Как определить ход коленвала


Как померять ход коленвала. - ПОЛЕЗНОЕ - Каталог статей - MOTOTRAVELS

Как померять ход коленвала.

Если вы не слышали слово коленвал,  эта статья Вам не нужна. Если Вы понимаете, что придется когда-то ремонтировать мотор, а не менять мотоцикл, написанное здесь может пригодится. Если же вы собираетесь покупать запчасти в Харькове или в Одессе – читать непременно!

Теория. Коленвал это деталь, превращающая поступательные движения во вращение. На пример возьмите нитку, привяжите гаечку, покрутите.  Или посмотрите старое кино с паровозом, как там вращаются колеса. Взрыв паров бензина толкает поршень, который  поступательно передвигается,   а через палец он связан с шатуном коленвала, который начинает вращательное движение. Я знаю, что знаете, читайте  дальшее.   Так вот эти движения отличаются длиной хода. (длиной нитки с гаечкой).   Ведь объем двигателя зависит от диаметра поршня и хода вот этого поршня связанного с шатуном.   Поэтому двигатели с одним объемом могут иметь разные коленвалы, и двигателя с одним и тем же коленвалом могут иметь разные объемы.  На практике это и есть возможность форсировки моторов, вместо одного коленвала поставить иной, увеличив объем мотора, а соответственно и мощность. На китайских двигателях так делается, сплошь и рядом, есть и у японцев такое.

Практика. Промерять ход шатуна коленвала немного сложней, чем поршня. Линейку к поршню приложил, и уже есть размер.  Чтобы помереть ход шатуна коленвала  нам надо сделать два измерения, а потом с помощью калькулятора получить результат (отнять один результат измерений от иного). Переводим коленвал в верхнюю мертвую точку. (Шатун максимально далеко от щек).  Сначала надо померить расстояние от верхней точки на шатуне под палец до ближайшей точки на щеке коленвала, как на первой фотографии. Полученный результат записываем в калькулятор. Переводим коленвал в нижнюю мертвую точку. Фото 2.(Шатун максимально близко к щекам). Для максимальной точности вставьте палец поршня, у меня его нет под рукой,  поэтому можно помереть и так.  Меряем теперь расстояние между теми же точками, что мерили в предыдущем замирении, то есть между верхней точки на шатуне под палец до ближайшей точки на щеке коленвала. Полученый второй результат измерений отнимаем с помощью каклькулятора и получаем ход коленвала. Чем точнее измерения, тем точнее результат.  Зная все это, теперь вам не страшен никакой нечестный продавец, даже если не пригодятся эти знания,  все равно теперь Вы опытней!



Как измерить ход поршня по коленвалу

Объём камеры сгорания в известной степени указывает на количество вводимой теплоты. Теплотворная способность поступающего заряда в бензиновом двигателе определена соотношением воздуха и топлива, близким к стехиометрическому. В дизель подаётся чистый воздух, а подача топлива ограничена степенью неполноты сгорания, при которой в отработавших газах появляется дым. Поэтому связь количества вводимой теплоты с объёмом камеры сгорания достаточно очевидна [2].

Наименьшим отношением поверхности к заданному объёму обладает сфера. Тепло в окружающее пространство отводится поверхностью, поэтому масса, имеющая форму шара, охлаждается в наименьшей степени. Эти очевидные соотношения учитываются при проектировании камеры сгорания. Следует, однако, иметь в виду геометрическое подобие деталей двигателей разных размеров. Как известно, объём сферы равен 4/3∙π∙R 3 , а её поверхность — 4∙π∙R 2 , и, таким образом, объём с ростом диаметра увеличивается быстрее, чем поверхность, и, следовательно, сфера большего диаметра будет иметь меньшую величину отношения поверхности к объёму. Если поверхности сферы разного диаметра имеют одинаковые перепады температур и одинаковые коэффициенты теплоотдачи α , то большая сфера будет охлаждаться медленнее.

Двигатели геометрически подобны, когда они имеют одинаковую конструкцию, но отличаются размерами. Если первый двигатель имеет диаметр цилиндра, например, равный единице, а у второго двигателя он в 2 раза больше, то все линейные размеры второго двигателя будут в 2 раза, поверхности — в 4 раза, а объёмы — в 8 раз больше, чем у первого двигателя. Полного геометрического подобия достичь, однако, не удаётся, так как размеры, например, свечей зажигания и топливных форсунок одинаковы у двигателей с разными размерами диаметра цилиндра.

Из геометрического подобия можно сделать тот вывод, что больший по размерам цилиндр имеет и более приемлемое отношение поверхности к объёму, поэтому его тепловые потери при охлаждении поверхности в одинаковых условиях будут меньше.

При определении мощности нужно, однако, учитывать некоторые ограничивающие факторы. Мощность двигателя зависит не только от размеров, т. е. объёма цилиндров двигателя, но и от частоты его вращения, а также среднего эффективного давления. Частота вращения двигателя ограничена максимальной средней скоростью поршня, массой и совершенством конструкции кривошипно-шатунного механизма. Максимальные средние скорости поршня бензиновых двигателей лежат в пределах 10—22 м/с. У двигателей легковых автомобилей максимальное значение средней скорости поршня достигает 15 м/с, а значения величины среднего эффективного давления при полной нагрузке близки к 1 МПа.

Рабочий объём двигателя и его размеры определяют не только геометрические факторы. Например, толщина стенок задана технологией, а не нагрузкой на них. Теплопередача через стенки зависит не от их толщины, а от теплопроводности их материала, коэффициентов теплоотдачи на поверхностях стенок, перепада температур и т. д. Колебания давления газа в трубопроводах распространяются со скоростью звука независимо от размеров двигателя, зазоры в подшипниках определяются свойствами масляной пленки и т. д. Некоторые выводы относительно влияния геометрических размеров цилиндров, тем не менее, необходимо сделать.

