтобы между шейкой вала и вкладышем образовался зазор, который рекомендуется изготовителем двигателя.
Как правило, для замеров шейки используется микрометр, внутренний диаметр шатунных вкладышей промеряется нутромером после сборки на шатуне. Также для замеров можно использовать контрольные полосы бумаги, используется медная фольга или контрольная пластиковая проволока. Зазор на минимальной отметке для трущихся пар должен быть 0. 025 мм. Увеличение зазора до показателя 0.08 мм является поводом к тому, чтобы расточить коленвал до следующего ремонтного размера
Статья в тему: Перепрессовка коленвала – как не наделать глупостей?
Отметим, что в некоторых случаях вкладыши просто меняются на новые без расточки шеек коленвала. Другими словами, удается обойтись только заменой вкладышей и получить нужный зазор без шлифовки
Обратите внимание, опытные специалисты не рекомендуют такой вид ремонта. Дело в том, что ресурс деталей в месте сопряжения сильно сокращается даже при учете того, что зазор в трущейся паре соответствует норме
Причиной считаются микродефекты, которые все равно остаются на поверхности шейки вала в случае отказа от шлифовки.
Обработка коленвала
Коленвалы ДВС в процессе изготовления подвергаются механической и химико-термической обработкам. Так как коленчатый вал двигателей — это сложное устройство с высокой точностью, оно делается с высокими квалитетами только на заводах. Механобработка вала, в основном, понятна многим — это изменение формы по заданным параметрам.
Химическая обработка коленвалов — это закалка током высокой частоты (ТВЧ), азотирование, закалка поверхностного слоя. Изношенные азотированные валы не шлифуют, они подлежат замене. Благодаря всем этим хим и термическим обработкам повышается прочность и износоустойчивость.
Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка
Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.
В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:
- полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
- неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.
Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.
Основные элементы КВ
К основным элементам относятся:
- Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
- Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
- Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
- Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
- Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
- Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.
Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками. Они не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.
Свободное вращение коленчатого вала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем.
Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).
Материалы для изготовления
Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.
У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.
Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.
Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.
- Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
- Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
- Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.
Конструктивные особенности
Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.
Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.
Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.
А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.
Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.
И до скорой встречи.
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.
Какие функции выполняет каждая из деталей коленчатого вала
Итак, коренная шейка – это опора, которая расположена в коренном подшипнике, размещенном в картере двигателя. Шатунная шейка соединяет коленвал с шатунами. С помощью масляных каналов осуществляется смазывание шатунных подшипников. Щеки нужны для связи коренных и шатунных шеек. Носок – это фронтальная часть вала, где закреплено зубчатое колесо или шкив, нужный для контроля мощности привода газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов и систем.
Хвостовик – тыльная часть вала, соединяющаяся с маховиком для контроля основной части мощности. Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от сил инерции.
Принимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, которые передаются шатунами, и преобразует их в крутящий момент, обеспечивает движений поршней во время пуска двигателя. Изготавливается коленчатый вал из среднеуглеродистых легированных сталей и литьем из чугуна модифицированного магнием.
Форма коленвала будет определена числом и расположением цилиндров, а также порядком работы и тактностью двигателя. Обычно применяются полноопорные , потому как шатунные шейки располагаются между коренными. Поверхностный слой подвергается закалке на глубину 4 мм для повышения износостойкости.
Коленчатый вал – стальной, изготовлен методом горячей штамповки. Все поверхности вала азотированы и глубина азотированного слоя не менее 0,35 мм. Коленчатый вал имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки. На шатунных шейках установлены шатуны (по два на каждую). Коренные и шатунные шейки в процессе работы смазываются маслом под давлением. Масло подается к коренным опорам, а затем, по наклонным каналам к шатунным шейкам. В шатунных шейках есть закрытые заглушками внутренние полости, где масло подвергается дополнительной центробежной очистке.
