Как делают коленвал


Как изготавливаются коленчатые валы

Каковы основные функции коленчатого вала, конструктивные особенности?

Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленвала, шатуна, крейцкопфа или поршня преобразовывает вращательные движения коленвала в возвратно-поступательное движение крейцкопфа, передает усилия с коленвала на поршень цилиндра.

Коленчатый вал деталь компрессора с самой большой нагрузкой, потому как вся мощность передается от двигателя к шатунам и масляному насосу. Во время работы коленвал испытывает переменные динамические нагрузки, поэтому должен быть достаточно жестким, чтобы обеспечивалась необходимая точность движения перемещающихся частей, также обладать высоким сопротивлением усталости. Важно, чтобы была высокая износостойкость, ведь нередко ремонт двигателя может потребоваться именно из-за поломки коленвала.

Из каких материалов делают автомобильные коленвалы?

Изготовление коленчатых валов производится из высококачественной углеродистой стали марок 40 и 45. Сталь должна обеспечить высокую пластичность и возможность закалки трущихся поверхностей. Поэтому заготовки коленвалов получают при обработке давлением, из-за низких литейных свойств стали. В небольшом производстве коленвалов заготовкой будет – поковка.

Как делают автомобильные коленчатые валы?

Размер и форма поковок зависит от формы и размера готового коленвала. Поковки изготавливаются на мощных парогидравлических прессах. На крупном производстве они изготавливаются горячей штамповкой: предварительная и окончательная штамповка, обрезка обломов на обрезном прессе, горячая плавка в штампах подмолотом.

Также требуется термическая обработка для получения нужного качества материала. Далее штампованные заготовки загружаются в печь при 450 градусах для нормализации – снятия внутренних

Материалы для коленчатого вала

Для изготовления коленчатых валов применяются стали 45, 45А, 40Х, 20Г2 и 50Г. В дизелях, работающих с давлением наддува рк ^ 0,15 Мн/м2 (1,5 кГ/см2), для коленчатых валов используют высоколегированные стали 18ХНМА, 18ХНВА и 40ХНМА с повышенными пределами текучести и прочности.

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Коленвал. Устройство и виды

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:

  1. Полноопорный. В нем шеек коренных на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек.
  2. 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».

Коленвал ДВС | АВТОСТУК.РУ

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, он же коленвал — это однородная деталь (если состоит она из нескольких частей, то это составной вал) сложной формы в виде стержня с коленами, функция которой является преобразование возвратно-поступательного движения в крутящее.

Содержание статьи:

  1. Металл коленвала.
  2. Элементы коленевала.
  3. Назначение коленвала.
  4. Обработка коленвала.

 

Металл коленвала

Коленчатый вал ДВС воспринимает большие нагрузки, поэтому он изготавливается с большим запасом прочности. Материалы для изготовления коленвала следующие:

  • углеродистая сталь;
  • хромомарганцевая сталь;
  • хромоникельмолибденовая сталь;
  • высокопрочный чугун.
Марки стали состава коленвала в порядке распространенности:
  1. Сталь 45. Означает, что в сплаве металла содержится от 0,42 до 0,5 % углерода (С).
  2. Сталь 45Х. Это конструкционный легированный сплав, в котором содержится хром в количестве 1%. Из справочников по ГОСТу хрома содержится в этой марке от 0,8 до 1,1 %.
  3. Сталь 45Г2. Буква Г в шифре стали означает, что содержится марганец (Mn) в количестве 2%.
  4. Сталь 50Г. Этот шифр обозначает, что это марганцевая сталь с содержанием 1% марганца (Mn) и 0,5% углерода (С).

Если в шифре сплава металла содержится более, чем 2,14% углерода (С), то — это чугун.

Марки стали коленвалов дизельных двигателей:
  1. Сталь 40ХНМА.
  2. Сталь 18ХНВА.

 

Элементы коленвала

Коленчатый вал (коленвал) ДВС состоит из:

  1. Коренная шейка.
  2. Шатунная шейка.
  3. Щёки.
  4. Передняя выходная часть вала или, по-другому — носок.
  5. Задняя выходная часть вала, или, по-другому — хвостовик.
  6. Противовесы.

Коренная шейка вала коленчатого вала — это специальное посадочное место для коренного подшипника, на котором сидит и вращается коленвал.

Обозначения рисунка «Коленчатый вал ДВС»:

  1. Фланец маховика.
  2. Противовесы.
  3. Шатунные шейки.
  4. Коренные шейки.
  5. Щека.
  6. Отверстия подвода масла к шейкам.
  7. Противовесы.
  8. Коренная шейка упорного подшипника.
  9. Посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала.
  10. Носок коленчатого вала.

