Как проверить осевое смещение коленвала


Проверка коленчатого вала

Проверка биения

Используя индикатор часового типа, измерьте биение центральной коренной шейки коленчатого вала. Вращайте коленчатый вал медленно. Если биение превышает предельное значение, замените коленчатый вал.

Рис. 2.164. Проверка биения коленчатого вала

Предельное значение биения: 0,04 мм.

Осевой свободный ход

При измерении величины осевого свободного хода коленчатый вал должен быть установлен в блоке цилиндров как обычно, то есть упорный подшипник 1 и крышки коренных подшипников должны находиться на своих местах.

Рис. 2.165. Упорный подшипник

Номинальная толщина упорного подшипника коленчатого вала: 2,470–2,520 мм.

Увеличенный размер 0,125 мм: 2,533–2,583 мм.

Постепенно затяните болты крышки подшипника №1 1–10 и крышки подшипника №2 11–20 следующим образом.

Рис. 2.166. Порядок затягивания болтов крепления крышек подшипников №1 и №2

Затяните болты 1–10 моментом 30 Н·м в указанном на рисунке 2.166 порядке.

Таким же образом, как и при выполнении операции (1) затяните болты моментом 50 Н·м.

Таким же образом, как и при выполнении операции (1), доверните болты на 60°.

Затяните болты 11–20 моментом 22 Н·м в указанном на рисунке порядке.

Момент затяжки

Болт крепления крышки коренного подшипника коленчатого вала №1 (1–10): затяните моментом 30 Н·м, 50 Н·м и доверните на 60°

Болт крепления крышки коренного подшипника коленчатого вала №2 (11–20): затяните моментом 22 Н·м.

Осевое смещение

Рис. 2.167. Измерение осевого смещения коленчатого вала

Используйте индикатор часового типа для измерения смещения в осевом направлении коленчатого вала.

Если результат измерения превышает предельное значение, замените упорный подшипник новым номинального размера или увеличенного размера, чтобы привести осевой зазор в норму.

Осевой свободный ход коленчатого вала

Номинальное значение: 0,11–0,31 мм.

Предельное значение: 0,35 мм.

ПРИМЕЧАНИЕ

После проверки осевого свободного хода, удостоверьтесь что деформация болтов крышки подшипника №1 не превышает предельного значения.

Овальность и конусность (неравномерный износ) коренных шеек коленчатого вала

Рис. 2.168. Измерение диаметра шейки коленчатого вала: «A»–«B» – овальность; «a»–«b» – конусность

Неравномерность износа шейки коленчатого вала определяется по разнице диаметров в поперечном сечении или по длине сечения. Эта разница определяется по показаниям микрометра. Если любая из коренных шеек коленчатого вала имеет повреждения или следы нерав№ного износа, то есть, имеет место превышение предельного значения, прошлифуйте шейку или замените коленчатый вал.

Предельное значение по овальности и конусности 0,01 мм.

Проверка осевого перемещения коленчатого вала

Установите коленчатый вал.

Проверьте наличие упорных полуколец на 3-й опоре (канавки полуколец должны быть обращены к щекам коленчатого вала).

ПРИМЕЧАНИЕ

Привалочные плоскости блока цилиндров и крышки коренного подшипника 1 должны быть чистыми, сухими и без следов масла (не касайтесь их пальцами).

ПРИМЕЧАНИЕ

Нанесение слишком большого количества герметика может стать причиной выжимания его наружу при затяжке крепления деталей. Попадание герметика в рабочие жидкости может привести к повреждению некоторых узлов и агрегатов (двигателя, радиатора и т.д.).

Рис. 2.166. Места нанесения герметика: 1 – герметик

Нанесите два валика состава RHODORSEAL 5661 (или его эквивалента) шириной 1 мм на опору 1 (рис. 2.166).

Установите крышки коренных подшипников коленчатого вала, расположив крышку 1 со стороны маховика.

Рис. 2.149. Порядок затягивагия болтов крепления крышек коренных подшипников коленчатого вала

Затяните в указанном порядке требуемым моментом (25 Н·м + 47°±5°) и доверните на требуемый угол болты крепления крышек коренных подшипников коленчатого вала (см. рис. 2.149).

Рис. 2.167. Проверка осевого перемещения коленчатого вала

Проверьте осевое перемещение коленчатого вала (рис. 2.167).

Осевое перемещение при новых упорных полукольцах составляет 0,045–0,252 мм.

Осевое перемещение при поработавших упорных полукольцах составляет 0,045–0,852 мм.

Убедитесь в свободном, без заеданий вращении коленчатого вала.

17.9.1. Определение осевого зазора коленчатого вала

Рис. 440. Подшипники коленчатого вала: 1 — вкладыши подшипников № 1, 2, 4 и 5. Вкладыши с канавками для смазки расположены в блоке цилиндров, в крышках подшипников расположены вкладыши без смазочных канавок; 2 — болты крышек, 65 Н·м + 90 Н·м; 3 — крышки коренных подшипников, крышка №1 расположена со стороны шкивов, крышка № 3 имеет выемки для регулировочных шайб; 4 — вкладыши подшипника № 3. Вкладыш с канавкой для смазки расположен в блоке цилиндров, в крышке подшипника расположен вкладыш без смазочных канавок; 5 — регулировочные шайбы для подшипника № 3; 6 — коленчатый вал; 7 — регулировочные шайбы подшипника № 3, расположенные в блоке цилиндров

Перед тем как снять коленчатый вал, что можно сделать только на демонтированном двигателе, измерьте осевой зазор, чтобы знать при сборке, нужно ли менять регулировочные шайбы на среднем коренном подшипнике (рис. 440).

Рис. 441. Измерение осевого зазора коленчатого вала при помощи щупа

Вставьте щуп на среднем подшипнике (номер 3) между щекой коленчатого вала и вставленной регулировочной шайбой, как это показано на рис. 441 и проверьте величину осевого зазора, которая должна располагаться в пределах от 0,07 до 0,17 мм. Наибольший зазор не должен превосходить 0,37 мм.

Обратите внимание на то, чтобы осевой зазор был выбран полностью, для чего уприте рычаг (лучше всего деревянную рукоятку какого-либо инструмента, чтобы избежать повреждения) в щеку коленчатого вала и с его помощью отожмите вал в сторону. Вставляя различные по толщине щупы, установите точную величину зазора.

Осевой зазор можно измерить с помощью индикатора, который следует прикрепить к торцовой стороне блока цилиндров, и установить измерительный палец на торец коленчатого вала. После этого прижмите коленчатый вал в направлении индикатора. Установите индикатор на ноль и прижмите вал в противоположную сторону. Посмотрите величину зазора на индикаторе.

Осевое смещение коленвала


 

Осевое смещение коленвала

При совмещении приводного агрегата с коленвалом двигателя важно, чтобы коленвал не подвергался действию осевой нагрузки, постоянно направленной в одну сторону, что грозит перегрузкой опорного подшипника. В этом случае вскоре после запуска двигателя возможна серьезная поломка. При сборке с генератором с валом на одном или двух подшипниках, нужно проверить

осевое смещение коленвала, которое должно находится в пределах, указанных ниже.

Двигатель         Осевое смещение нового

коленвала

4006/8                           0,13...0,48 мм

4012/16                         0,13...0,51 мм

Нажимая рычагом на конец коленвала с маховиком, его можно смещать вперед и назад. Осевое смещение коленвала измеряют циферблатным индикатором, установленным в подходящем месте.