Для уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников от инерционных сил движущихся масс поршней и шатунов и неуравновешенных центробежных сил на щеках коленчатого вала установлены противовесы, в сборе с которыми вал балансируется. Кроме того, в систему уравновешивания входят две выносные массы, одна из которых выполнена в виде выемки на маховике, закрепленном на заднем конце коленчатого вала, другая представляет собой противовес, установленный на переднем конце коленчатого вала.
Осевая фиксация вала осуществляется четырьмя бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры. Для предохранения от проворачивания нижние полукольца своими пазами входят в штифты, запрессованные в крышку заднего коренного подшипника.
Носок и хвостовик коленчатого вала уплотняются резиновыми самоподжимными манжетами.
На передний конец коленчатого вала напрессована шестерня коленчатого вала и передний противовес, закрепленный гайкой момент затяжки 176,4 — 294 Нм (18 — 30 кгс·м).
Коленчатый вал двигателей ЯМЗ-238БЕ2, ЯМЗ-238ДЕ2 имеет конус на переднем конце. На конус устанавливается ступица, на которой закрепляются жидкостный гаситель крутильных колебаний и шкив. При ремонте двигателя следует помнить, что удары и вмятины на гасителе крутильных колебаний выводят его из строя, что неизбежно приведет к поломке коленчатого вала. Хранить и транспортировать гаситель следует только в специальной таре в вертикальном положении.
На двигатели ЯМЗ-238БЕ, ЯМЗ-238ДЕ устанавливается коленчатый вал 238БЕ-1005009 (маркировка 238Н-1005015-У), а на двигатели ЯМЗ-238БЕ2, ЯМЗ-238ДЕ2 — коленчатый вал 238ДК-1005009-30 (маркировка 238ДК-1005015-30).
Маркируется коленчатый вал в поковке на 5-й щеке.
Шейки коленчатого вала могут быть двух номинальных размеров и поэтому возможны следующие варианты маркировки и применение соответствующих им вкладышей.
Маркировка коленчатого вала | 238ДК – 1005015-30 238Н – 1005015-У | 238ДК – 1005015-30 Ш1 238Н – 1005015-У Ш1 | 238ДК – 1005015-30 К1 238Н – 1005015-У К1 | 238ДК – 1005015-30 Ш1К1 1005015-У Ш1К1 |
коренных | ||||
Маркировка коренных вкладышей | 236-1005170-В Р1 236-1005171-В Р1 | 236-1005170-В Р1 236-1005171-В Р1 | ||
коренного вкладыша, мм | ||||
шатунных | ||||
Маркировка шатунного вкладыша | Р1 236-1004058-В | 236-1004058-В Р1 | ||
шатунного вкладыша, мм |
Примечание: Буквы «ДК», «Н», «У», «Ш», «К» и цифры «30», «1» клеймятся при маркировке ударным способом.
Изготавливается либо из чугуна, либо из легированной стали, оба материала довольно прочные, но дефекты все же со временем возникают, и как раз для их устранения нужны ремонтные размеры коленвалов. Это своеобразные допуски, до которых можно уменьшить толщину шеек без сильного ущерба для прочности детали. И, поскольку шейки обычно взаимодействуют с подшипниками, для последних предусмотрены вкладыши с ремонтным уменьшением.
Устройство коленвала
Коленчатый вал — ключевой узел кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Благодаря коленвалу возвратно-поступательные движения поршней преобразуются в механическое вращение. Суть коленвала — это кривошип, который совершает вращательные движения вокруг одной неподвижной оси. Удвоенный радиус кривошипа равен длине хода поршня. Шатунные шейки расположены под такими углами, что цилиндры работают попарно, но немного опережают друг друга. По такому принципу устроен коленчатый вал.
Кривошипно-шатунный механизм
Изготавливают коленвалы из высокопрочных сталей или чугуна методом литья, ковки, механической обработки. По причине высокой степени сжатия к коленвалу дизельного двигателя предъявляют более высокие требования по прочности. В остальном коленвал дизеля по строению не отличается от вала бензинового двигателя. Коленчатый вал из стали, особенно выточенный на станке, имеет высокую стоимость, поэтому чугунные коленвалы получили более широкое распространение.
