Для чего нужен коленчатый вал: Коленчатый вал двигателя: конструкция и назначение


0
Categories : Разное

Содержание

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

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

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

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

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

Коленчатый вал двигателя V6 c раздвоенной смежной шатунной шейкой

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

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

Устройство коленвала

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

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

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

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

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

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

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

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).

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

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

Коленчатый вал

Устройство коленчатого вала

Коленчатый вал внешне полностью соответствует названию, так как состоит из нескольких колен, расположенных на одной оси. Колена это крупные выступы сложной формы, отлитые единым целым с валом. Колена предназначены для крепления шатунов, на которых, в свою очередь, закреплены поршни. Кроме колен у вала есть и другие элементы. Прежде всего, это шейки, то есть цилиндрические опорные «проставки» между коленами, позволяющие крепить вал в теле блока цилиндров.

Коленчатый вал в процессе эксплуатации автомобиля прирабатывается к тому двигателю, в котором он установлен. Поэтому переставлять бывший в употреблении коленвал в другой блок не рекомендуется

Плохо закрепленный вал не смог бы вращаться долго, поэтому шейки расположены по всей его длине, создавая несколько точек опоры. Опорные шейки вала позволяют ему вращаться в блоке цилиндров. Для этого шейки опираются на особые подшипники, у которых нет роликов. Эти подшипники называют коренными вкладышами. Роль шариков или роликов выполняет смазка, которая непрерывным потоком льется в пространство между ними и опорными шейками.

Коленвал

Для обеспечения проворачивания шатунов в конструкции коленвала присутствуют другие опорные шейки, которые называются шатунными. В отличие от коренных, они расположены не на одной оси с коренными шейками, а с в стороне. Коренные шейки соосны с отверстиями в нижних концах шатунов.

Каждое колено вала состоит из двух щек и одной шейки, на которой «надет» нижний конец шатуна.  Шатуны, двигаясь вверх и вниз, давят на шатунные шейки и заставляют вал вращаться. Так и осуществляется трансформация возвратно-поступательного движения во вращение.

Помимо колен с шатунными шейками коленчатый вал имеет еще и противовесы для уравновешивания остаточных масс вала. Насколько важны эти элементы, можно представить, вспомнив, что средняя скорость вращения коленчатого вала при работе двигателя примерно 3000 оборотов в минуту. Коленчатый вал – деталь сложной формы. Чтобы тяжелые колена при вращении не создавали разрушительной вибрации, каждое из них и уравновешено своим противовесом.

Хотя при производстве коленчатого вала выполняются условия высочайшей точности, минимальное биение при вращении неизбежно. Именно поэтому текущие сальники коленвала одинаковы у Запорожца и Мерседеса

Внутри тела коленчатого вала имеются специальные каналы для подачи масла к коренным и шатунным вкладышам  и специальные пустоты, закрытые пробками, для улавливания грязи и частиц износа присутствующих в масле. При помощи этой системы вал при вращении мягко скользит в точках крепления, обильно смазанных чистым моторным маслом. При ремонте коленчатого вала пробки вскрываются и выполнятся прочистка пустот и каналов подачи масла с последующей продувкой воздухом под давлением.

На переднем конце (носке) коленчатого вала при помощи фрезеровального станка вырезают шпоночный  паз для крепления звездочки привода ГРМ и шкива привода вспомогательных механизмов.

На заднем конце вала на токарном станке вытачивают фланец, в котором имеется центральное отверстие под подшипник, служащий опорой первичного вала КПП. Фланец также имеет отверстия с резьбой для крепления маховика.  

Впереди и сзади коленчатый вал уплотнен сальниками, препятствующими утечке масла в тех местах, где концы маховика выходят наружу из блока цилиндров.

Помимо двигателей внутреннего сгорания, и даже до их появления, коленчатый вал нашел применение в поршневых двигателях, компрессорах, насосах, в прессовых установках и других механизмах, где используется кривошипно-шатунный механизма.



Коленчатый вал – деталь для каждого двигателя уникальная, и переставить ее из одного двигателя в другой можно, но не рекомендовано. На каждом двигателе колена вала расположены по своему, и расположение их зависит от расположения и количества цилиндров, рабочего цикла, длины хода поршня и еще массы параметров.