Преимущества и недостатки цилиндра с большим рабочим объёмом

Цилиндр большего рабочего объёма имеет меньшие относительные потери теплоты в стенки. Это хорошо подтверждается примерами стационарных дизелей с большими рабочими объёмами цилиндров, которые имеют очень низкие удельные расходы топлива. В отношении легковых автомобилей это положение, однако, подтверждается не всегда.

Анализ уравнения мощности двигателя показывает, что наибольшая мощность двигателя может быть достигнута при небольшой величине хода поршня.

Средняя скорость поршня может быть вычислена как

где S — ход поршня, м; n — частота вращения, мин -1 .

При ограничении средней скорости поршня Cп частота вращения может быть тем выше, чем меньше ход поршня. Уравнение мощности четырёхтактного двигателя имеет вид

где Vh — объём двигателя, дм 3 ; n — частота вращения, мин -1 ; pe — среднее эффективное давление, МПа.

Следовательно, мощность двигателя прямо пропорциональна частоте его вращения и рабочему объёму. Тем самым к двигателю одновременно предъявляются противоположные требования — большой рабочий объём цилиндра и короткий ход. Компромиссное решение состоит в применении большего числа цилиндров.

Наиболее предпочтительный рабочий объём одного цилиндра высокооборотного бензинового двигателя составляет 300—500 см 3 . Двигатель с малым числом таких цилиндров плохо уравновешен, а с большим — имеет значительные механические потери и обладает поэтому повышенными удельными расходами топлива. Восьмицилиндровый двигатель рабочим объемом 3000 см 3 имеет меньший удельный расход топлива, чем двенадцатицилиндровый с таким же рабочим объёмом.

Для достижения малого расхода топлива целесообразно применять двигатели с малым числом цилиндров. Однако одноцилиндровый двигатель с большим рабочим объёмом не находит применения в автомобилях, поскольку его относительная масса велика, а уравновешивание возможно лишь при использовании специальных механизмов, что ведёт к дополнительному увеличению его массы, размеров и стоимости. Кроме того, большая неравномерность крутящего момента одноцилиндрового двигателя неприемлема для трансмиссий автомобиля.

Наименьшее число цилиндров у современного автомобильного двигателя равно двум. Такие двигатели с успехом применяют в автомобилях особо малого класса («Ситроен 2CV», «Фиат 126»). Сточки зрения уравновешенности, следующим в ряду целесообразного применения стоит четырёхцилиндровый двигатель, однако в настоящее время начинают применять и трёхцилиндровые двигатели с небольшим рабочим объёмом цилиндров, поскольку они позволяют получить малые расходы топлива. Кроме того, меньшее число цилиндров упрощает и удешевляет вспомогательное оборудование двигателя, так как сокращается число свечей зажигания, форсунок, плунжерных пар топливного насоса высокого давления. При поперечном расположении в автомобиле такой двигатель имеет меньшую длину и не ограничивает поворот управляемых колёс.

Трёхцилиндровый двигатель позволяет использовать унифицированные с четырёхцилиндровым основные детали: гильзу цилиндра, поршневой комплект, шатунный комплект, клапанный механизм. Такое же решение возможно и для пятицилиндрового двигателя, что позволяет при необходимости увеличения мощностного ряда вверх от базового четырёхцилиндрового двигателя избежать перехода на более длинный шестицилиндровый.

В дизелях помимо уменьшения потерь теплоты при сгорании большой рабочий объёмом цилиндра даёт возможность получить более компактную камеру сгорания, в которой при умеренных степенях сжатия создаются более высокие температуры к моменту впрыска топлива. У цилиндра с большим рабочим объёмом можно использовать форсунки с большим числом сопловых отверстий, обладающих меньшей чувствительностью к нагарообразованию.

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Частное от деления величины хода поршня S на величину диаметра цилиндра D представляет собой широко употребляемое значение отношения S/D . Точка зрения на величину хода поршня в течение развития двигателестроения менялась.

На начальном этапе автомобильного двигателестроения действовала так называемая налоговая формула, на основе которой взимаемый налог на мощность двигателя рассчитывался с учетом числа и диаметра D его цилиндров. Классификация двигателей осуществлялась также в соответствии с этой формулой. Поэтому отдавалось предпочтение двигателям с большой величиной хода поршня с тем, чтобы увеличить мощность двигателя в рамках данной налоговой категории. Мощность двигателя росла, но увеличение частоты вращения было ограничено допустимой средней скоростью поршня. Поскольку механизм газораспределения двигателя в этот период не был рассчитан на высокую оборотность, то ограничение частоты вращения скоростью поршня не имело значения.

Как только описанная налоговая формула была упразднена, и классификация двигателей стада проводится в соответствии с рабочим объёмом цилиндра, ход поршня начал резко уменьшаться, что позволило увеличить частоту вращения и, тем самым, мощность двигателя. В цилиндрах большего диаметра стало возможным применение клапанов больших размеров. Поэтому были созданы короткоходные двигатели с отношением S/D , достигающим 0,5. Усовершенствование механизма газораспределения, особенно при использовании четырех клапанов в цилиндре, позволило довести номинальную частоту вращения двигателя до 10000 мин -1 и более, вследствие чего удельная мощность быстро возросла.

В настоящее время большое внимание уделяется уменьшению расхода топлива. Проведённые с этой целью исследования влияния S/D показали, что короткоходные двигатели обладают повышенным удельным расходом топлива. Это вызвано большой поверхностью камеры сгорания, а также снижением механического КПД двигателя из-за относительно большой величины поступательно движущихся масс деталей шатунно-поршневого комплекта и роста потерь на приводы вспомогательного оборудования. При очень коротком ходе нужно удлинять шатун с тем, чтобы нижняя часть юбки поршня не задевалась противовесами коленчатого вала. Масса поршня при уменьшении его хода мало уменьшилась и при использовании выемок и вырезов на юбке поршня. Для снижения выброса токсичных веществ в отработавших газах целесообразнее применять двигатели с компактной камерой сгорания и с более длинным ходом поршня. Поэтому в настоящее время от двигателей с очень низким отношением S/D отказываются.