Изготовление коленвала из стали на токарно-фрейзерном станке
Коленчатый вал состоит из плоских проточенных пластин с противовесами (так называемых «щек»), которые соединены между собой «шейками». Противовесы необходимы, чтобы гасить возвратно-поступательные движения поршней и стабилизировать вращение вала.
Кривошипно-шатунный механизм с дополнительным блоком балансиров В V-образных и W-образных двигателях шатуны из противоположных цилиндров давят на соединенные между собой шейки. Это позволяет обеспечить более равномерную работу двигателя, уменьшить его габариты. В рядных двигателях каждый шатун закреплен на отдельной шейке с балансирами.
Кривошипно-шатунный механизм рядного четырехцилиндрового двигателя со стандартными шейками и балансирами
Коленчатый вал двигателя V6 c раздвоенной смежной шатунной шейкой
Шейки коленвала имеют цилиндрическую форму с шлифованной поверхностью. По оси вала располагаются коренные шейки, по оси шатунов — «шатунные шейки». Трущиеся пары коленвала, как правило, устанавливаются на подшипниках скольжения. Для предотвращения продольных смещений вала предусмотрены опорные подшипники, их также называют полукольца коленвала.
Коленчатый вал расположен в блоке цилиндров в ответных посадочных местах «постели коленвала». На коленчатом валу расположен хвостовик для крепежа звездочки привода ГРМ, шкива генератора и водяной помпы. На обратной части вала закреплен фланец для крепежа маховика. Во фланце устанавливается подшипник качения, в него заходит первичный вал КПП. Внутри коленчатых валов расположены каналы для принудительной смазки вкладышей шеек, шатунов и цилиндропоршневой группы. Конструктивное исполнение коленчатых валов зависит от компоновки цилиндров, их количества. На коленвал могут устанавливаться ведущие шестерни для различного оборудования, например, маслонасоса.
Устройство коленвала
Виды дефектов постелей коленвала
На коленчатом вале часто встречается дефект цилиндрических поверхностей (элипсность) – для обнаружения дефекта следует измерять форму поперечного сечения и сравнить с номинальными размерами. При замерах обнаруживается, что в направлении, совпадающем с направлением перемещения поршней, происходит увеличение диаметров всех отверстий в сравнении с номинальным значением. Деформации подвергаются коренные крышки.
Износ постелей коленчатого вала мы рассматриваем на примере двигателя с чугунным блоком. У двигателей с блоками цилиндров из других более легких сплавов после аналогичного пробега в 300 тысяч километров наблюдается другая картина. В таком случае обычно отверстия постелей увеличиваются в размерах, что приводит к их эллипсности. Для определения отклонений мы делаем замеры в плоскости разъема опоры и такие же замеры перпендикулярно ей, после чего получаем разность диаметров, которая равна до 0,05 мм.
Причиной эллипсности постелей коленвала может быть нарушение нормальной смазки коренных подшипников. Нарушение смазки приводит к повышению температуры в месте контакта шейки коленвала и вкладыша, в последствие нагревается и постель коленвала. Вследствие ослабления элементов опор вала (болтов, крышек), наблюдается нарушение геометрии отверстия.
Повышение температуры сопровождается расплавлением антфрикционного слоя, что может привести к прихвату вкладыша. Прихват вкладыша (проворачивание вкладыша) вызывает сильный износ опорных поверхностей. Как следствие одна из опор, с худшими условиями смазки, получает сильные повреждения.
Виды
Что же касается разновидностей распределительных валов двигателя, то их классифицируют в зависимости от расположения и количества на двигателе внутреннего сгорания. Распредвал является ключевым компонентом газораспределительного механизма и всего двигателя. В зависимости от того, как располагается этот элемент, выделяют 2 варианта:
- с нижним расположением;
- с верхним размещением.