Материал и изготовление коленчатого вала

Для изготовления коленчатых валов используется легированная и углеродистая сталь или высокопрочный чугун.  Для изготовления кованых коленчатых валов используют  углеродистую или легированную сталь, а для литых – высокопрочный глобулярный чугун, ковкий перлитный чугун или легированная сталь. Заготовки для валов получают либо литьем, либо горячей штамповкой.

Коленчатый вал — большая деталь с точностью производства швецарских часов

Обработка готовых заготовок механическим способом на станках состоит из ряда операций: черновая, получистовая, чистовая и доводочная. При этом точность механической обработки увеличивается благодаря применению холодной правки вала в процессе его механической обработки.

В связи со сложной конфигурацией коленчатого вала ряд операций выполняется на отдельных автоматических участках, на специальных станках. Это выполнение центровки и подрезки торцов, сверление отверстий, обработка коренных и шатунных шеек, шлифование, динамическая балансировка.

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ — Студопедия

Коленчатый вал, воспринимая переменные по величине и направлению газовые и инерционные силы и их моменты, подвергается деформациям изгиба и кручения, а также деформациям от изгибных и крутильных колебаний, неизбежно имеющим место при работе двигателя. Все это может приводить к усталостным разрушениям элементов коленчатого вала.

По этим причинам коленчатый вал современного форсированного двигателя является одной из наиболее часто повреждаемых деталей.

В качестве материалов для изготовления коленчатых валов дви­гателей используют стали 45, 45Х, 40ХФА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА. Для коленчатых валов двигателей с искровым зажиганием достаточно широко используют серые и ковкие чугуны. Преимуществами чугунных валов являются меньшая стоимость, снижение припусков на механическую обработку и экономия стального проката. Однако в дизелях они в настоящее время не получили широкого распространения, так как предел выносливости чугуна существенно ниже, чем стали, и поэтому при ограниченных размерах элементов вала сложно обеспечить в дизеле требуемый запас прочности.

При конструировании вала широко используют статистические данные по относительным размерам элементов вала (си. рис. 5.1 и табл.5.1) для различных категорий двигателей. На рис. 5.2 в качестве примера показан стальной коленчатый вал четырехцилиндрового четырехтактного двигателя, а на рис. 5.3 – чугунный литой коленчатый вал. Как видно, в литом вале можно придать более рациональную форму внутренним полостям шеек и щек, обеспечивающих повышение усталостной прочности.


Рис. 5.1. Размеры элементов коленчатого вала

Рис. 5.2. Стальной коленчатый вал

Таблица 5. 1

Размеры Двигатель
с искровым зажиганием дизель
линейный V-образный линейный V-образный
0,65…0,80 0,63…0,75 0,72… 0,90 0,70…0,75
0,60…0,70 0,57…0,66 0,64…0,75 0,65…0,72
0,5… 0,60 0,40…0,70 0,45…0,60 0,40…0,55
0,74…0,84 0,70…0,88 0,70…0,85 0,65…0,86
0.45…0.65 0,80…1,00 0,50… 0,65 0,80…1,00
1.00…1.25 1,05…1,30
0,20. ..0,22 0,24…0,27
0.30…0.40
0,15…0.20 0,15…0,23
0…0,5

* Во второй строке приведены длины крайних коренных шеек.

Рис. 5.3. Чугунный вал

Коленчатые валы современных двигателей в большинстве случаев выполняют полноопорными, т. е. с количеством коренных шеек, равным +1, где – количество кривошипов вала. Такая конструкция вала обеспечивает большую жесткость, а тем самым и более благоприятные условия работы блок-картера, коренных подшипников и самого коленчатого вала.


Расчет коленчатого вала на прочность

Коленчатый вал представляет собой многоопорную статически неопределимую конструкцию, имеющую сложную форму и загруженную пространственной системой переменных сил.

В настоящее время при расчетах на прочность наиболее широкое распространение получила разрезная схема,в соответствии с которой из коленчатого вала по серединам коренных шеек вырезается кривошип, который рассматривается как двухопорная балка.