Подвешенный генератор с валом на одном подшипнике

Одноподшипниковый генератор крепится к корпусу маховика, а задняя часть его ротора опирается на подшипник, установленный в корпусе генератора. Передний конец ротора крепится болтами к маховику двигателя, поэтому часть веса ротора воспринимается задним опорным подшипником коленвала. Важно помнить, что вес ротора должен частично восприниматься не только коленвалом двигателя, но и то, что вес генератора должен воспринимается и его собственными опорами. Ни при каких обстоятельствах вес генератора не должен полностью передаваться на корпус маховика двигателя.

Для каждого двигателя существует предел величины веса, который может им восприниматься, поэтому тип генератора, подсоединяемого к двигателю, должен быть согласован с Perkins Engines ( Stafford ) Ltd .

Чтобы подтвердить совместимость двигателя и генератора, необходим также анализ крутильных колебаний.

Серия двигателя

Максимальный вес вращающихся деталей (кг)

4006

1000

4008

1000

4012

1700

4016

1700

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!   важно правильно подобрать длину используемых

ВИНТОВ ИЛИ БОЛТОВ. НЕДОСТАТОЧНАЯ ДЛИНА РЕЗЬБОВОЙ ЧАСТИ МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К СРЫВУ РЕЗЬБЫ, А СЛИШКОМ ДЛИННАЯ РЕЗЬБОВАЯ ЧАСТЬ ПРИВЕДЕТ К УПОРУ КОНЦА БОЛТА В ДНО НЕСКВОЗНОГО ОТВЕРСТИЯ, ИЛИ ЗАХВАТУ ДЕТАЛЕЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ РЯДОМ.

Моменты затяжки болтов при монтаже двигателей 4000 серии

Соединяемые детали

Размер болта

Момент затяжки, Нм

Кронштейны двигателя и рама

М20

475

Генератор и корпус маховика

М12

98

Ведущий диск и маховик:

 

 

муфта 2.15

М12

64

муфта 3.86

М16

155

Коленвал. Дефекты коленчатых валов.. Статьи компании «ООО «СибТехКом»»

Периодически к нам обращаются покупатели с самыми разными вопросами о коленчатых валах, но вопросы о ресурсе коленвалов, о причинах внезапных поломок, о межремонтном периоде являются наиболее важными. Часто встречается две ситуации:
Ситуация 1. Замена коленчатого вала производится через небольшие промежутки времени: 1-3 года.
Ситуация 2. Коленчатый вал лопается почти сразу после установки в двигатель.
Поскольку эти ситуации встречаются очень часто, то многие люди даже начинают думать, что так и должно быть или это "плохой двигатель". Опираясь на очень большой опыт ремонта двигателей, установки коленчатых валов, технического сопровождения клиентов можем точно сказать: любой двигатель советской конструкции имеет высокие запасы прочности, коленчатые валы в таких двигателях могут и должны ходить десятилетиями.
Тем не менее, сейчас мы наблюдаем, такую картину:
«Комбайн Енисей, двигатель Д-442. Только установили коленчатый вал, сразу оторвало носок»
«Трактор Т-150, двигатель ЯМЗ-236, шлифовка через каждые 2 года»
На основании нашего опыта мы подготовили это небольшое руководство, которое поможет вам грамотно решить проблему замены коленчатого вала, не сделав типичных ошибок.
Итак, у вас вышел из строя коленвал.
Коленчатый вал никогда не работает сам по себе – он воспринимает нагрузки и преобразует движение. Если имеется любой коленчатый вал, который не имеет отклонений от чертежа (размеры, соосность и т.д.), то его ресурс практически полностью зависит от сопрягаемых деталей. Отсюда есть практический вывод:
Коленчатый вал крайне редко выходит из строя без причины.
Что бы ни случилось с вашим коленчатым валом (лопнул, застучал, прилипли вкладыши, изнашивается очень быстро) в двигателе есть серьезная неисправность, которая привела к этой ситуации. Не удалив эту неисправность вы рискуете, что ситуация повторится с новым коленчатым валом. Исключения из этого правила бывают, но они очень (!) редки. Сами по себе могут ломаться коленчатые валы размеров Р4, Р5, Р6, которые накопили усталостные напряжения за долгий срок службы. Изредка встречаются заводские дефекты изготовления, например дефекты заготовки. Однако в этом случае брак сразу видно по характеру излома и такие дефекты действительно очень редки.