В строении коленвала ДВС имеются коренные шейки, соединяющиеся с шатунныйми шейками посредством щёк. Помимо соединительной функции щек, они еще являются балансирами кривошипно-шатунного механизма, то есть выравнивают вес поршней и шатунов. Благодаря сбалансированному вращению коленвалу, двигатель работает плавно, без рывков.

На коренные и шатунные шейки надеваются подшипники скольжения, называемые вкладышами. Вкладыши тонкостенные располовинчатые из стальной ленты с антифрикционным слоем (то есть, устойчивым к трению).

Шатунная шейка является опорой для шатуна. Самой большой нагрузке в строении коленвала ДВС подвергаются места перехода от шеек к щекам.

Чтобы весь коленчатый вал двигателя не перемещался по оси, не имел осевой люфт, используется упорный подшипник скольжения. Подшипник скольжения удерживающий от перемещения по оси коленвала устанавливается на крайней или средней коренных шейках.

В конструкции шеек и щек коленвала конструкторами предусмотрены специальные отверстия для смазки. Через эти отверстия под давлением подается моторное масло к каждой шейке вала. Коренные шейки обеспечены такой индивидуальной смазкой. Через каналы в щеках, масло подается на шатунные шейки.

Задняя часть коленвала — это хвостовик, обеспечивающий передачу крутящего момента маховику, который закрепляется на хвостовике, а маховик, в свою очередь, передает вращение на коробку переключения передач.

Передняя часть коленвала — это носок. На носке монтируются такие детали:

На носке также монтируется, так называемый гаситель крутящих колебаний. Так как коленвал ДВС постоянно испытывает огромные нагрузки на кручение и излом, на носке необходимо подавлять вибрацию (колебания).

Гаситель вибраций коленвала состоит из двух дисков и растягивающегося элемента (резина, силикон, масляная жидкость, пружина). Вибрация на носке вала уменьшается благодаря гасителю крутильных колебаний.

 

Назначение коленвала

Во всех сложно-технических устройствах происходит возникновение одной одного вида энергии, которая кинематическими схемами преобразуется в другую, например, вращательное — в поступательное, и т.д.

В двигателе ДВС коленчатый вал — это сердце двигателя. Принцип работы коленвала следующий: когда поршень удалился на самое максимальное расстояние — щёки и шатун вытягиваются в одну линию. Далее, в рабочей камере сгорания цилиндра происходит взрыв топливно-воздушной смеси, из-за чего поршень опускается вниз с шатуном. Основание шатуна проворачивается вокруг оси шатунной шейки коленвала, так как шатун сидит на ней. После достижения поворота на 180 градусов, шатун начинает движение вверх и поднимает поршень. Таким образом происходит цикл вращения деталей цилиндро-поршневой группы.

Максимально удаленное и максимально приближенное расстояния от коленвала до поршней называются мертвыми точками, в мертвых точках скорость движения равна нолю.

 

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.

 

Автор публикации

15 Комментарии: 25Публикации: 324Регистрация: 04-03-2016

Коленвал — МОПЕДИСТ.ру - клуб любителей мокиков и мопедов

Закончил я свое "произведение".
Расскажу как его делал.
Как вы поняли речь пойдет о коленвле.
Делал я коленвал с стандартными характеристиками, ход 44 мм, шатун с межцентровым расстоянием 90 мм, от Honda Lead 90, все подошло, только палец НГШ 18 мм, но это не страшно, и ВГШ на сеператоре.
Накосячил я, как всегда, не мало , но обо всем по порядку.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.


Для изготовления щек использовал сталь 40ХН2МА, она достаточно жесткая, на мой взгляд, чтобы щеки не прокаливать. Делал заготовки на токарном станке, блинчики диаметром 85 мм, и толщиной 15 мм, потом на плоско шлифовальном станке шлифовал с двух сторон, до толщины 14 мм. Можно сделать и на токарном станке, но следует обратить внимание на паралельность плоскостей.
Сверлил я все это дело в сваренном состоянии
чтоб все было симметрично. Сверление под коренные цапфы диаметром 16,5 мм, с последующей разверткой (развертка машинная, 17 мм, N1).

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.


После развертки проточил относительно отверстий под коренную цапфу, до диаметра 80 мм.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.


Сверление под балансировочные отверстия диаметром 24 мм. Потом я поставил шайбы и заварил их.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.


Отверстие ВГШ сверлил на 17,5 мм, после доводил китайской разводной разверткой до размера
17,95 мм
Коренные цапфы взял готовые, с старого советского коленвала. Левая была запресована а правая за одно с щекой, обрезал щеку болгаркой, потом протачивал до размера 17,05 мм, под горяче пресовую посадку, левую точно так же.
Теперь о косяках: при сборке обязательно смазывайте сопрягающиеся поверхности маслом!!! Я одну забыл смазать, содрало стружку, пришлось приваривать.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.