Отсюда и разделение моторов внутреннего сгорания с верхним и нижним распредвалов. Когда-то нижнее расположение считалось лучшим и самым оптимальным для автомобильных двигателей. Но они были актуальными до 50-х годов прошлого века. Именно тогда все моторы создавались нижнеклапанного типа. Потому и распределительный вал находился снизу силовой установки. Тарелки клапанов размещались так, что они смотрели вверх. Подобная схема изготовления моторов объяснялась тем, что это проще и дешевле в плане производства. При этом страдал фактор производительности, о чём инженеры догадались несколько позже, когда появился новый вариант размещения распределительного вала. Учитывая объективные недостатки, от старой схемы с нижним расположением постепенно начали отказываться. Ему на смену пришла уже классическая и привычная схема с головкой блока цилиндров и установленными в ней клапанами и распределительным валом. Теперь клапана начали открываться вниз, а схема получила верхнее расположение распредвала.
Хотя нельзя отрицать тот факт, что даже на некоторых современных двигателях продолжают использовать нижневальную систему, где клапана располагаются сверху. Только она значительно усовершенствовалась по сравнению с предшественниками, а потому имеет полное право на существование при грамотной реализации. Двигатели с нижним расположением распределительного вала отличаются тем, что здесь дополнительно предусматривается установка специальных штанг. Они применяются для компенсации расстояния, которое имеется между кулачками распредвала и толкателями клапанов, находящихся в головках цилиндров. Даже несмотря на наличие современных нижневальных двигателей внутреннего сгорания, они считаются устаревшей схемой, а потому большинство автопроизводителей уже давно не используют её в производстве своих силовых агрегатов. Такие методы размещения требуют дополнительных мер, они характеризуются внушительными технологическими ограничениями, не позволяют развивать высокие обороты.
Количество валов
Отдельно рассматриваются виды двигателей в зависимости от того, сколько распределительных валов предусмотрено в их конструкции. Если заглянуть в подкапотное пространство современного силового агрегата, можно встретить несколько вариантов:
- Газораспределительные механизмы (ГРМ), оснащённые только одним распредвалом;
- ГРМ, конструкция которых включает пару распределительных валов;
- Двигатели, где используется более 2 распредвалов.
Именно первые два типа двигателей внутреннего сгорания, где газораспределительный механизм включает 1 или 2 распредвала, являются наиболее популярными и распространёнными. Зачастую количество распредвалов зависит напрямую от количества клапанов на цилиндр. Если у двигателя конструкция предусматривает от 3 и более клапанов, которые приходятся на 1 цилиндр, то здесь скорее всего будет использовать двухраспредвальная схема. Несмотря на наличие таких правил и закономерностей, исключения встречаются всегда и везде. Компания Mitsubishi из Японии выпускает модель Lancer, под капотом которого может размещаться рядный четырёхцилиндровый двигатель, именуемый как 4G18. На каждом цилиндре здесь сразу 4 клапана, но распределительный вал используется всего один. А если взять в качестве примера модель гиперкара Veyron производства компании Bugatti, то есть конструкторы предусмотрели сразу 4 распределительных вала на двигателе.
Есть и другие примеры несколько иного подхода к использованию распредвала и его конструкции. Японские инженеры из компании Honda для своей системы под названием VTEC придумали оригинальный ход. Здесь сразу несколько кулачков отвечают за регулировку высоты поднятия только одного клапана. То есть на каждый из клапанов приходится по несколько рабочих кулачков. Инженеры постоянно работают над усовершенствованием систем газораспределения, повышают эффективность работы ГРМ, меняют фазы. Всё это позволяет повысить производительность двигателя, поднять его максимальную скорость, обеспечить лучшее ускорение. При этом не забывают о вопросах экономии топлива.
что это? Устройство коленчатого вала. Фото, видео
Наверное каждый автолюбитель задавался вопросом: что такое коленвал, что он из себя представляет? В данной статье мы дадим ответ на это вопрос.
Усилия, передаваемые поршнями через шатуны, воспринимает коленчатый вал. Затем они преобразуются в крутящий момент. Главные требования к коленчатому валу – это жёсткость и прочность.