Исследованиями установлено, что при расчете вала на прочность с точки зрения практической полезности полученных результатов не имеет существенного значения, вести ли расчет вала по разрезной или по неразрезной схеме. Так, запас прочности коренных шеек получается практически одинаковым, а шатунных шеек при расчете вала как разрезного на 5…10% меньше и только для щек результаты расчетов существенно разнятся. Например, для крайних щек запасы прочности при расчете вала как разрезного получаются на 30…40% меньше, чем при расчете его по неразрезной схеме; еще больше эта разница для промежуточных щек.

Однако напрашивающийся вывод о необходимости ведения расчета по неразрезной схеме имел бы смысл только в том случае, если была бы возможность достоверно учесть в расчете такие трудно прогнозируемые факторы, как несоосность опор и коренных шеек, неравномерность износа их в процессе эксплуатации и динамические деформации опор картера и шеек.

Учитывая сложность и трудоемкость прочностных расчетов элементов коленчатого вала, ограничимся рассмотрением методики расчета коренных шеек вала на кручение на усталостную прочность.

Коренные шейки нагружаются главным образом крутящим моментом, так как величины изгибающих их моментов малы вследствие относительно малой длины шеек. Поэтому запасы прочности коренных шеек принято оценивать только по касательным напряжениям.

Последовательность расчета шеек (как коренных, так и шатунных) на кручение следующая:

• по данным динамического расчета двигателя составляют таблицу или строят графики набегающих крутящих моментов, передаваемых отдельными коренными шейками. Расчет проводится для той шейки, набегающий крутящий момент на которой имеет наибольшую амплитуду. В курсовом проекте можно принять максимальные и минимальные значения суммарного крутящего момента двигателя из динамического анализа ДВС.

• определяют максимальное и минимальное значения касатель­ных напряжений (МПа):

, , (5.1)

где – момент сопротивления шейки кручению, ;

; (5.2)

• определяют амплитудное и среднее напряжения в цикле:

и ; (5. 3)

• определяют запас прочности (см. формулу 1.4).

Для определения , необходимо знать Kt/et¢et²)t – отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений к произведению масштабного и технологических факторов. При ориентировочных расчетах рекомендует принимать = 2,5.

Значения для коренных шеек валов двигателей, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации, находятся в пределах: автомобильные двигатели – =3…4, тракторные – =4…5.

Чем отличается коленвал от распредвала?

Коленвал — деталь сложной формы, благодаря которой соединяется в одно целое поршневая группа. В цилиндрах происходит сжатие и воспламенение топлива, поршень двигается поступально вперед и назад. Движение поршней через шатуны передается на коленчатый вал. На коленвале содается крутящий момент, передаваемый затем от двигателя на трансмимссию автомобиля. Изготавливается эта деталь из особопрочных сплавов стали или чугуна. Для того, чтобы коленвал выдерживал температурную и механическую нагрузку, производят его путем ковки и штампования на специальных станках. Конструкция деталипринципиально не меняется уже много десятилетий.

Коленвал

На спортивных автомобилях устанавливают так называемый, «облегченный» коленвал — его масса уменьшена за счет более точной балансировки и уменьшения маховика, а так же благодаря изготовлению из более легких сплавов. Это позволяет двигателю быстрее набирать обороты и выдавать больше мощности. На серийных автомобилях, не участвующих в соревнованиях, не рекомендуется установка облегченного коленвала.

На ранних моделях автомобилей коленвал можно было проворачивать с помощью специальной рукояти, в народе называемой «кривой стартер«. Так двигатель можно было запустить «вручную», а на самых ранних автомобилях и некоторых грузовых моделях 20 века двигатель заводился только таким образом. Вплоть до 90х годов прошлого столетия владельцы жигулей, москвичей и уазов возили такую рукоять в багажнике, а в морозы двигатель обязательно перед запуском о стартера несколько раз «проворачивали» вручную. Это значительно облегчало пуск и позволяло избежать поломки промерзшего двигателя. В современных двигателях эта проблема практически отсутствует. Во-первых, сильно изменились составы моторного масла и оно практически не замерзает, вплоть до -50С. Во-вторых, значительно изменились конструкции двигателей и материалы изготовления деталей, что делает беспроблемным хлоодный пуск двигателя даже после длительной стоянки в условиях сниженных температур.