Итак, мы знаем, что коленчатый вал вышел из строя, в двигателе имеется неисправность и надо срочно что-то решать с этой ситуацией, так как техника стоит. Тут необходимо задать вопрос мотористу:
 «Что именно случилось?»
Ниже приводим наиболее распространенные поломки и практические рекомендации.
1. Коленвал «лопнул».
Коленчатые валы лопаются по следующим причинам: наличие дефектов сопрягаемых деталей, накопление напряжений в детали, заводские дефекты изготовления (или шлифовки), отсутствия балансировки двигателя. Разберем подробнее.
1. Дефекты сопрягаемых деталей.
На долю дефектов сопрягаемых деталей приходится 90-95% лопнувших коленчатых валов. Если коленвал лопнул, в первую очередь следует проверить сопрягаемые детали: блок, шатуны.
Дефекты блока встречаются чаще всего и, как правило, являются причиной излома коренной шейки коленвала. Если, например, блок имел отклонения по постелям коленчатого вала, то коленвал был установлен не по своей оси, работал в неприемлемых для себя условиях и в итоге лопнул. Однако, даже если вы уверены в своем блоке или он был новый,  то после того, как в нем сломался вал, блок все равно необходимо отвезти на дефектацию. В процессе излома коленчатый вал бьет шейками по постелям блока. Блок в большинстве двигателей изготовлен из чугуна (реже алюминия), эти материалы достаточно податливы к ударным нагрузкам. Воспринимая удар коленчатого вала, постели блока смещаются, нарушается ось установки коленчатого вала. Если установить новый коленчатый вал в такой блок, то он, скорее всего, лопнет уж из-за дефекта блока, так как будет установлен, опять таки, не по оси.
Дефекты шатунов также нередки. Наиболее часто они сказываются на шатунных шейках. Соответственно, если коленвал лопнул по шатунной шейке, то необходимо дефектовать уже не только блок, но и шатуны. Шатуны могут быть перегреты, перекручены, может образоваться эллипс, иногда шатуны банально не подобраны по одной массе. Если шатуны перегрелись, то они однозначно подлежат выкидыванию, так как в этом случае меняется структура материала и шатуны теряют прочность. Другие дефекты шатунов также, как правило, не исправляются, детали заменяются на новые. Связано это с тем, что многие дефекты шатунов естественным образом образуются в процессе эксплуатации от испытываемых шатуном нагрузок, так как шатун – одна из активно работающих деталей.
В случае излома коленчатого вала дефектовка блока и шатунов обязательна.
Дефекты вкладышей встречаются нечасто, но в последнее время есть и такие случаи. Связаны они в основном с использованием некачественных вкладышей. Так, с оригинальными вкладышами  дефекты фактически не встречаются, в то время как при использовании разных подделок жалобы на вкладыши часты. Проблема со вкладышами возможна и тогда, когда с целью экономии на турбированный двигатель устанавливают вкладыши схожего не турбированного двигателя (например, на Д-245 устанавливают вкладыши для Д-240).
2. Накопление напряжений.
Встречается далеко не так часто, как дефекты сопрягаемых деталей. Такой усталостный излом имеет характерную картину: гладкое начало излома и контрастно рваное продолжение. Встречается усталостный излом у коленчатых валов размеров Р4-Р6. Как правило эти детали исправно работали в течение 15-20 лет и у моториста никогда не было к ним претензий. Накопление напряжений – естественный процесс. Обычно усталостный излом происходит возле мест-накопителей напряжений: это масляные каналы, галтельные переходы.
 Даже если коленчатый вал лопнул из-за усталостных напряжений дефектовка блока и сопрягаемых деталей обязательна.
3. Двигатель не отбалансирован.
Выход коленчатого вала из строя в виду избыточных вибраций и несбалансированности двигателя наиболее часто встречается в двигателях комбайновой техники (Д-442 (комбайн Нива-Эффект), СМД-31 (Дон-1500), ЯМЗ-238АК (Дон-1200), Д-260 (Полесье)). Также эта проблема характерна и для автомобильных V-образных 6-цилиндровых двигателей (ЯМЗ-236, ЯМЗ-236НЕ). Наиболее часто происходит излом 1-й коренной шейки или излом носка коленчатого вала, что особенно характерно для коленвалов Д-442, ЯМЗ-238АК. Балансировка двигателя после капремонта требуется для всех двигателей независимо от назначения, но для вышеперечисленных двигателей балансировка двигателя в сборе жизненно необходима. Наиболее эффективна балансировка двигателя при применении стробоскопического устройства.
4. Заводские дефекты изготовления.
Для отечественных коленчатых валов встречаются очень редко. Это могут быть дефекты поковки либо дефекты литья, некоторые огрехи механической обработки, способствующие возникновению концентраторов напряжений.
Заводские дефекты изготовления заготовки будут видны на изломе.
Например, если в заготовке коленвала была литейная раковина, то естественно, ее будет видно. То же самое относится к дефектам поковки – волосовинам, представляющим собой нарушение состояния металла в форме очень тонкой трещинки. Волосовины могут быть различной длины, могут присутствовать снаружи или внутри. Иногда их называют микротрещинами.
2. Прокрутило вкладыши, вкладыши «прилипли».
Причины такой проблемы с вкладышами кроются в системе смазки. Здесь может быть много разных конкретных проблем, однако все они связаны с маслом. Несвоевременная замена масла, проблемы с масляным насосом, фильтрующими элементами, регулировкой – все это может привести к масляному голоданию, попаданию сажи на рабочие поверхности, наволакиванию металла.
Отсюда вытекает правило:
Если прокрутило вкладыши или вкладыши прилипли к шейке коленвала, то кроме дефектовки коленвала и сопрягаемых деталей обязательно необходимо перебрать систему смазки двигателя.
 В большинстве случаев, коленчатый вал все же удается сохранить. Как правило, коленвал подлежит дефектовке, шлифовке на другой размер, возможно выпрямлению. В редких случаях коленчатый вал все же приобретает трещину и его приходится выкидывать. Также есть некоторые случаи, когда провернувший вкладыш повреждает шейку настолько, что шлифовка не помогает. Обязательна также дефектовка шатунов, ведь ввиду масляного голодания возможен их перегрев, а перегретые шатуны подлежат замене так как теряют свои прочностные свойства. Как и во всех случаях, необходима проверка блока.
3. Двигатель «прыгает».
Избыточные вибрации при работе двигателя имеют различные причины. Иногда они вызваны неравномерностью сгорания топлива по цилиндрам или вопросами к сцеплению.
Но все же, наиболее часто вибрация двигателя – это проблема балансировки двигателя в сборе.
Избыточная вибрация может проявляться только на каких-то конкретных оборотах двигателя или же присутствовать все время. Все зависит от прохождения точки резонанса. Не следует ждать, что что-либо приработается или «это пройдет». Если ситуацию оставить как есть, то есть высокий риск того, что коленчатый вал лопнет. Поэтому, не дожидаясь этого, двигатель следует отбалансировать в сборе. Выше в этой статье мы уже писали про балансировку двигателя. Следует отметить, что кустарные методы балансировки (балансировка только коленвала с маховиком методом подбора) часто могут быть не эффективны и всегда следует предпочесть балансировку двигателя со стробоскопом. В таком случае удается свести вибрации к 0.
4. Коленвал шлифуют через 1-2 года.
Слишком частая шлифовка коленчатого вала – это не норма и следует искать и устранять причину такого явления. Как правило, причина в дефектах сопрягаемых деталей: постели блока, реже дефекты шатунов. В норме межремонтный период коленчатого вала сельскохозяйственной техники составляет от 3-5 лет и выше в зависимости от режима эксплуатации.
Если вы регулярно шлифуете коленвал через 1-2 года, то в следующий раз займитесь не только валом, но и отвезите на дефектовку блок и шатуны.
Устранение дефектов блока или шатунов послужит вам хорошую службу и добавит коленчатому валу лет 5 ресурса. В итоге ваши затраты окупятся с лихвой.
5. Коленвал имеет трещину.
Коленвал с трещиной ремонту не подлежит. Никогда. Если вам кто-то предлагает восстановить треснувший коленчатый вал, то бегите от такого специалиста. Это либо человек технически абсолютно неграмотный, либо своего рода аферист. Никогда не поддавайтесь соблазну исправить треснувший коленчатый вал, это грозит не только напрасной потерей денег на его «восстановление», но и серьезными проблемами с двигателем после неизбежного и быстрого излома такого коленвала в процессе работы.

Дефекты коленчатых валов

В этой статье мы рассмотрим основные дефекты коленчатых валов, причины их возникновения и способы устранения. Конечно, при возникновении любой проблемы с коленчатым валом двигателя рекомендуется обращаться к специалистам. Однако, в конечном итоге именно потребитель выбирает коленчатый вал, определяет где и как он будет установлен, как и кем проверен, а также что будет сделано при возникновении каких-либо проблем. Поэтому эта статья рассчитана на то, чтобы дать основную информацию о коленчатых валах и их дефектах в доступной краткой форме, которая поможет принять правильное решение.

Коленчатый вал – наиболее ответственная, наиболее нагруженная и дорогостоящая деталь двигателя. Коленвал работает в крайне неблагоприятных условиях: на него действуют ударные динамические нагрузки, силы трения, неуравновешенные моменты, крутильные колебания и вибрации, высокие температуры, статические нагрузки от сопрягаемых деталей.  Именно коленчатый вал принимает на себя все недостатки сборки двигателя. Дефекты геометрии блока или шатунов в первую очередь скажутся на ресурсе коленчатого вала. Однако, несмотря на столь высокие требования к  этой детали, качественный коленчатый вал при условии грамотной сборки двигателя обладает прекрасным ресурсом. В этом проявляется рациональность и высокий запас надежности советских конструкций дизелей строительной и сельскохозяйственной техники.

При приобретении коленчатого вала перед сборкой двигателя покупатель имеет право (а, скорее, обязанность!) проверить полностью коленчатый вал перед установкой в двигатель. Такая проверка может проводится на ремонтном предприятии, в шлифовальной мастерской, на заводе. Даже если вы купили абсолютно новый коленчатый вал, все равно стоит проверить его перед установкой. Но все же дефекты новых коленчатых валов встречаются гораздо реже, чем дефекты ремонтных коленвалов.

Большинство проблем типичны.

1.       Ускоренный износ шеек коленчатого вала.