Рис. 1
Влияние отношения хода поршня S к диаметру цилиндра D на среднее эффективное давление pe гоночных автомобилей

Зависимость среднего эффективного давления от отношения S/D у лучших гоночных двигателей, где четко видно снижение pe при малых отношениях S/D , приведена на рис. 1. В настоящее время более выгодным считается отношение S/D , равное или несколько большее единицы. Хотя при коротком ходе поршня отношение поверхности цилиндра к его рабочему объёму при положении поршня в НМТ меньше, чем у длинноходных двигателей, нижняя зона цилиндра не так важна для отвода теплоты, поскольку температура газов уже заметно падает.

Длинноходный двигатель имеет более выгодное отношение охлаждаемой поверхности к объёму камеры сгорания при положении поршня в ВМТ, что более важно, так как в этот период цикла температура газов, определяющая потери теплоты, наиболее высока. Сокращение поверхности теплоотдачи в этой фазе процесса расширения уменьшает тепловые потери и улучшает индикаторный КПД двигателя.

Шатун двигателя – Connecting Rod – Conrod

Длина шатуна Диаметр шейки Поршневой палец Тип посадки пальца название
121 47,8 22 запрессовка * 2108 "стандарт"
121 47,8 22 плавающий 2110-12 "стандарт"
126,4 47,8 22 плавающий 2110 tuning
129 41,5 19 плавающий 21128 "стандарт" – вкладыши оригинальные 21128
129 47,8 22 запрессовка 2101 tuning
129,2 47,8 22 плавающий 2110 tuning
129,2 47,8 20 плавающий 2110 tuning
131 47,8 19 плавающий 2110 tuning
133 47,8 19 плавающий 2110 tuning (СТИ 217.02)
133 47,8 19 плавающий 2110 tuning (СТИ 216.55, Н-образный)
135,1 47,8 19 плавающий 2110 tuning (СТИ 216.50, Н-образный)
136 47,8 22 запрессовка 2101 "стандарт", до 1982 выпускались с масляной форсуной
136 47,8 22 плавающий 21213 "стандарт"

Коленчатые валы – Crankshafts – Cranks

Ход поршня радиус кривошипа Название коленвала
66 33 66 * 2101 "стандарт"
80 40 80 * 2103 "стандарт"
80 40 80 * 21213 "стандарт" – полнопротивовесное
84 42 86 * tuning
86 43 86 * tuning
88 44 88 * tuning
90 45 90 * tuning (шатунная шейка 43мм)
60,6 30,3 60,6 * 2108 "стандарт"
71 35,5 * 21083-12 f"стандарт"
74,8 37,4 * tuning
74,8 37,4 74,8 * tuning (СТИ 116.50, полнопротивовесное)
75,6 37,8 11183 "стандарт"
78 39 78 * tuning
79 39,5 79 * tuning
80 40 80 * tuning
80 40 80 * tuning (СТИ 218.00)
83 41,5 83 * tuning (СТИ, под заказ)
84 42 84 * tuning (СТИ, под заказ)
84 42 84 * 21128 factory stock (СТИ 218.00, под шатуны 21128 и вкладыши 21128)
86 43 86 * tuning
88 44 88 * tuning (шатунная шейка 45мм)

Блоки цилиндров – Cylinder Block

Высота блока это расстояние между геометрическим центром коленчатого вала и верхней плоскостью блока цилиндров.

Высота мм. диаметр цил Название
207,1 76 Блок 2101 диаметр цилиндра 76мм
207,1 79 Блок 21011 диаметр цилиндра 79мм
215,9 76 Блок 2103 диаметр цилиндра 76мм
215,9 79 Блок 2106 диаметр цилиндра 79мм
214,58 82 Блок цилиндров 21213
194,8 76 Блок 2108 диаметр цилиндра 76мм
194,8 82 Блок 21083 диаметр цилиндра 82мм
194,8 82 Блок 2112 диаметр цилиндра 82мм
197,1 82 Блок 21124 диаметр цилиндра 82мм
197,1 82 Блок цилиндров 2108-2112 Калина (+2,3мм)
198,3 82 Блок цилиндров 2108-2112 (+3,5мм)
199,3 82 Блок цилиндров 2108-2112 (+4,5мм)
199,5 82 Блок цилиндров 2108-2112 (+4,7мм)

Классика варианты комплектации

Двигатель 2103 2106 21213 1900сс 2000сс 2000сс 1800сс
Ход поршня: 80 80 80 84 88 90 84
76 79 82 84 84 84 82,4 Объём см.куб. 1450 1567 1690 1861 1950 1994 1790

недоход поршня ваз 1.6 мм -расстояние между поршнем в верхней мёртвой точкой и плоскостью блока цилиндров.

Объём камеры сгорания ВАЗ классика – 33.2 мм.кв.

Конечно, сложно выделить какую либо самую главную деталь в машине, но коленчатый вал можно отнести к одним из самых важных, ведь именно он преобразует усилия с поршней и шатунов в крутящий момент, который и движет машину.

В этой статье рассмотрим некоторые параметры коленчатых валов на "классику" и особенности их замены и установки.

Итак, у "классических" коленвалов есть несколько параметров, которые могут отличаться.