При сильном износе коленвала двигатель может выйти из строя или вовсе «заклинить». Поэтому, несмотря на то, что деталь изготавливается из выскопрочных сплавов, при большом «пробеге» двигателя может потребоваться ее ремонт или полная замена. На старых двигателях, ввиду значительной стоимости детали, ее обычно стараются отремонтировать. На новых моделях, ввиду невозможности обработки детали вне заводских условий и отсутствии запчастей, деталь заменяется аналогичной.

Распредвал – что это и для чего он создан

Распределительный вал в двигателе служит для открытия и закрытия клапанов в цилиндрах строго в соответствии с расчетными интервалами. Распредвалов в двигателе может быть несколько, в зависимости от конструкции. Обычно устанавливается один или два вала на каждую группу цилиндров. Автомобильный двигатели, как правило, имеют один или два распредвала.

Двигатели так же могут разделяться на верхне- и нижневальные, в зависимости от расположения распредвала — в головке блока цилиндров или в его основании. Для управления фазами газораспределенияв двигателе распредвал жестко связан с коленвалом одним из способов: привод ремнем или цепью или через шестерни. На спортивных автомобилях устанавливается распредвал с измененными кулачками, для соответствующего изменения в фазах газораспределения двигателя. Это, с одной стороны, может служить для увеличения мощности двигателя, а с другой, может приводить к быстрому износу деталей, не рассчитанных на такую работу.

Распредвал

Распредвал при работе, так же, как и любая деталь двигателя, подвержен износу. В двигателях старых поколений иногда возможен ремонт распредвала, путем наплавления кулачков и их последующей обработки и замены вкладышей. В современных двигателях распредвал не ремонтируется, а сразу заменяется на новый.

Долговременную работу распредвала обеспечивает хорошо работающая система смазки в двигателе. При недостаточном уровне смазки происходит ускоренный износ детали, что может приводить к сбоям в работе двигателя — нарушению фаз газораспределения, неравномерной работе одного или нескольких клапанов.

Часть современных двигателей лишена распредвала, а газораспределительным механизмом управляет электроника с помощью электро-механических приводов. Это позволяет задавать режимы работы двгателя, отличающиеся от сьандартных и не зависящие от оборотов коленвала.

Выводы

Коленвал и распредвал в двигателе служат для выполнения разных задач. Конструктивно при отсутствии любой из этих деталей двигатель не будет работать. Коленвал всегда один и служит основой цилиндро-поршневой группы. Распредвалов может быть больше одного, может не быть вовсе. Коленвал не может выполнять функции распредвала и наоборот. Изначально в конструкции двигателя внутреннего сгорания  был только коленвал, а распредвал появился значительно позже.

Что такое картер? (с фотографиями)

Картер, являющийся неотъемлемой частью двигателя внутреннего сгорания, представляет собой просверленную металлическую раму, в которой размещены несколько частей, в частности коленчатый вал. Его основная универсальная функция — защитить коленчатый вал и шатуны от мусора. В простых двухтактных двигателях картер выполняет несколько функций и используется как камера наддува топливно-воздушной смеси. В более сложных четырехтактных конструкциях он изолирован от этой смеси поршнями и вместо этого работает в основном для хранения и циркуляции масла.В четырехтактном двигателе он расположен под блоком цилиндров и в обоих типах составляет самую большую физическую полость двигателя.

Чистое масло имеет решающее значение для картера.

Большинство современных картеров сделаны из алюминия, что обеспечивает легкую, но прочную конструкцию, способную выдерживать давление, возникающее при нормальной работе двигателя.В четырехтактных двигателях без наддува, то есть в двигателях, которые не имеют турбонагнетателя , желателен небольшой уровень давления в корпусе, чтобы не допустить попадания пыли и других потенциально повреждающих твердых частиц, сохраняя при этом должное расположение масла. Все двигатели при нормальной работе допускают утечку небольшого количества несгоревшего топлива и выхлопных газов в картер. Этот собирательный материал известен как blow-by .

Картер представляет собой просверленную металлическую раму, в которой находятся несколько частей, в частности коленчатый вал.