 

Слишком быстрый износ шеек коленвала чаще всего связан с проблемами блока. Обязательно необходимо проверить геометрию посадочных мест блока под подшипники. В этом случае коленчатый вал может "болтаться" в постелях блока, что приводит к существенному увеличению нагрузок и быстрому износу. Второй причиной, ставшей особенно актуальной в последние годы, может быть некачественный материал коленчатого вала. На рынке присутствует достаточно большое количество недорогих коленчатых валов импортного производства. Среди них есть как качественные, прекрасно зарекомендовавшие себя марки, так и откровенные подделки. Конечному потребителю бывает непросто разобраться. В случае использования высокопрочного чугуна, ресурс коленчатого вала остается практически неизменным. Но в случае, если на материале решили сэкономить, использовать более мягкий серый чугун или сталь, незакаленную токами высокой частоты, тогда ресурс коленчатого вала и межремонтные периоды существенно уменьшаются.

2. Задиры на поверхностях шеек коленчатого вала.

Задиры на шейках коленчатого вала, как правило, связаны с состоянием системы смазки дизеля.  Здесь может быть очень большое число факторов: некачественное масло, нарушение сроков замены масла, засорение масляного фильтра, недостаточное давление в системе. Также задиры могут образоваться вследствие проблем с охлаждением дизеля или с нарушением температурного режима, так как перегрев разжижает масло. Износ поршневых колец приводит к попаданию частичек топлива или продуктов сгорания в масло, что также разжижает его.

В этом случае коленчатый вал шлифуется, меняются вкладыши. Необходимо также проверить систему смазки, систему охлаждения, систему питания дизеля, заменить фильтрующие элементы, проверить масляные каналы и заменить поршневые кольца при необходимости. Достаточно большой перечень работ делает экономически рациональным проведение полного капитального ремонта двигателя.

3. Ускоренный износ поверхностей под полукольца осевого смещения коленвала.

Встречается значительно реже, чем царапины, задиры или трещины. Наиболее частая причина - неисправность привода выключения сцепления вследствие неправильной эксплуатации водителем. В случае такого дефекта необходимо заменить полукольца осевого смещения и отремонтировать привод сцепления. Следует обращать внимание на правильную эксплуатацию для профилактики.

4. Царапины на поверхностях шеек коленвала.

Этот дефект встречается очень часто. Следует отличать царапины на шейках от усталостных трещин. Царапина при осмотре с лупой имеет светлое дно, в то время как дно трещины не просматривается (черного цвета). При полировке царапина начинает исчезать, а трещина остается на месте. Обычно царапины располагаются прямо на шейке, а трещины захватывают, часть галтели. Геометрически царапина обычно прямая, трещина имеет кривую ломанную форму. Небольшие царапины естественным образом появляются при долговременной эксплуатации. Также царапины образуются при наличии посторонних частиц в масле. Возможны подобные повреждения при транспортировке. Для неглубоких царапин бывает достаточно отполировать шейки коленчатого вала. Если царапина имеет глубину более 3-5 микрон, необходимо все шейки (или все шатунные, или коренные, в зависимости от того, на какой повреждение) отшлифовать на следующий ремонтный размер. Следует обратить внимание на все шейки коленчатого вала и проверить их форму измерениями в 2-х плоскостях. Проверить шатуны на эллипсность. Следует заменить моторное масло, масляный фильтр. Для профилактики необходимо регулярно проверять систему смазки и менять масло. Также важно использовать рекомендуемое моторное масло.

5. Биения, прогиб коленчатого вала.

Прогиб коленчатого вала часто встречается в длинных коленчатых валах комбайнов, строительной техники. В большей степени изгибу оси подвержены валы рядных двигателей с большим количеством цилиндров. Также изгиб чаще встречается в коленчатых валах изготовленных из некачественного мягкого материала. Проверка коленчатого вала на изгиб несложна. Вал укладывается на призмы, установленные на металлической плите. Вращая коленвал, с помощью индикатора проверяется прогиб оси коленвала. Допускается изгиб до 0,1 мм. Если обнаружен изгиб более 0,1мм, проводится выпрямление коленчатого вала.

6. Отклонение шеек от размера

Постепенный износ шеек коленчатого вала - естественный процесс. При установке вала в двигатель существуют определенные требования к размеру. Для разных коленчатых валов они различны. В целом допуски для новых коленчатых валов составляют не более 2 соток. Допуск коленчатого вала при ремонте двигателя составляет не более 5 соток. Коленчатые валы с отклонениями размеров шеек более 5 соток однозначно подлежат шлифовке на следующий ремонтный размер.

Коленвал: разновидности, диагностика и ремонт неисправностей

Коленчатый вал — ключевой узел кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Благодаря коленвалу возвратно-поступательные движения поршней преобразуются в механическое вращение. Суть коленвала — это кривошип, который совершает вращательные движения вокруг одной неподвижной оси. Удвоенный радиус кривошипа равен длине хода поршня. Шатунные шейки расположены под такими углами, что цилиндры работают попарно, но немного опережают друг друга. По такому принципу устроен коленчатый вал.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм

Изготавливают коленвалы из высокопрочных сталей или чугуна методом литья, ковки, механической обработки. По причине высокой степени сжатия к коленвалу дизельного двигателя предъявляют более высокие требования по прочности. В остальном коленвал дизеля по строению не отличается от вала бензинового двигателя. Коленчатый вал из стали, особенно выточенный на станке, имеет высокую стоимость, поэтому чугунные коленвалы получили более широкое распространение.

Изготовление коленвала из стали на токарно-фрейзерном станке

Изготовление коленвала из стали на токарно-фрейзерном станке

Устройство коленвала

Коленчатый вал состоит из плоских проточенных пластин с противовесами (так называемых «щек»), которые соединены между собой «шейками». Противовесы необходимы, чтобы гасить возвратно-поступательные движения поршней и стабилизировать вращение вала.

На некоторых современных двигателях для дополнительной стабилизации применяются балансирные валы со смещенным центром тяжести и приводом от коленчатого вала. Они вращаются в разные стороны, помогая уравновешивать движения поршней.

Кривошипно-шатунный механизм с дополнительным блоком балансиров

Кривошипно-шатунный механизм с дополнительным блоком балансиров

В V-образных и W-образных двигателях шатуны из противоположных цилиндров давят на соединенные между собой шейки. Это позволяет обеспечить более равномерную работу двигателя, уменьшить его габариты. В рядных двигателях каждый шатун закреплен на отдельной шейке с балансирами.

Кривошипно-шатунный механизм рядного четырехцилиндрового двигателя со стандартными шейками и балансирами

Кривошипно-шатунный механизм рядного четырехцилиндрового двигателя со стандартными шейками и балансирами

Коленчатый вал двигателя V6 c раздвоенной смежной шатунной шейкой

Коленчатый вал двигателя V6 c раздвоенной смежной шатунной шейкой

Шейки коленвала имеют цилиндрическую форму с шлифованной поверхностью. По оси вала располагаются коренные шейки, по оси шатунов — «шатунные шейки». Трущиеся пары коленвала, как правило, устанавливаются на подшипниках скольжения. Для предотвращения продольных смещений вала предусмотрены опорные подшипники, их также называют полукольца коленвала.

Коленчатый вал расположен в блоке цилиндров в ответных посадочных местах «постели коленвала». На коленчатом валу расположен хвостовик для крепежа звездочки привода ГРМ, шкива генератора и водяной помпы. На обратной части вала закреплен фланец для крепежа маховика. Во фланце устанавливается подшипник качения, в него заходит первичный вал КПП. Внутри коленчатых валов расположены каналы для принудительной смазки вкладышей шеек, шатунов и цилиндропоршневой группы. Конструктивное исполнение коленчатых валов зависит от компоновки цилиндров, их количества. На коленвал могут устанавливаться ведущие шестерни для различного оборудования, например, маслонасоса.