  • 1.Ход коленвала

расстояние между осями шатунной шейки в нижней мертвой точке(НМТ) и верхней мертвой точки(ВМТ)

На классические двигатели на заводе ставили коленчатые валы с ходом 66 мм 80 мм и 84 мм. Кроме них есть спортивные коленвалы с ходом поршня 86 мм 88 мм и даже 90 мм. Однако не стоит думать, что поставив в блок коленчатый вал с ходом 90 мм мотор сразу станет намного мощнее. Большое влияние на поведение мотора оказывает соотношение длинны шатуна и хода коленвала – так называемое R/S. Многие считают, что "золотая середина" блока цилиндров является величина R/S, равная 1,75.

  • Если R/S большое

то поршень дольше находиться в ВМТ, поэтому происходит более полное сгорание топливной смеси, следовательно большее давление на поршень после прохождения ВМТ. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах. Так же длинный шатун уменьшает трение свое трение об коленвал. Однакоесть и минусы – при длинном шатуне и малом ходе из-за снижения скорости воздушного потока (опять же из-за меньшей скорости движения поршня после ВМТ) не обеспечивается хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала. А так же существует большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в ВМТ.

  • Если R/S маленькое

обеспечивается очень хорошая скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала, а так же из-за малого времени нахождения в ВМТ(а следовательно и большей скоростью поршня в начале такта) смесь становится более однородной что способствует лучшему сгоранию. Но и тут есть минусы – малая величина R/S означает, больший угол наклона шатуна. Поэтому большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Поэтому возрастает нагрузка на шатун, на стенки блока цилиндров, поршни кольца, увеличивается рабочая температура из-за повышенного трения и ухудшается смазка. Ну и из-за увеличенной скорости поршня так же снижается ресурс двигателя.

Еще одной частой проблемой, при установке коленвала с большим ходом, является задевание шатуном стенки блока. В этом случае при помощи шлифовальной машинки или болгарки нужно доработать стенку.

Шейка коленвала- опора, при помощи которой вал связывается с шатунами.

Стандартный диаметр шатунной шейки в "классическом" двигателе 47.8 мм. Под этот размер сделаны и подшипники качения и шатуны, однако на "спортивных" коленвалах с ходом 86 мм, 88 мм и 90 мм диаметр шатунной шейки может быть 43 мм. Под него нужны специальные вкладыши, а так же шатуны, не забывайте про это!

Противовесы обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна. На стандартных коленчатых валах 2101 2103 противовесов всего 4, по сути с одной стороны на щеке (связывают коренные и шатунные шейки) от коренной опоры. На остальных коленвалах 21213 и с ходом 86 мм, 88 мм, 90 мм их уже 8, что обеспечивает более сбалансированую разгрузку коренных подшипников от инерционных сил.

  • Коленчатый вал 2103 с четырьмя противовесами

  • Коленчатый вал 21213 с восьмью противовесами

Радиус кривошипа: определение и расчет: определение, как вычислить

Двигатель внутреннего сгорания и другие конструкции, в состав которых входит кривошип, характеризуются достаточно высокой сложностью. Рассматриваемый элемент конструкции характеризуется довольно большим количеством особенностей, среди которых отметим радиус. Для того чтобы понять принцип действия и многие другие параметры детали следует рассмотреть кривошип подробнее.

Устройство КШМ

Схема стандартного кривошипа представлена сочетанием различных элементов, которые и обеспечивают передачу с перенаправлением вращения. Они следующие:

  1. Шатун.
  2. Цилиндр-поршневая группа.
  3. Коленчатый вал.

Все эти детали расположены в двигателе в блоке цилиндров. Полезная КПД находится в обширном диапазоне, может быть достаточно большим. Рассматривая чертеж следует уделить внимание тому, что все элементы должны точно позиционироваться относительно друг друга.

Поршень

Важным элементом механизма зачастую становится поршень. Это связано с тем, что во время движения поршня создается требуемое давление. Особенностями назовем следующие моменты:

  1. Точность размеров повышенная. В противном случае ДВС потеряет мощность или заклинит при эксплуатации.
  2. При изготовлении применяются легкие сплавы, за счет чего повышается КПД.
  3. Материал должен выдерживать воздействие окружающей среды.
  4. Радиус соответствует блоку цилиндров.

Для обеспечения требуемой степени герметизации на этой детали делают несколько проточек, предназначение которых заключается в расположении герметизирующих колец.

Шатун

Еще одним важным элементом можно назвать шатун. Его предназначение заключается в связи поршня и коленвала. За счет этого обеспечивается передача механического действия. Ключевыми особенностями назовем следующее:

  1. Шатун выполнен в виде двутаврового изделия.
  2. Шатун характеризуется повышенной устойчивостью к изгибу.
  3. На концах, как правило, расположены головки для соединения с поршнем и коленчатом валом.
  4. Радиус варьирует в большом диапазоне.

В месте непосредственного контакта шатуна с коленчатым валом находится шатунная шейка. Нижняя часть выполнена в разъемном виде, за счет чего можно провести демонтаж.

Коленчатый вал

Устанавливается вал кривошипа в механизме для второго этапа преобразования энергии. За счет этого элемента есть возможность провести превращение поступательного движения поршня в возвратно-поступательное. Стоимость подобного изделия довольно высока, так как он обладает сложной геометрией. Радиус кривошипа также зависит от различных моментов. Особенности вала следующие:

  1. Есть два типа шеек: шатунные и коренные. Их предназначение существенно отличается, как и форма. Соединение проводится особым типом шеек.
  2. Фиксация проводится при помощи специальных крышек. Даже малейшее смещение может стать причиной серьезного износа.
  3. Для снижения степени трения устанавливаются подшипники. Выделяют довольно большое количество различны вариантов исполнения подшипников, выбор проводится в зависимости от эксплуатационных условий.
  4. Шатунные шейки предназначены для крепления шатуна. Они имеют относительно небольшие размеры, повторяют форму шатуна.
  5. Диаметр может варьировать в большом диапазоне.

При изготовлении этого элемента применяется сталь, которая характеризуется высокой устойчивостью к нагреву и механическому воздействию.