Клапан принудительной вентиляции картера, или клапан PCV, обычно используется как часть общей системы управления давлением, чтобы регулировать количество продувки, выбрасываемой из картера. Проходя через клапан PCV, вытесненный газовый фильтр возвращается через систему обратно в часть, известную как впускной коллектор , где он повторно используется в процессе сгорания.Эта конструкция была принята частично в силу законодательного стимула, потому что более ранние конструкции не были закрыты и позволяли выбросу прорыва прямо из двигателя, что приводило к значительному ущербу для окружающей среды. Системы PCV не используются в двухтактных двигателях, так как весь прорыв сжигается в нормальном потоке воздуха и топлива.

Правильный уход за картером и его внутренними компонентами важен для бесперебойной работы двигателя. Поддержание надлежащего количества чистого масла имеет решающее значение, и его можно измерить с помощью простого инструмента, известного как щуп , простой кусок металла, который визуально показывает уровень масла. Регулярная проверка показывает, сколько масла присутствует, но несгоревшее топливо, которое скапливается в картере, может отрицательно повлиять на смазочные качества масла, поэтому регулярная замена масла жизненно важна. Кроме того, неправильно обкатанный двигатель или двигатель с сухими, потрескавшимися поршневыми уплотнениями может позволить слишком большому количеству газа просочиться мимо поршней в картер, создавая опасно высокие уровни давления, которые могут вызвать повреждение и отказ двигателя.Ранние симптомы неисправности уплотнений включают утечку масла из клапана PCV или через щуп.

Коленчатый вал

Коленчатый вал (красный), поршни (серый) в цилиндрах (синий) и маховик (черный)

Коленчатый вал , иногда сокращенно кривошип , является частью двигателя, которая преобразует возвратно-поступательное линейное движение поршня во вращение. Чтобы преобразовать возвратно-поступательное движение во вращение, коленчатый вал имеет «ходы кривошипа» или «шатунные шейки», дополнительные опорные поверхности, ось которых смещена относительно оси кривошипа, к которым прикреплены «большие концы» шатунов каждого цилиндра.

Обычно он подключается к маховику для уменьшения характеристики пульсации четырехтактного цикла и иногда к гасителю крутильных или вибрационных колебаний на противоположном конце, чтобы уменьшить крутильные колебания, часто вызываемые по длине коленчатого вала цилиндрами, наиболее удаленными от выходной конец действует на крутильную упругость металла.

История

Западный мир

Классическая античность
Римский коленвал датируется 2 веком нашей эры. Правая ручка потеряна. [1]

Римский железный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый II веком нашей эры, был обнаружен в Августе Рорика, Швейцария. Кусок длиной 82,5 см на одном конце имеет бронзовую ручку длиной 15 см, другая ручка утрачена. [2] [1]

Лесопилка римского Иераполиса III века нашей эры, самая ранняя из известных машин, сочетающая кривошип с шатуном. [3]

Самые ранние свидетельства в мире кривошипа и шатуна в машине появляются на лесопилке позднего римского Иераполиса 3 века нашей эры и двух римских каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфесе, Малая Азия (оба 6-го века). век нашей эры). [3] На фронтоне мельницы Хиераполиса водяное колесо, питаемое дорожкой мельницы, приводится в действие через зубчатую передачу двух рамных пил, которые режут прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, в случае механической необходимости, кривошипов. .Сопроводительная надпись на греческом языке. [4]

Кривошипно-шатунный механизм двух других лесопилок, подтвержденных археологическими исследованиями, работал без зубчатой ​​передачи. [5] [6] В древней литературе мы находим упоминание о работе водяной пилы по мрамору недалеко от Трира, ныне Германия, автором поэта Авзония конца 4-го века; [3] Примерно в то же время эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрирующим разнообразное использование гидроэнергии во многих частях Римской империи. [7] Эти три находки отодвигают дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие назад; [3] Впервые все основные компоненты гораздо более позднего парового двигателя были собраны одной технологической культурой:

С кривошипно-шатунной системой все элементы для создания паровой машины (изобретен в 1712 году) — эолипил Героя (генерирующий паровую энергию), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосах), зубчатые передачи (в водяных мельницах и часах) — были известны еще в римские времена. [8]
Средние века