Устройство коленвала

Устройство коленвала

Неисправности коленчатых валов

Рассмотрим типичные неисправности коленчатых валов:

  • течи сальников коленчатого вала;
  • «масляное голодание» рабочих поверхностей;
  • механические повреждения коленчатых валов;
  • естественный физический износ;
  • ненормальный повышенный физический износ.

Как правило, первое, с чем сталкиваются автомобилисты, — это течь масла из-под резиновых уплотнений (сальников коленвала). Это широко распространенная проблема на двигателях с пробегом. Подтекающий сальник требует замены. В некоторых случаях замена масла на более вязкое поможет остановить течь на какое-то время.

Сальник коленвала требующий замены

Сальник коленвала требующий замены

Для коленчатых валов, как и для других деталей двигателя, наиболее опасно «масляное голодание». Причиной может быть поломка маслонасоса, забитый канал подачи масла, низкий уровень масла в двигателе. Это приводит к повышенному трению подшипников, нагреванию элементов. Дальнейшая эксплуатация двигателя в таком режиме приведет к его перегреву, полному заклиниванию и к капитальному ремонту. «Клин» на ходу может привести к критическим повреждениям вала или других узлов двигателя.

Вода и топливо попадая в масло меняют его хим. состав и степень вязкости. Причиной может быть значительный износ цилиндропоршневой группы, нарушенная структура прокладок, микротрещины в блоке двигателя или ГБЦ.

Повреждения шейки шатуна по причине отсутствия смазки

Повреждения шейки шатуна по причине отсутствия смазки

Со временем шейки и подшипники подвергаются износу, увеличивается допустимый зазор, появляется люфт коленвала, это приводит к возрастанию вибраций, двигатель начинает «стучать». Характерный стук двигателя — критичный сигнал. При его появлении необходимо прекратить движение и срочно обратиться в автосервис. Если коленчатый вал разбалансирован или смонтирован неправильно, может возникнуть повышенный ненормальный износ контактных поверхностей.

Ремонт коленвала

Ремонт или замена коленчатого вала — процесс трудоемкий. Как правило, он требует практически полной разборки двигателя, осмотра и дефектовки всех его узлов и механизмов. Коленчатый вал снимают и измеряют осевые биения. В случае допустимой выработки поверхности шеек и шатунов коленчатого вала пришлифовывают под ремонтные размеры подшипников. Постель с выработкой тоже подлежит механической обработке с «одной установкой» на специальном станке. Расточка коленвала позволяет установить вкладыш следующего ремонтного размера.

Проточка постели коленчатого вала

Проточка постели коленчатого вала

Шлифовка коленчатого вала

Шлифовка коленчатого вала

Размеры шеек имеют ремонтные допуски. Простая шлифовка коленвала не поможет в случае, если износ или повреждения слишком сильные. Коленчатый вал — деталь недешевая, а если речь идет, например, о крупногабаритной сельхозтехнике, сумма будет внушительной. Даже сильно изношенные поверхности трения можно восстановить. Толщина выработки компенсируется с помощью наплавки электросваркой под флюсом, плазменного напыления твердых сплавов, газотермичекого напыления и др. Затем коленвал шлифуется, «доводится» до необходимых ремонтных размеров. Это технологически сложный процесс, его лучше доверить специалистам.

Автоматизированное газо-термическое напыление шеек и балансиров коленчатого вала

Автоматизированное газо-термическое напыление шеек и балансиров коленчатого вала

Качественно выполненное восстановление и шлифовка коленвала может обеспечить 100% ресурса его работы. Следует учитывать, что с увеличением ремонтного размера коленчатый вал может сместиться со своего заводского посадочного места. Потребуется точная установка коленвала с подборкой вкладышей. Коленвал с критическими повреждениями или осевым искривлением придется поменять.

Как проверить коленвал? Опытные автомобилисты могут определить характерный стук коленчатого вала на слух, используя медицинский стетоскоп. При плановых ТО можно снять поддон, визуально осмотреть коленчатый вал на предмет трещин и сколов и с помощью щупа выполнить контроль зазоров между полукольцами.

Замер осевых смещений коленвала с помощью щупа

Замер осевых смещений коленвала с помощью щупа

Комплект измерительных стальных пластин щупов

Комплект измерительных стальных пластин щупов

Повышенное содержание металлической стружки в фильтре и поддоне указывает на износ пар трения. В таких случаях нужно срочно найти причину образования такой стружки.

Диаметр шеек коленвала можно измерить обычным микрометром. Параметры разбалансировки, биений и осевых люфтов коленчатых валов определяют с помощью специальных индикаторов. Для этого нужно либо разместить вал на специальный стенд или станок, либо установить индикатор с магнитным штативом на блок двигателя. Замер выполняется при вращении.

Стенд с установленным индикатором часового типа для замера биений коленчатого вала

Стенд с установленным индикатором часового типа для замера биений коленчатого вала

Индикатор часового типа, установленный на блок двигателя

Индикатор часового типа, установленный на блок двигателя

Для определения зазора между шейками коленчатого вала и подшипниками применяют калиброванную пластиковую проволоку и бумажный шаблон со специальной шкалой. Способ довольно прост и доступен. Кусочек проволоки устанавливают на обезжиренную поверхность шейки коленчатого вала. Для ее фиксации можно применить небольшое количество густой смазки. Затем шейка накрывается подшипником и крышкой. Крышки обтягиваются, проволока внутри раздавливается на плоскости шейки (резьбовые соединения нужно затягивать динамометрическим ключом). Болты раскручивают и снимают крышку. Далее остается измерить ширину расплющенной полоски шаблоном. Значение будет соответствовать достаточно точному значению зазора.

Измерение зазоров между шейкой и подшипником с помощью калиброванной проволоки и шаблона

Измерение зазоров между шейкой и подшипником с помощью калиброванной проволоки и шаблона

Замена коленвала

Итак, как снять коленвал? Для этого потребуется полная разборка двигателя.
Для замены необходимо:

  • стандартный набор инструментов;
  • динамометрический ключ;
  • фиксатор коленвала MR 1-233.

Снятие коленвала возможно выполнить после демонтажа двигателя и установки его на ремонтный стенд, узлов ГРМ, оборудования двигателя, ГБЦ, шатунов и поршней.

Схема сборки и установки в блок двигателя коленчатого вала Skoda OCTAVIA TDI 1996-2002 г.в 1,9,1315,17 - болты крепежные, 3 - фланец, передний прижимной, 4 - вкладыш подшипника, 5 - звездочка цепной передачи, 6 - коленчатый вал, 7 - вкладыш подшипника, 8 - полукольца коленвала, 10 - крышка подшипника, 11 - установочный штифт, 12 - колесо датчика, 2 - уплотнительное кольцо (сальник), 14 - маховик и ведущий диск, 16 - промежуточная пластина, 18 - уплотнительная прокладка (с сальником).