Маховик

У двигателя также есть маховик, который является важным конструктивным элементом. Сред особенностей отметим:

  1. Уделяется внимание правильности фиксации. Он не должен прокручиваться, так как это станет причиной повреждения вала.
  2. При изготовлении применяется сталь с повышенной устойчивостью к высокой температуре.
  3. Обладает значительным весом и габаритами, при раскручивании обеспечиваются наиболее благоприятные условия вращения коленвала.
  4. За счет большого веса возникают существенные проблемы при старте двигателя, так как для его раскручивания требуется высокое усилие.
  5. Увеличенный радиус также неблагоприятно отражается на массе изделия.

Маховик должен иметь точные размеры, так как даже незначительные отклонения могут привести к серьезным последствиям. Он устанавливается для выполнения различных функций.

Блок и головка блока цилиндров

Все детали расположены в герметичном корпусе, который называется блоком. Его размеры характеризуются высокой точностью, есть охлаждающий пояс. Для облегчения конструкции и эффективного отвода тепла применяется алюминий.

Головка блока цилиндров накрывает основную часть. Она позволяет проводить обслуживание при необходимости. При ее изготовлении также применяется металл с небольшим весом. В верхней части есть отверстия для подключения других узлов, а также отвода продуктов горения.

Какими параметрами определяется ход поршня

Выделяют достаточно большое количество различных признаков, по которым проводится определение хода поршня. Среди особенностей отметим:

  1. Радиус кривошипа.
  2. Частота вращения кривошипа.

Двигатель работает в несколько тактов, за счет чего обеспечивается сгорания топлива и отведение продуктов горения. Ход устройства также определяется двумя мертвыми точками.

Как определить радиус кривошипа

Приведенная выше информация указывает на то, что радиус кривошипа является важным параметром, который рассматривается при обслуживании и в других случаях. Определяется этот показатель расстоянием между осевой линией вращения коленчатого вала и осевой лини шатунной шейки.

Стоит учитывать, что с изменяемым радиусом кривошипа встречается относительно небольшое количество различных устройств. Этот параметр во многом определяет плавность хода, а также многие другие моменты.

В заключение отметим, что при изготовлении кривошипа применяется сталь, которая прошла дополнительную термическую обработку и другое улучшение. Самостоятельно изготовить его практически не возможно, что связано с высокой точностью размеров и сложностью обработки материала.

Как определить ход поршня?

Двухтактные двигатели, как правило, устанавливают на более дешевые, простые мотоциклы, на которых в основном и ездят все новички. Область применения четырехтактных моторов — более серьезные машины, требующие уже определенного опыта эксплуатации.


Причины такого разделения «сфер влияния» станут понятны, если мы рассмотрим, чем в принципе отличаются одни двигатели от других.

Главные аргументы двухтактных двигателей — простота конструкции и дешевизна изготовления. Ведь у них все операции рабочего цикла осуществляются одним и тем же элементом — поршнем. Он во время своего движения открывает впускное окно, через которое в кривошипную камеру засасывается рабочая смесь; предварительно сжимает ее в этой камере до 1,25— 1,5 кг/см2; открывает перепускные каналы, по которым рабочая смесь попадает в надпоршневое пространство; сжимает ее снова и, уже при движении вниз, открывает выпускное окно для выхода отработавших газов. В его юбке имеются специальные вырезы, или окна, соответствующие по конфигурации окнам в цилиндре. В канавках для поршневых колец устанавливаются штифты, предохраняющие кольца от проворачивания, попадания стыков в окна и, следовательно, от поломок.

Как видим, процесс впуска и выпуска решен конструктивно и регулировкам не подлежит. Это, конечно, намного упрощает эксплуатацию мотоцикла.

Иное дело — двигатель четырехтактный. В нем впуск и выпуск осуществляются самостоятельными клапанами, приводимыми в движение через рычаги или толкатели от кулачкового (распределительного) вала. Вал этот, в свою очередь, связан с коленчатым валом двигателя и должен обеспечивать открывание и закрывание клапанов в моменты, когда поршень находится в строго определенном положении. Весь этот механизм называется газораспределительным. В процессе работы его детали постепенно изнашиваются, и со временем приходится делать регулировку. Операция эта, конечно, стоит не в одном ряду с хирургическими, но все же требует навыка. Неумелая регулировка сразу скажется — двигатель потеряет мощность, «застучит», а то и вовсе выйдет из строя.
Из сказанного, вроде бы, можно сделать вывод, что двухтактный мотор — мечта мотоциклиста. Но посмотрим на дело с другой стороны. Вернитесь к той фразе, где мы даем определение двух- и четырехтактным двигателям. Нашли ее? Обратите внимание: ведь по этому определению получается, что двухтактные двигатели при одних и тех же размерах с четырехтактными должны быть вдвое мощнее! А на практике это далеко не так! В чем же тут дело?

Причина этого кажущегося парадокса в той самой простоте устройства, которая так подкупила при первом знакомстве. Поршень выполняет слишком много функций. Он не в состоянии «заткнуть все дыры». Несмотря на различные ухищрения, улучшающие продувку (особое направление перепускных каналов, специальные выступы на головке поршня и т. д.), цилиндры двухтактных двигателей все-таки плохо очищаются от продуктов сгорания. Как следствие, в них поступает относительно меньше свежей смеси, процесс горения протекает хуже, и, значит, неизбежно падает мощность. В то же время при выпуске отработавших газов вместе с ними «вылетает в трубу» большое количество свежей смеси — происходит так называемый «прямой выброс». Он один увеличивает расход топлива на 20—30%. А кроме него еще существует и обратный выброс — в карбюратор1 На мотоциклах старых типов с открытым сетчатым воздухофильтром потери от обратного выброса доходили до 20—25%.