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349), планируя новый крестовый поход, сделал иллюстрации для гребной лодки и боевых экипажей, которые приводились в движение вручную вращающимися составными кривошипами и шестернями (в центре изображения). [9] Псалтырь Латтрелла, датируемый примерно 1340 годом, описывает точильный камень, который вращался двумя кривошипами, по одному на каждом конце его оси; ручная мельница с приводом от одной или двух рукояток появилась позже, в 15 веке; [10]

Ренессанс
Гребная лодка XV века, лопасти которой вращаются одноходовыми коленчатыми валами (Аноним Гуситских войн)

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных произведениях искусства Северной Европы. [11] Быстрое внедрение составной кривошипа можно проследить в работах неизвестного немецкого инженера Анонима времен гуситских войн о состоянии военной техники своего времени: во-первых, шатун, примененный Что касается кривошипов, то снова появились шатуны, во-вторых, шатуны с двойным составом также стали оснащаться шатунами, и в-третьих, для этих шатунов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки». [12]

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства составного кривошипа и шатуна можно найти в альбомах для рисования Такколы, но это устройство до сих пор не понимают механически. [12] Тщательное улавливание этого движения кривошипа демонстрирует немного позднее Пизанелло, который нарисовал поршневой насос, приводимый в движение водяным колесом и приводимый в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. [12]

На одном из рисунков Анонима гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемой людьми, управляющими составными кривошипами (см. Выше). Эта концепция была значительно улучшена итальянцем Роберто Валтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью наборами, в которых все параллельные кривошипы соединены с одним источником энергии с помощью одного шатуна [13] , идея также была поддержана его соотечественник Франческо ди Джорджио. [14]

Коленчатые валы

были также описаны Конрадом Кезером (ум. 1405), Леонардо да Винчи (1452–1519) [15] и голландским «фермером» по имени Корнелис Корнелисзун ван Уитгест в 1592 году. Его ветряная лесопилка использовала коленчатый вал для преобразования кругового движения ветряной мельницы в движение вперед и назад, приводящее в действие пилу. Корнелисзун получил патент на коленчатый вал в 1597 году.

Начиная с 16 века и далее, свидетельства использования кривошипов и шатунов, интегрированных в конструкцию машин, становятся многочисленными в технологических трактатах того периода: в одной только книге Агостино Рамелли «Разнообразные и искусственные машины 1588 года» представлено восемнадцать примеров, число которых возрастает в . Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера на 45 различных машин, что составляет треть от общего числа. [16]

Средний и Дальний Восток

Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему вращающейся машины в двух своих водоподъемных машинах. [15] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал, [17] , но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования мощности. [18] В Китае потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное движение, кажется, никогда не был полностью реализован, и кривошип, как правило, отсутствовал в таких машинах до начала 20-го века. [19]

Типовой проект

Большие двигатели, как правило, являются многоцилиндровыми, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов запуска, с более чем одним поршнем, прикрепленным к сложному коленчатому валу. Многие небольшие двигатели, например, в мопедах или садовой технике, являются одноцилиндровыми и используют только один поршень, что упрощает конструкцию коленчатого вала. Этот двигатель также может быть построен без клепаного шва.

Подшипники

Коленчатый вал имеет линейную ось, вокруг которой он вращается, обычно с несколькими шейками подшипников, установленными на сменных подшипниках (основных подшипниках), удерживаемых в блоке двигателя.Поскольку коленчатый вал подвергается значительной боковой нагрузке со стороны каждого цилиндра в многоцилиндровом двигателе, он должен поддерживаться несколькими такими подшипниками, а не только по одному на каждом конце. Это было фактором, способствовавшим развитию двигателей V8 с их более короткими коленчатыми валами, по сравнению с двигателями с восьмеркой. Длинные коленчатые валы последних страдали от недопустимой степени прогиба, когда конструкторы двигателей начали использовать более высокие степени сжатия и более высокие скорости вращения. По этой причине двигатели с высокими характеристиками часто имеют больше коренных подшипников, чем их собратья с более низкими характеристиками.