Схема сборки и установки в блок двигателя коленчатого вала Skoda OCTAVIA TDI 1996-2002 г.в 1,9,1315,17 — болты крепежные, 3 — фланец, передний прижимной, 4 — вкладыш подшипника, 5 — звездочка цепной передачи, 6 — коленчатый вал, 7 — вкладыш подшипника, 8 — полукольца коленвала, 10 — крышка подшипника, 11 — установочный штифт, 12 — колесо датчика, 2 — уплотнительное кольцо (сальник), 14 — маховик и ведущий диск, 16 — промежуточная пластина, 18 — уплотнительная прокладка (с сальником).

Последовательность работ по замене коленчатого вала

1. На «венец» маховика установить фиксатор коленвала MP 1-223 (он будет препятствовать вращению коленвала). Положение А для затяжки, В — для ослабления.

2. Открутить болты крепления маховика 15, демонтировать маховик.

3. Открутить болты 13 и, вытащив установочный штифт, демонтировать колесо датчика коленвала.

4. Открутив по периметру болты 1 и 17, демонтировать прижимной передний фланец 3, передний сальник 2, промежуточную пластину 16, уплотнительную прокладку 18.

5. Раскрутить болты 10, демонтировать крышки коренных шеек, верхние половинки подшипников 7 и полукольца 8.

6. Выполнить выемку вала 6 из блока двигателя, убрать нижние части подшипников 4 и полуколец.

7. Произвести дефектовку, шлифовку, балансировку коленчатого вала. Выполнить очистку постелей коленвала и блока двигателя.

8. Установку коленчатого вала выполнить в последовательности, обратной разборке. При монтаже колеса положения коленвала выполнить контроль размера превышения установочного штифта 11 согласно со схемой проверки.

Схема проверки установочного штифта 1-колесо положения коленвала, 2-болты крепежа,3- установочный штифт а = 2,5…3,0 мм

Схема проверки установочного штифта 1-колесо положения коленвала, 2-болты крепежа,3- установочный штифт а = 2,5…3,0 мм

9. После монтажа коленчатого вала в блок двигателя произвести контроль биений.

Существует целый ряд концепций двигателей внутреннего сгорания, в которых коленчатый вал и шатуны заменены на другие узлы. На сегодняшний день коленчатый вал со стандартной компоновкой оптимально подходит для крупносерийного производства, а «безшатунные» двигатели — единичные экспериментальные экземпляры.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

как это работает, симптомы, проблемы, тестирование

Обновлено 4 декабря 2018 г.

Ford Датчик положения коленчатого вала (CKP)

Датчик положения коленчатого вала измеряет скорость вращения (об / мин) и точное положение коленчатого вала двигателя. Без датчика положения коленчатого вала двигатель не запускался.

В некоторых автомобилях датчик устанавливается рядом с главным шкивом (гармоническим балансиром), как у этого Форда на фото.В других автомобилях датчик мог быть установлен на картере коробки передач или в блоке цилиндров двигателя, как на фото ниже. В технической литературе датчик положения коленчатого вала обозначается сокращенно CKP.

Как работает датчик положения коленвала

В этом двигателе GM датчик положения коленчатого вала
установлен на блоке цилиндров

Датчик положения коленчатого вала расположен так, что зубцы на реактивном кольце, прикрепленном к коленчатому валу, проходят близко к наконечнику датчика.В реакционном кольце отсутствует один или несколько зубцов, чтобы компьютер двигателя (PCM) мог определить точку отсчета положения коленчатого вала.

При вращении коленчатого вала датчик вырабатывает импульсный сигнал напряжения, каждый импульс которого соответствует зубцу на кольце реактора. На фото ниже показан реальный сигнал датчика положения коленчатого вала при работе двигателя на холостом ходу. В этом автомобиле кольцо реактора выполнено с двумя недостающими зубьями, как вы можете заметить на графике.

PCM использует сигнал датчика положения коленчатого вала, чтобы определить, в какое время производить искру и в каком цилиндре.Сигнал положения коленчатого вала также используется для отслеживания пропусков зажигания в цилиндрах.

Сигнал датчика положения коленчатого вала на экране осциллографа.

Если сигнал с датчика отсутствует, искры не будет и топливные форсунки не будут работать.

Двумя наиболее распространенными типами являются магнитные датчики со считывающей катушкой, которые вырабатывают напряжение переменного тока, и датчики на эффекте Холла, которые вырабатывают цифровой прямоугольный сигнал, как на фотографии выше.В современных автомобилях используются датчики Холла. Датчик типа измерительной катушки имеет двухконтактный разъем. Датчик Холл-эффект имеет три-контактный разъем (опорное напряжение, заземление и сигнал).

Реклама - Продолжите чтение ниже.

Признаки неисправности датчика положения коленчатого вала

Неисправный датчик может вызвать периодические проблемы: автомобиль может случайно остановиться или заглохнуть, но затем без проблем перезапустится. Двигатель может не запускаться в сырую погоду, но после этого запускается нормально.Иногда вы можете увидеть, как датчик оборотов работает нестабильно. В некоторых случаях неисправный датчик может вызвать длительное время запуска двигателя перед запуском. Если датчик неисправен, двигатель запустится, но не запустится. Подробнее: Почему двигатель заводится, но не запускается: общие проблемы.

Неисправности датчика положения коленчатого вала

Датчик положения коленчатого вала

Наиболее распространенный код OBDII, связанный с датчиком положения коленчатого вала, - это P0335 - Датчик положения коленчатого вала «A», цепь .В некоторых автомобилях (например, Mercedes-Benz, Nissan, Chevy, Hyundai, Kia) этот код часто вызывается неисправностью самого датчика, хотя могут быть и другие причины, такие как проблемы с проводкой или разъемом, поврежденное кольцо реактора и т. Д.

В некоторых автомобилях периодическая остановка двигателя также может быть вызвана проблемой с проводку датчика положения коленчатого вала. Например, если провода датчика не закреплены должным образом, они могут задеть какую-нибудь металлическую деталь и закоротить, что может вызвать периодическую остановку.

В бюллетене Chrysler 09-004-07 описана проблема с некоторыми моделями Jeep и Chrysler 2005-2007 годов, когда отказавший датчик положения коленчатого вала может вызвать проблемы с запуском. Для устранения проблемы необходимо заменить датчик на новую.

Другой бюллетень Chrysler 18-024-10 для некоторых автомобилей Chrysler, Dodge и Jeep 2008-2010 годов упоминает проблему, при которой код P0339 - Неустойчивый датчик положения коленчатого вала может быть вызван неправильным зазором или плохой гибкой пластиной.

Отказы датчика положения коленчатого вала были обычным явлением в некоторых автомобилях GM 90-х годов. Одним из симптомов было заглохание при горячем двигателе. Замена датчика положения коленвала обычно решала проблему.

Как проверяется датчик положения коленчатого вала

Сопротивление этого положения коленчатого вала датчик от
Ford Escape 2008 г. измеряет при 285,6 Ом,
, что находится в пределах спецификации

Каждый раз, когда есть подозрение, что проблема может быть вызвана датчиком положения коленчатого вала или если имеется соответствующий код неисправности, датчик необходимо визуально осмотреть на предмет трещин, ослабленных или корродированных контактов разъема или других очевидных повреждений.Правильный зазор между наконечником датчика и кольцом реактора также очень важен.

Правильную процедуру тестирования можно найти в руководстве по обслуживанию. Мы разместили несколько ссылок, по которым вы можете получить доступ к руководству по обслуживанию за абонентскую плату, внизу этой статьи.