Но двухтактный двигатель не только гораздо «прожорливее» четырехтактного. По причинам*, только что рассмотренным, он еще и заметно сильнее загрязняет воздух. Этот последний довод всего десяток лет назад мало кем воспринимался всерьез. А сейчас он становится одним из главных и, надо полагать, со временем может существенно повлиять на долю тех или иных двигателей в общем выпуске.

И все же, как бы там ни было, простота устройства остается одним из самых желанных качеств мотоцикла в целом и двигателя в частности, ибо она залог надежности. Если с этой позиции рассмотреть, например, вопрос, сколько цилиндров должен иметь двигатель, то можно увидеть интересные закономерности, а иногда и противоречия.

Ход поршня | Двигатель автомобиля

Расстояние, которое поршень проходит в цилиндре двигателя, называется ходом поршня. Чем оно больше, тем больше топливно-воздушной смеси поступает в цилиндр, и, следовательно, тем выше давление газов, образующихся при сгорании смеси.

Какие детали двигателя определяют ход поршня?

Ход поршня — это расстояние между верхней и нижней мертвыми точками поршня. Он определяется радиусом кривошипа коленчатого вала.

Радиус кривошипа — это расстояние между осевой линией вращения коленчатого вала и осевой линией шатунной шейки. Радиус кривошипа равен половине хода поршня.

Рис. Ход поршня и объемы цилиндра двигателя:  а — а положение поршня в нижней мертвой точке; б — положение поршня в верхней мертвой точке.

В случае замены коленчатого вала другим, имеющим больший ход, верхняя мертвая точка хода поршней может оказаться над верхней плоскостью (плитой) блока цилиндров. Решить эту проблему можно, установив новые поршни, на которых поршневые пальцы стоят выше. Еще один возможный вариант — заменить шатуны более короткими, чтобы уменьшить максимальную высоту подъема поршней в цилиндрах.

При изменении длины шатуна ход поршня не изменяется, изменяется только положение мертвых точек хода поршня.

Как измерить ход поршня по коленвалу

Объём камеры сгорания в известной степени указывает на количество вводимой теплоты. Теплотворная способность поступающего заряда в бензиновом двигателе определена соотношением воздуха и топлива, близким к стехиометрическому. В дизель подаётся чистый воздух, а подача топлива ограничена степенью неполноты сгорания, при которой в отработавших газах появляется дым. Поэтому связь количества вводимой теплоты с объёмом камеры сгорания достаточно очевидна [2].

Наименьшим отношением поверхности к заданному объёму обладает сфера. Тепло в окружающее пространство отводится поверхностью, поэтому масса, имеющая форму шара, охлаждается в наименьшей степени. Эти очевидные соотношения учитываются при проектировании камеры сгорания. Следует, однако, иметь в виду геометрическое подобие деталей двигателей разных размеров. Как известно, объём сферы равен 4/3∙π∙R 3 , а её поверхность — 4∙π∙R 2 , и, таким образом, объём с ростом диаметра увеличивается быстрее, чем поверхность, и, следовательно, сфера большего диаметра будет иметь меньшую величину отношения поверхности к объёму. Если поверхности сферы разного диаметра имеют одинаковые перепады температур и одинаковые коэффициенты теплоотдачи α , то большая сфера будет охлаждаться медленнее.

Двигатели геометрически подобны, когда они имеют одинаковую конструкцию, но отличаются размерами. Если первый двигатель имеет диаметр цилиндра, например, равный единице, а у второго двигателя он в 2 раза больше, то все линейные размеры второго двигателя будут в 2 раза, поверхности — в 4 раза, а объёмы — в 8 раз больше, чем у первого двигателя. Полного геометрического подобия достичь, однако, не удаётся, так как размеры, например, свечей зажигания и топливных форсунок одинаковы у двигателей с разными размерами диаметра цилиндра.

Из геометрического подобия можно сделать тот вывод, что больший по размерам цилиндр имеет и более приемлемое отношение поверхности к объёму, поэтому его тепловые потери при охлаждении поверхности в одинаковых условиях будут меньше.

При определении мощности нужно, однако, учитывать некоторые ограничивающие факторы. Мощность двигателя зависит не только от размеров, т. е. объёма цилиндров двигателя, но и от частоты его вращения, а также среднего эффективного давления. Частота вращения двигателя ограничена максимальной средней скоростью поршня, массой и совершенством конструкции кривошипно-шатунного механизма. Максимальные средние скорости поршня бензиновых двигателей лежат в пределах 10—22 м/с. У двигателей легковых автомобилей максимальное значение средней скорости поршня достигает 15 м/с, а значения величины среднего эффективного давления при полной нагрузке близки к 1 МПа.

Рабочий объём двигателя и его размеры определяют не только геометрические факторы. Например, толщина стенок задана технологией, а не нагрузкой на них. Теплопередача через стенки зависит не от их толщины, а от теплопроводности их материала, коэффициентов теплоотдачи на поверхностях стенок, перепада температур и т. д. Колебания давления газа в трубопроводах распространяются со скоростью звука независимо от размеров двигателя, зазоры в подшипниках определяются свойствами масляной пленки и т. д. Некоторые выводы относительно влияния геометрических размеров цилиндров, тем не менее, необходимо сделать.

Преимущества и недостатки цилиндра с большим рабочим объёмом

Цилиндр большего рабочего объёма имеет меньшие относительные потери теплоты в стенки. Это хорошо подтверждается примерами стационарных дизелей с большими рабочими объёмами цилиндров, которые имеют очень низкие удельные расходы топлива. В отношении легковых автомобилей это положение, однако, подтверждается не всегда.

Анализ уравнения мощности двигателя показывает, что наибольшая мощность двигателя может быть достигнута при небольшой величине хода поршня.

Средняя скорость поршня может быть вычислена как

где S — ход поршня, м; n — частота вращения, мин -1 .