При сборке греем щеку до 250 градусов (коричневый цвет чистого метала), смазываем цапфу маслом и пресуем. Обязательно, перед сборкой, протираем фаски мелкой наждачкой, и снимаем все заусенцы. Потом в отверстие под палец НГШ вставляем плотненько втулочку под направляющую зенковки и зенковкой делаем выточку под НГШ диаметром 32 мм.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.


На фото зенковка на 24 мм, но смысл тот же.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.


Палец НГШ пресуется примерно так же,

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.

не следует боятся что нагрев повредит цапфам, говорю Вам как профессиональный термист: даже 285 градусов, за 20 минут, нормально закаленной стали не вредит.
Центровку делал в токарном станке, крутил и смотрел куда ударить, потом снимал, поправлял и снова крутил... и так до 0,01 мм. Отдельно балансировку не делал, как заведу оно покажет, прав я был или нет
Получилось примерно так:

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.

Как работает коленвал - Все подробности

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

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

Для дополнительной путаницы шейки шатунов сокращенно обозначаются как шейки шатунов и также обычно называются шатуны , или цапфы головные . Цапфы стержней соединены с главными шейками посредством полотна .

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

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

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

Детали коленчатого вала

Основные журналы

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

[Схема главной цапфы с подшипниками и отверстиями]

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

Шатунные шейки

шатунные шейки смещены от оси вращения и прикреплены к большие концы шатунов поршней.Как ни странно, их также часто называют шатуны или Шатунные опоры . Подача масла под давлением идет через наклонный масляный канал, просверленный от основной шейки.

В некоторых шатунах просверлено отверстие для масла, позволяющее распылять масло на стенку цилиндра. В этом случае опорные подшипники шатуна будут иметь канавку для подачи масла в шатун.

Смазка коленчатого вала

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

Подать масло к коренному подшипнику скольжения легко: масляные каналы от блока цилиндров ведут к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в корпусе подшипника позволяет маслу достигать шейки.

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

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

Противовесы

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

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

Упорные шайбы коленчатого вала

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

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

Основные сальники

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

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

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

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

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

Схемы коленчатого вала

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

Коленчатый вал V6

Коленчатый вал V6 является в некотором роде специализированным, потому что он требует, чтобы шейки шатуна были разделены для поддержания равномерного интервала зажигания. Это требует, чтобы цапфы стержней были расколоты или раздвинуты, что известно как шплинт или Журнал разъемный дизайн.

Неисправности

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

Изношенные журналы

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

Усталость

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

Модификации и обновления

Шлифовка коленчатого вала

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

Коленчатые валы Stroker

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

Коленчатые валы Stroker

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

Офсетное шлифование

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

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

Как делается коленчатый вал

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

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

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

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

.

Как это работает: Коленвал

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

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

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

ВВЕРХУ: это кривошип с поперечной плоскостью от R1, и вы можете видеть, что поршни не соединены в пару - шатун кривошипа для каждого шатуна смещен относительно предыдущего.

Силы, которые должен выдерживать кривошип, огромны. Как и следовало ожидать, одна из основных сил создается давлением в камере сгорания, которое толкает поршень и шатун вниз, поворачивая кривошип, преодолевая сопротивление липкой шины - скручивающие и изгибающие силы, связанные с этим, огромны.

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

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

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

ВВЕРХУ: Если это выглядит длиннее других шатунов, то это - шестицилиндровый двигатель BMW K1600

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

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

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

.

Что такое коленчатый вал? (с рисунками)

Коленчатый вал расположен в двигателе транспортного средства и преобразует силу, создаваемую поршнями двигателя, движущимися вверх и вниз, в силу, которая перемещает колеса по кругу, чтобы автомобиль мог двигаться вперед. Расположенный внутри двигателя автомобиля, он соединен со всеми поршнями в двигателе и с маховиком. Чтобы понять этот вал, важно понимать, как работают поршни и маховик.

Коленчатый вал преобразует силу, создаваемую поршнями автомобиля.

Двигатель автомобиля производит движение, создавая внутри себя взрывы. Поршни, которые прикреплены к коленчатому валу в двигателе, смещаются вниз из-за взрывов внутри цилиндров. Когда поршни опускаются, коленчатый вал вращается. Поршни соединены с коленчатым валом, чтобы гарантировать, что он движется вместе с ними, и их движения регулируются.

Чтобы решить проблему слишком длинной коленчатого вала, двигатели имеют V-образную форму и вмещают два более коротких вала.

Чтобы помочь сгладить резкие движения, создаваемые движущимися поршнями, маховик прикреплен к концу коленчатого вала. При движении вал вращает маховик круговыми движениями. Насечки на маховике помогают сгладить его движения и соединить его с другими деталями автомобиля, которые поворачивают колеса. Это превращает движение вверх и вниз, создаваемое двигателем, в круговое движение, необходимое для перемещения колес автомобиля.