Для датчиков типа измерительной катушки процедура тестирования включает проверку сопротивления. Например, для Ford Escape 2008 года сопротивление датчика положения коленчатого вала (CKP) должно быть в пределах 250–1000 Ом, согласно Autozone.Мы измерили сопротивление 285,6 Ом (на фото), что соответствует техническим характеристикам. Если сопротивление ниже или выше указанного, датчик необходимо заменить.

Для датчиков Холла-типа, опорное напряжение (обычно +5 В) и сигнал заземления должно быть испытаны. Самый точный способ проверить датчик положения коленчатого вала - это проверить сигнал датчика с помощью осциллографа.

Иногда датчик может иметь периодическую ошибку, отсутствующую во время тестирования.В этом случае может помочь проверка бюллетеней технического обслуживания (TSB) и исследование общих проблем. Датчик положения коленчатого вала можно проверить с помощью диагностического прибора. Приборы сканирования покажут сигнал датчика как «Обороты двигателя» или «Обороты двигателя». Когда это может быть полезно? Если автомобиль глохнет с перерывами, отслеживание сигнала датчика может дать ответ: если сигнал датчика внезапно падает до нуля, а затем возвращается, это означает, что проблема либо внутри датчика, либо с проводкой или разъемом датчика.

Если датчик работает правильно, сигнал оборотов должен постепенно снижаться или повышаться. как на этом фото. Мы протестировали датчик положения коленчатого вала в этом автомобиле с помощью приложения OBDII "Torque" на мобильном телефоне.

Замена датчика коленвала

Замена датчика положения коленвала стоит не очень дорого. Деталь стоит от 35 до 115 долларов плюс 55-130 долларов за рабочую силу. Лучше всего использовать OEM-деталь. В большинстве автомобилей его довольно легко заменить, хотя иногда датчик бывает трудно снять из-за коррозии.Смотрите эти видео на YouTube для получения дополнительной информации. При замене датчика положения коленчатого вала важно проверить надлежащий зазор между датчиком и зубьями кольца реактора.

.

Выполнение роторно-динамического анализа коленчатого вала поршневого двигателя

Когда коленчатый вал поршневого двигателя находится во вращении, возникают самовозбуждающиеся колебания. Эти колебания возникают из-за эксцентриситета пальца кривошипа и уравновешивающих масс на механической части. Здесь мы точно изучим реакцию роторов и орбиты уравновешивающих масс на валу с помощью модуля Rotordynamics, нового дополнительного продукта к программному обеспечению COMSOL Multiphysics® и модулю структурной механики.На основе этих результатов вы можете улучшить конструкцию коленчатого вала, чтобы уменьшить вибрацию и оптимизировать работу двигателя.

Анализ различных компонентов поршневого двигателя

В поршневом двигателе - генераторе энергии, широко используемом в автомобильной промышленности - выход из строя одной части может привести к выходу из строя всего двигателя. Это элемент, который мы выделили в предыдущем сообщении в блоге, где мы анализировали усталость шатунов поршневого двигателя. Хотя этот подход обеспечивает ценный способ оптимизации конструкции двигателя и увеличения срока его службы, необходимо учитывать и многие другие детали двигателя.


Прогнозирование усталостной долговечности шатунов трехцилиндрового поршневого двигателя.

Рассмотрим, например, коленчатый вал двигателя. Эта механическая часть принимает возвратно-поступательное движение поршней, которые соединены с коленчатым валом, и преобразует его во вращательное движение. По своей конструкции пальцы кривошипа, иногда называемые шейками кривошипа, эксцентричны по отношению к оси вращения вала, чтобы обеспечить преобразование между этими двумя движениями.Но этот эксцентриситет шатунной шейки создает неуравновешенные силы, когда коленчатый вал вращается. Чтобы уравновесить эти силы, на коленчатый вал добавляются мертвые или уравновешивающие массы. Однако из-за осевого смещения мертвых масс относительно шейки кривошипа по длине детали создается неуравновешенный изгибающий момент. Поэтому расположение уравновешивающих масс выбирается таким образом, чтобы минимизировать этот неуравновешенный изгибающий момент - также известный как балансировка ротора.

Эксцентриситет этих шатунных штифтов и уравновешивающих масс, а также осевое смещение между ними могут вызвать самовозбуждающиеся колебания коленчатого вала при вращении.Как и в случае с другими машинами, в состав которых входят вращающиеся части, эти вибрации могут повлиять на безопасность и производительность как отдельной части, так и всей системы, в которой они работают.

Новый модуль Rotordynamics включает в себя функции, которые позволяют выполнять точный анализ вибрации коленчатого вала двигателя. Сегодня мы рассмотрим пример из нашей галереи приложений, демонстрирующий эти функции.

Пример модели

: роторно-динамический анализ коленчатого вала

Давайте начнем с рассмотрения геометрии нашей модели.В этом примере мы используем коленчатый вал от трехцилиндрового поршневого двигателя. Геометрия коленчатого вала показана на схеме ниже, с выделенными маховиком и подшипниками.


Геометрия коленчатого вала двигателя.

При анализе предполагается, что ротор испытывает только самовозбуждающиеся колебания, вызываемые эксцентрическими массами. Нагрузкой на шейку кривошипа из-за поршня пренебрегают. Чтобы уменьшить высокочастотные колебания, к ротору применяется демпфирование материала.

В установившемся режиме угловая скорость коленчатого вала составляет 3000 об / мин. Тем не менее, изначально он увеличивается, чтобы обеспечить плавный запуск. Длина рампы выбирается таким образом, чтобы ротор совершал оборот с линейно увеличивающейся скоростью от 0 до 3000 об / мин, а затем продолжал движение с этой постоянной угловой скоростью.

Для точного моделирования узла коленчатого вала с подшипником мы можем использовать мультифизическую муфту Solid Rotor с гидродинамическим подшипником . Эта муфта состоит из следующего:

  • A Solid Rotor физический узел
  • A Подшипник гидродинамический узел
  • A Муфта подшипника сплошного ротора Мультифизический узел связи

Чтобы учесть поток тонкой жидкой пленки в подшипнике скольжения, мы можем использовать функцию Hydrodynamic Journal Bearing , доступную в интерфейсе Hydrodynamic Bearing .

Оценка результатов моделирования

На следующем графике показан профиль напряжения коленчатого вала. Как видно из графика, подшипник рядом с маховиком выдерживает максимальную нагрузку, создавая максимальное напряжение в соответствующей шейке. Подшипник рядом с маховиком также является местом, где создается самый высокий уровень давления.


Напряжение внутри коленчатого вала и распределение давления на опорных поверхностях.

Глядя на орбиты шейки, мы видим, что они устойчивы для каждого из четырех подшипников.В установившемся состоянии каждый журнал достигает своих соответствующих положений равновесия. Это выделено на графике слева внизу. В то же время график справа учитывает компоненты бокового смещения в случае третьей цапфы. Результаты показывают, что эти боковые смещения подвергаются затухающей вибрации и достигают равновесного значения в установившемся состоянии, как указано выше.

Слева: график, изображающий орбиты центра журналов. Справа: график, показывающий компоненты бокового смещения для третьей цапфы.

Узнайте больше о модуле роторной динамики

.

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 шейки шатуна закреплены на концах шатунов, идущих 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 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 его можно заменять по мере износа, и он спроектирован так, чтобы поглощать небольшое количество 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

шейки шатуна 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 основную 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, перемещающихся вверх и вниз, оказывает значительное усилие. 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 не сбалансирован. Балансировочные отверстия просверлены в противовесах для уменьшения веса. Если необходимо добавить вес, просверливается отверстие и затем заполняется хэви-металлом или мелкори. 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 примыкает к основным шейкам, 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 - дешевая деталь, 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

Показанный выше базовый коленчатый вал 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.Некоторые типовые схемы коленчатого вала показаны ниже.