При ограничении средней скорости поршня Cп частота вращения может быть тем выше, чем меньше ход поршня. Уравнение мощности четырёхтактного двигателя имеет вид

где Vh — объём двигателя, дм 3 ; n — частота вращения, мин -1 ; pe — среднее эффективное давление, МПа.

Следовательно, мощность двигателя прямо пропорциональна частоте его вращения и рабочему объёму. Тем самым к двигателю одновременно предъявляются противоположные требования — большой рабочий объём цилиндра и короткий ход. Компромиссное решение состоит в применении большего числа цилиндров.

Наиболее предпочтительный рабочий объём одного цилиндра высокооборотного бензинового двигателя составляет 300—500 см 3 . Двигатель с малым числом таких цилиндров плохо уравновешен, а с большим — имеет значительные механические потери и обладает поэтому п

Как работает коленвал - Все подробности

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

Терминология коленчатого вала достаточно специализированная, поэтому мы начнем с названия нескольких частей. А журнал это часть вала, которая вращается внутри подшипника. Как видно выше, шейки коленчатого вала бывают двух типов: коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а 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 продавливать масло по каналу к шейкам шатуна, 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, сохраняя заданный небольшой зазор и сводя к минимуму величину бокового перемещения, доступного для коленчатого вала. Расстояние, на которое коленчатый вал может перемещаться из конца в конец, называется его осевым люфтом, и допустимый диапазон будет указан в руководствах по обслуживанию.

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

Основные сальники

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

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

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

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

Сальник сам по себе является дешевой деталью, но для его доступа 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 образоваться шероховатая поверхность, они могут стать некруглыми или заостренными. 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 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.

.

Руководство по коленчатым валам • Muscle Car DIY

Коленчатый вал - это сердце двигателя. Следовательно, он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать динамические требования двигателя, а это значит, что он должен выдерживать определенные нагрузки по мощности и крутящему моменту. Он также должен справляться с частотой вращения коленчатого вала и отклоняющими силами, возникающими при срабатывании цилиндра. Зазоры коренных и шатунных подшипников должны быть правильными, чтобы поддерживать коренные шейки коленчатого вала и большие концы шатунов. Кроме того, кривошип должен быть прямым, чтобы исключить сопротивление качению и предотвратить износ подшипников, и он должен быть правильно сбалансирован с вращающимися и совершающими возвратно-поступательное движение узлами.


Этот технический совет взят из полной книги СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ БЛУЭПРИНТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ: ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО СОЗДАНИЮ ТОЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. Подробное руководство по этому вопросу вы можете найти по этой ссылке:
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ

ПОДЕЛИТЬСЯ СТАТЬЕЙ: Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этой статьей на Facebook, на форумах или в любых клубах, в которых вы участвуете. Вы можете скопировать и вставить эту ссылку, чтобы поделиться: https: // musclecardiy.ru / performance / how-to-blueprint-motors-crankshafts-guide /


Типы коленчатого вала

Современные коленчатые валы предлагаются в трех основных конструкциях: литые, кованые и заготовки. Литые шатуны подходят для мощности от 300 до 500 л.с., в зависимости от применения. Шатуны из кованой стали, в зависимости от марки стали, рассчитаны на мощность до (а часто и выше) 1000 л.с. Коленчатые валы из заготовок представляют собой предел прочности для высокой мощности и преимущественно используются в гонках профессионального уровня.


Сверхлегкие кривошипы для гоночных двигателей доступны со снятыми противовесами, цапфами с перфорацией и т. Д. С целью уменьшения вращательного веса. Кроме того, популярная модификация предполагает обкатку и обрезку кромок противовесов. Выпуклый (закругленный профиль) и острие кромки (более узкий профиль фаски) вместе создают "аэродинамическое" поперечное сечение конца противовеса. Профиль с выпуклым носом находится на переднем конце противовеса, в то время как кромка ножа находится на заднем конце, аналогично по концепции поперечному сечению крыла самолета.Теоретически уменьшаются такие факторы сопротивления, как сопротивление воздуха и сцепление с маслом. Для уличного паровоза это не стоит времени и усилий. Зарезервируйте это для гонок, где (теоретически) вы получите преимущества в виде снижения сопротивления воздуха и увеличения смазки. (Фото любезно предоставлено Кэллисом)

Коленчатые валы литые

Первый этап процесса литья включает заливку расплавленной смеси железа и других сплавов в форму из двух частей. Отливка охлаждается, затвердевает и выходит из формы.На этом этапе происходит чистовая обработка: обработка всех цапф; доработка противовесов, фланцев и носа; сверление / нарезание отверстий под болты маховика; и бурение критических масляных каналов. В процессе литья создается случайная зернистая структура, а материал относительно пористый, поэтому литая рукоятка подвержена растрескиванию и разрушению при высоких нагрузках. Четкая «линия разъема» половин формы определяет литые кривошипы.

Кованые коленчатые валы

Кованый кривошип начинается с плотного кованого куска стали.Хотя конкретные процедуры могут отличаться у производителей коленчатых валов на вторичном рынке, кованые коленчатые валы обычно изготавливают, начиная со стального слитка, который нагревают до температуры около 2200 градусов по Фаренгейту, помещают в его формовочную матрицу и штампуют прессом / молотком до грубой формы. Огромное давление (около 240000 фунтов на квадратный дюйм при каждом ударе) уплотняет молекулы стали в очень плотную зернистую структуру, обеспечивая повышенную прочность.


Кованые коленчатые валы значительно прочнее литых.Структура зерен более однородная и плотная, что делает поковку менее склонной к растрескиванию и растрескиванию.

Любая лишняя сталь, которая вытесняется из матрицы, затем обрезается, обычно в процессе резки. Затем черновая поковка подвергается термообработке и отпуску. Затем следует чистовая обработка и снятие напряжений. Снятие напряжения выполняется для устранения любых внутренних напряжений, которые могли возникнуть во время обработки. Наконец, выполняется поверхностное упрочнение. Использование плотных стальных слитков, кованных под воздействием тепла и давления, позволяет получить гораздо более прочный коленчатый вал, который имеет гораздо большее сопротивление растрескиванию, чем отливка.