Материалом изготовления коленчатого вала является сталь и высокопрочный чугун. Стальные валы куют, а чугунные выливают в изготовленные формы. Поверхности шатунных и коренных шеек обрабатывают термически, придают им прочность, а затем шлифуют.
На коленчатом валу имеется несколько шатунных и коренных шеек. Они соединены между собой щёчками, которые имеют продолжение в противоположную от шейки сторону и создают противовес. В конструкции двигателей некоторых грузовых автомобилей имеются противовесы, крепящиеся к коленчатому валу при помощи болтов. Диаметр коренных шеек всегда больше шатунных. Если посмотреть на коленчатый вал с его торца, и Вы увидите, как шатунные шейки перекрывают коренные, то это означает, что у него очень жёсткая конструкция. Двигатель, в котором поршень имеет короткий ход, сделать перекрытие шеек проще. Коленчатый вал называется полноопорным, если слева и справа от шатунной шейки расположены коренные шейки. При отсутствии с обеих сторон коренных шеек, такой вал называют неполноопорным. Его масса будет увеличенной, он может выдерживать сильные закручивающие и изгибающие нагрузки, а конструкция при этом более жёсткая.
Наибольшее распространение получили полноопорные коленчатые валы. Разборные коленчатые валы в современных двигателях внутреннего сгорания применяют редко. Сопряжение от щёчки к шейке делают по радиусу, потому что в этом месте большое количество напряжений. Образование трещин и дальнейшее разрушение в этом месте в такой конструкции сведены почти на ноль.
Тонкостенные, разъёмные вкладыши используются как подшипники скольжения в шатунных и коренных шейках. Их изготавливают из тонкой стали, на поверхность которой наносят антифрикционный сплав (баббит). С помощью особого выступа они устанавливаются в специальные канавки, что не даёт им проворачиваться в опорах коленчатого вала. Упорные подшипники скольжения удерживают коленчатый вал от осевого смещения.
Технологические отверстия (масляные каналы) просверлены внутри шеек и щёчек коленчатого вала. Моторное масло поступает всё время под давлением, потому что незначительная продолжительность работы коленчатого вала без масла приведёт к его поломке. Он не выдержит нагрузки и заклинит.
Маховик крепится к его задней части. Он выводит кривошипо – шатунный механизм из мёртвых точек, запасает и отдаёт энергию на разных тактах, а также снижает неравномерность работы двигателя в целом. Маховик изготавливают из чугуна, и он имеет форму диска. Масса у него большая. Зубчатый венец напрессован на наружную поверхность маховика. При помощи него электрический стартер при пуске передаёт движение на коленчатый вал. Если на двигателе внутреннего сгорания три и больше поршня, то рабочий ход одновременно начинается в двух или большем количестве цилиндров. Масса маховика на таких двигателях мала, а крутящий момент плавный.
Видео – изготовление коленвала
Крутильные колебания – это непрекращающееся раскручивание и закручивание коленчатого вала. Если произойдёт совпадение частот внешних сил и крутильных колебаний, то последствием этого станет резонанс, который приведёт к поломке коленчатого вала. На старых автомобилях в двигателях коленчатые валы ломались в месте сопряжения коренной шейки со щёчкой. Количество оборотов и высокая жёсткость современных коленчатых валов не подвержены пагубному влиянию резонансных частот. Однако на двигателях имеются гасители крутильных колебаний, снижающие виброактивность коленчатых валов. Шкив коленчатого вала делят на две части, заливают их резиной, центруют, и после этого за счёт внутреннего трения он будет поглощать вибрацию.
В настоящее время огромную популярность приобрели двухмассовые маховики, выполняющие роль гасителей крутильных колебаний.
Также на двигатели внутреннего сгорания устанавливают новейшие тороидные стартер – генераторы, позволяющие ему работать при максимальных нагрузках, при помощи электронного блока управления снижать вибрации и колебания, а также бесшумно производить запуск.
- < Назад
- Вперёд >