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 поломки коленчатого вала редки, 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 цапфы изношены до предела, предусмотренного для их использования, или если они уже не идеально круглые, 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 уменьшены в диаметре и, следовательно, увеличены 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 промышленных 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 для уменьшения сопротивления 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 рабочими 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 заменить датчик положения коленчатого вала за 20 минут

Из-за неисправного датчика коленчатого вала двигатель заглохнет

Датчик угла поворота коленчатого вала предназначен для определения вращения коленчатый вал при работающем двигателе и отвечает за запуск система впрыска топлива и зажигания через главный компьютер PCM. Этот датчик кривошипа будет расположен в нижней части блок и может быть спереди, сзади или в середине двигатель на уровень коленвала.

Что идет не так?

Из-за вибрации двигателя, нагрева и постоянного генерирования электромагнитных вырабатываемая энергия внутренние обмотки могут стать хрупкими и сломаться, вызывая прямое или прерывистое короткое замыкание датчика, которое вызовет двигатель заглохнет. Этот сбой может или не может вызвать проверьте, загорелся ли индикатор двигателя, и установите код неисправности для этой проблемы.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Сколько это стоит?

Когда забираете машину в гараж, чтобы Замененный датчик положения коленвала зависит от марки, модели и расположение датчика.Некоторые датчики находятся на открытом воздухе, в то время как другие могут быть похоронен под стартером или в труднодоступном месте, например, в верхней части кожух трансмиссии. Сам датчик будет стоить от 8 до 49 долларов. (США) на Amazon. Стоимость труда составит от 60 до 180 долларов в зависимости от расположение датчика.

Давайте начнем

Начните с обнаружения датчика, что можно сделать, проверив двигатель на ищите любой датчик на нижнем уровне, который соответствует новому датчику, который у вас есть только что купил.Также вы можете проверить изображения Google или воспользоваться онлайн-руководством по ремонту. сервис как Mitchell1. Вам также понадобится домкратом автомобиль и поддерживайте его на домкратах. Наденьте защитные перчатки и очки.

Есть видео и внизу этой статьи показано, как сделанный.

1. Отсоедините аккумулятор

Каждый раз, когда вы работаете с внутренней работой двигателя, это хорошее идея отключить аккумулятор, чтобы избежать короткого замыкания на электрическую сеть автомобиля система.Для гибридных автомобилей также удалите заглушку для снятия с охраны основного аккумулятора. упаковка. Обратитесь к руководству по эксплуатации для определения местоположения.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

2. Свободный доступ к датчику

Этот датчик кривошипа находится за стартер, который необходимо снять, чтобы получить доступ к датчику. Использовать магазин свет, чтобы лучше видеть, что вы делаете при работе под автомобилем.

3.Осмотрите расположение датчика

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Этот датчик трудно увидеть из-за линий охлаждения коробки передач. но находится ли он сбоку от блока с присоединенным электрическим разъемом. Если датчик угла поворота коленчатого вала замаслен, сейчас хорошее время для использования небольшого количества карбюратора очиститель для удаления масла, чтобы начать работу с чистого листа.

4. Освободите электрический разъем

Электрический разъем будет прикреплен к датчику с помощью пластикового зажима. которые вы сильно толкаете вниз или тянете наружу, чтобы освободить.Как только это будет сделано нежно извлеките разъем из датчика. Иногда этот разъем может быть немного прилипает из-за герметичного уплотнения, которое помогает удерживать воду, которая вызвать коррозию клемм датчика. После снятия разъема проверьте на предмет ржавчины и при необходимости очистите или замените косичку. Только эта проблема вызвать заглох двигателя.

5. Отверните болт крепления датчика

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Большинство датчиков коленчатого вала имеют только один крепежный болт, который обычно представляет собой болт диаметром 10 мм.Используйте небольшой гаечный ключ или головку, чтобы вывернуть болт, повернув его против часовой стрелки. и отложите в сторону для безопасного хранения.

6. Снимите датчик

Снятие датчика кривошипа может быть немного трудным, потому что у них длинный стержень и может застрять в блоке. Используйте небольшую кирку или стандартную отвертку, чтобы клин под монтажным выступом датчика, чтобы высвободить его. Будьте осторожны, не обращайтесь к большое давление, потому что эти датчики, как известно, ломались, оставляя часть датчик внутри блока.Когда это случается, иногда у вас будет возможность протолкнуть сломанный кусок внутрь, чтобы он упал в масляный поддон, где он останется или вы можете снять масляный поддон, чтобы удалить сломанный кусок.

Освободив датчик, крепко возьмитесь за него и вращающим движением извлеките блок двигателя. На датчике будет уплотнительное кольцо круглого сечения, которое необходимо заменить на новый датчик. Большинство новых датчиков поставляются с новым уплотнительным кольцом.

7. Подобрать новый датчик коленчатого вала

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Сотрите масло со старого датчика, чтобы было хорошо видно любой рисунок. изменения, которые может иметь новый датчик. Незначительные изменения дизайна обычны, когда установка новых датчиков, таких как монтажные петли. Одно может отличаться длина стержня датчика, потому что, если стержень слишком длинный, он будет контактировать коленчатый вал, и если он слишком короткий, он не будет считываться правильно.

8. Установка нового датчика положения коленвала

Перед установкой нового датчика протрите его рабочее полотенце. отверстие порта датчика, чтобы обеспечить надлежащую герметизацию нового уплотнительного кольца датчика. Моторное масло будет присутствовать в этом отверстии, поэтому не распыляйте очиститель карбюратора внутри порта. Вы можете распылить чистящее средство на полотенце, чтобы облегчить процесс очистки.

Поместите новый датчик кривошипа под прямым углом в отверстие порта датчика и сильно нажмите его на место, совместив отверстие монтажной пластины с отверстием под болт в блоке.Затем вставьте крепежный болт и вверните его вручную, повернув это по часовой стрелке, чтобы избежать перекрестной резьбы. Используйте небольшое количество чистого моторного масла или WD40 для смазки кольцевого уплотнения, чтобы избежать повреждения уплотнения, которое приведет к утечка масла. После установки датчика вверните крепежный болт в поместите и затяните примерно до 2-3 футов фунтов.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Вставьте электрический разъем на место, прислушиваясь к щелчку, сообщающему разъем успешно установлен и готов к работе.

9. Подключите аккумулятор.

Теперь, когда работа завершена, снимите автомобиль с домкратов и снова подключите отрицательный кабель аккумуляторной батареи и все готово. Смотрите видео ниже!

Посмотреть видео!

Посмотрите следующее видео, чтобы узнать, как эту работу выполняет один из наша механика.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Вот видео, как выполняется работа с датчиком в задней части двигателя.

Если у вас есть Вопросы по датчику коленвала задавайте на нашем форуме. Если тебе нужно машина совет по ремонту, пожалуйста, спросите, наше сообщество механиков с радостью вам поможет и это всегда на 100% бесплатно.

Надеемся, вам понравилось это руководство и видео. Мы создаем полный набор руководства по ремонту автомобилей. пожалуйста подписывайтесь на наш 2CarPros Канал YouTube и почаще проверяйте наличие новых видео, которые почти загружены ежедневно.

Статья опубликована 30.05.2018

.

Смотрите также