.

Коленчатый вал четырехтактного двигателя

Коленчатый вал четырехтактного двигателя

МенюРамаКоленвалШатунГильзаПоршеньГоловка цилиндровРаспредвалТопливный насосКлапаныТурбокомпрессорДвигатели

Операционная информация

Среднескоростной 4-тактный поршневой ствол Двигатель

Коленчатый вал

**** Выпадающее меню DHTML на основе JavaScript, созданное NavStudio.(OpenCube Inc. - http://www.opencube.com) ****

Коленчатый вал для среднеоборотного 4-тактного дизеля двигатель сделан из цельной поковки.

Первая заготовка 0.4% углеродистая сталь нагревается в печь Затем перемещают на ковочные прессы

В ковочном гидравлическом прессе коленчатый вал выбрасывает и фланцы сформированы.

Руководство по качению коленчатого вала Кованые

Коленчатый вал локально нагревается до белого каления где желательно сформировать полотна.Затем коленчатый вал сжатие в осевом направлении для формирования начала перемычек

Наборы гидравлических прессов затем используются для формирования Шатунная шейка и перемычки.

Этот метод ковки дает коленчатому валу сплошное зерно. течь. Здесь зернистая структура следует траекторией, параллельной а по журналу огибает по линии полотна, закруглить шатун и опустить вторую перемычку перед снова поворачиваясь, чтобы проследить за журналом.Непрерывный поток зерна дает коленчатый вал лучше сопротивляется усталости.

Затем поковки обрабатываются, снимаются напряжения и радиусы при изменении сечения холоднокатаного.

Если коленчатые валы должны подвергаться поверхностной закалке, они изготавливаются из стальной сплав, известный как нитросплав (сталь, содержащая 1,5% Cr, 1% Al и 0,2% Мо)

Коленчатый вал нагревается до 500C в газообразном аммиаке до 4 дней. Азот отделяется от газообразного аммиака и объединяет с хромом и алюминием с образованием твердых нитратов на поверхность. Молибден улучшает зернистую структуру в перегонном кубе. жесткое ядро.

Радиусы скругления

При изменении раздела между журналом и Интернетом и Интернетом и шатунный шатун, радиусы скругления обрабатываются так нет острого угла, который мог бы поднять напряжение. Эти радиусы равны холоднокатаный для удаления следов обработки, упрочнения поверхности и остаточное сжимающее напряжение, опять же для увеличения сопротивления усталости.

Иногда используется возвратное филе; Это позволяет сократить время коленчатый вал без ущерба для длины подшипника.

Масляные отверстия в коленчатых валах.

В отличие от коленчатых валов тихоходных двухтактных крейцкопфных двигателей, которые смазывают нижние концы, направляя масло ВНИЗ на шатун из крейцкопф, коленчатый вал среднеоборотного магистрального поршневого двигателя в нем должны быть просверлены отверстия, чтобы масло могло выходить из основного подшипниковые шейки к шатунной шейке, а затем ПОДНЯТЬ шатун для смазки поршневой палец и охладите поршень.Если качество поверхности отверстий плохое, тогда трещины могут начаться от изъянов.

В точках выхода на шатунной шейке отверстия должны быть ровными. радиально. Чтобы прочность коленчатого вала не нарушалась, отверстия должен располагаться горизонтально, когда кривошип находится в ВМТ.

Меню DHTML / Меню JavaScript на базе OpenCube

.

Ход сжатия - Как работают двухтактные двигатели

Теперь импульс в коленчатом валу начинает толкать поршень обратно к свече зажигания для такта сжатия . Когда воздушно-топливная смесь в поршне сжимается, в картере создается разрежение . Это разрежение открывает пластинчатый клапан и всасывает воздух / топливо / масло из карбюратора .

Когда поршень доходит до конца такта сжатия, свеча зажигания снова зажигается, чтобы повторить цикл.Это называется двухтактным двигателем, потому что имеется ход сжатия , а затем ход сгорания . В четырехтактном двигателе есть отдельные такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска.

Вы можете видеть, что поршень в двухтактном двигателе действительно выполняет три разные функции:

  • На одной стороне поршня находится камера сгорания , где поршень сжимает топливно-воздушную смесь и улавливает энергию, выделяемую при воспламенении топлива.
  • С другой стороны от поршня находится картер , где поршень создает разрежение для всасывания воздуха / топлива из карбюратора через пластинчатый клапан, а затем нагнетает давление в картере, так что воздух / топливо принудительно попадают в зону сгорания. камера.
  • Между тем стороны поршня действуют как клапаны , закрывая и открывая впускные и выпускные отверстия, просверленные в боковой стенке цилиндра.

Очень приятно видеть, как поршень выполняет столько разных вещей! Вот что делает двухтактные двигатели такими простыми и легкими.

Если вы когда-либо использовали двухтактный двигатель, вы знаете, что вам нужно смешать специальное масло для двухтактных двигателей с бензином. Теперь, когда вы понимаете двухтактный цикл, вы понимаете, почему. В четырехтактном двигателе картер полностью отделен от камеры сгорания, поэтому вы можете заполнить картер тяжелым маслом для смазки подшипников коленчатого вала, подшипников на обоих концах шатуна поршня и стенки цилиндра. С другой стороны, в двухтактном двигателе картер служит камерой давления для нагнетания воздуха / топлива в цилиндр, поэтому он не может удерживать густое масло.Вместо этого вы смешиваете масло с газом, чтобы смазывать коленчатый вал, шатун и стенки цилиндра. Если вы забудете добавить масло, двигатель не прослужит долго!

.

Смотрите также