Чтобы поршни работали должным образом, часть двигателя, называемая распределительным валом, должна вращаться и открывать впускные и выпускные клапаны. Эти клапаны открываются и закрываются, пропуская в цилиндр поток воздуха, необходимый для создания взрыва.Коленчатый вал соединен с распределительным валом и заставляет распределительный вал вращаться вместе с ним. Это гарантирует, что две части двигателя работают вместе и никогда не рассинхронизируются.

Проблемы возникают, когда коленчатый вал слишком длинный, потому что ему нужна дополнительная поддержка, чтобы справиться с давлением в цилиндрах двигателя.Чтобы решить эту проблему, двигатели часто делают V-образной формы с короткими валами вместо того, чтобы использовать прямую форму с длинными. V-образный двигатель имеет два набора цилиндров, по одному с каждой стороны, в то время как прямой двигатель имеет только один набор цилиндров, расположенных в ряд. У двигателя V8, например, будет по четыре цилиндра с каждой стороны вместо того, чтобы пытаться расположить восемь цилиндров по прямой линии.

.

Руководство по устранению прогиба коленчатого вала

Очень важно следить за деформацией коленчатого вала судового двигателя. Это помогает вам определить, когда коленчатый вал вашего двигателя отклоняется в положительную или отрицательную сторону.

В этой статье мы хотели бы вкратце обсудить, что такое коленчатый вал, зачем он нам действительно нужен, а также узнать, как правильно снимать показания.

Определение прогиба коленчатого вала

Во-первых, как мы можем определить прогиб коленчатого вала; Это измерение выполняется на коленчатом валу двигателя путем размещения индикатора часового типа по центру шатунов коленчатого вала.При повороте двигателя по часовой стрелке или против часовой стрелки циферблатный индикатор определяет состояние, показывая показания вертикальной и горизонтальной точек с обеих сторон.

Эти значения можно сравнить с пределами, рекомендованными производителем. Используя движок Wartsila в качестве примера, показанного на изображении ниже, он позволяет вам понять, что нужно делать для снятия показаний.

Кроме того, узнайте больше об общих проблемах с запуском на судовом вспомогательном дизельном двигателе

Положения отклонения коленчатого вала

Мы измеряем отклонение коленчатого вала, чтобы убедиться, что кривошип работает и поддерживает надлежащий баланс.Как вы, возможно, знаете, коленчатый вал двигателя состоит из шейки, шатунной шейки и шатунов; все они поддерживаются коренными подшипниками через журналы. Поэтому во время работы двигателя из-за некоторого трения между подшипниками и шатунной шейкой подшипники изнашиваются и сохраняют дисбаланс по длине коленчатого вала.

Когда это происходит, вы получаете высокие показания, которые указывают на фактическое положение (закрытое или открытое).

Как я уже сказал ранее, чтобы сделать эту статью короткой и понятной, я хотел бы объяснить, как снимать показания прогиба коленчатого вала вашего основного или вспомогательного двигателя.

Как снимать показания прогиба коленчатого вала?

Для получения правильных показаний необходимо выполнить следующие шаги;

  • Установите циферблатный индикатор на ноль
  • Откройте все крышки картера

  • Включите поворотный механизм

  • Переключите поворотный механизм на ручной (в автоматическом режиме)

  • Поверните двигатель до горизонтального положения коленчатого вала до точки (чтобы вы могли разместить циферблатный индикатор в нужной точке)

  • После размещения циферблатного индикатора убедитесь, что он на нуле (при необходимости установите снова), затем снимите показания с верхней стороны порта (TP) (между -0.01 до -0,35 и от +0,01 до +0,035…. см. рекомендации производителя)

- поверните назад в исходную точку «P» (левый или правый борт по горизонтали, в зависимости от того, с какой стороны вы начали) снимите показания горизонтального положения.

Повторите вышеперечисленное для всех устройств и запишите, если необходимо.

Связанное сообщение : 8 Основные причины, по которым судовой двигатель не запускается или не вращается

Соответствующий стандарт см. В руководстве производителя двигателя.

По любым вопросам, пожалуйста, оставьте их в поле для комментариев ниже или свяжитесь с нами для получения дополнительных указаний. Надеюсь, эта статья вам поможет.

Вышеупомянутая программа поможет вам легко рассчитать центровку двигателя и износ коренных подшипников.

Посмотрите короткое видео о том, как измерить прогиб коленчатого вала, чтобы узнать больше

Как вы оцениваете прогиб коленчатого вала двигателя? оставьте свои рекомендации в поле для комментариев ниже.

Хотели бы вы читать наши сообщения, когда мы публикуем новые статьи? Если да, пожалуйста, подпишитесь ниже для получения дополнительных обновлений .

Нравится:

Нравится Загрузка ...

.

Смотрите также