Ход поршня

Расстояние, на которое ось кривошипа отклоняется от оси коленчатого вала, определяет измерение хода поршня и, следовательно, рабочий объем двигателя. Распространенный способ увеличить крутящий момент двигателя на низких оборотах — увеличить ход, иногда известный как «ход вала». Это также увеличивает возвратно-поступательную вибрацию, однако ограничивает возможности двигателя на высоких скоростях. В качестве компенсации он улучшает работу двигателя на низких оборотах, поскольку более длинный ход впуска за счет меньшего клапана (ов) приводит к большей турбулентности и перемешиванию всасываемого заряда.По этой причине даже такие высокоскоростные производственные двигатели, как современные двигатели Honda, классифицируются как «малоугольные» или длинноходные, так как их ход больше диаметра отверстия цилиндра. Таким образом, нахождение правильного баланса между скоростью хода вала и длиной приведет к лучшим результатам.

Конфигурация двигателя

Конфигурация и количество поршней относительно друг друга и кривошипа приводит к прямым, V-образным или плоским двигателям. Однако один и тот же базовый блок цилиндров может использоваться с разными коленчатыми валами для изменения порядка зажигания; например, конфигурация двигателя V6 под углом 90 °, которая в прежние времена иногда производилась с использованием шести цилиндров двигателя V8 с укороченной версией коленчатого вала V8, производит двигатель с присущей ему пульсацией в потоке мощности из-за » отсутствуют «два цилиндра». Однако тот же двигатель можно сделать так, чтобы он обеспечивал равномерно распределенные импульсы мощности, используя коленчатый вал с индивидуальным ходом кривошипа для каждого цилиндра, разнесенный таким образом, что поршни фактически смещены по фазе на 120 °, как в двигателе GM 3800. В то время как серийные двигатели V8 используют четыре хода кривошипа, разнесенные на 90 °, в высокопроизводительных двигателях V8 часто используется «плоский» коленчатый вал с разнесением кривошипов на 180 °. Разницу можно услышать, поскольку плоские коленчатые валы приводят к тому, что двигатель имеет более плавный и более высокий звук, чем при поперечной плоскости (например, серия IRL IndyCar по сравнению с NASCAR Nextel Cup или Ferrari 355 по сравнению с Chevrolet Corvette) .См. Основную статью о коленчатых валах с крестообразным шлицем.

Баланс двигателя

Для некоторых двигателей необходимо предусмотреть противовесы для возвратно-поступательного движения каждого поршня и шатуна, чтобы улучшить балансировку двигателя. Обычно они отливаются как часть коленчатого вала, но иногда это детали на болтах. Хотя противовес значительно увеличивает вес коленчатого вала, он обеспечивает более плавную работу двигателя и позволяет достичь более высоких оборотов.

Роторные двигатели

У многих ранних авиационных двигателей (и некоторых других применений) коленчатый вал был прикреплен к корпусу, а вместо этого вращались цилиндры, что известно как роторная конструкция двигателя.Роторные двигатели, такие как двигатель Ванкеля, называются бес поршневыми роторными двигателями.

В двигателе Ванкеля роторы приводят в движение эксцентриковый вал, который можно рассматривать как эквивалент коленчатого вала в поршневом двигателе.

Строительство

Коленчатые валы судовых двигателей Continental, 1942 г.

Коленчатые валы могут быть монолитными (цельными) или сборными из нескольких частей. Наиболее распространены монолитные коленчатые валы, но в некоторых двигателях меньшего и большего размера используются собранные коленчатые валы.

Ковка и литье

Коленчатые валы могут быть выкованы из стального прутка обычно путем ковки на валках или отлиты из пластичной стали. Сегодня все больше и больше производителей склоняются к использованию кованых коленчатых валов из-за их меньшего веса, более компактных размеров и лучшего внутреннего демпфирования. В кованых коленчатых валах в основном используются микролегированные ванадиевой стали, поскольку эти стали можно охлаждать на воздухе после достижения высокой прочности без дополнительной термической обработки, за исключением поверхностного упрочнения поверхностей подшипников.Низкое содержание сплава также делает этот материал более дешевым, чем высоколегированные стали. Также используются углеродистые стали, но они требуют дополнительной термической обработки для достижения желаемых свойств. Железные коленчатые валы сегодня в основном используются в более дешевых двигателях (например, в дизельных двигателях Ford Focus), где нагрузки ниже. В некоторых двигателях также используются чугунные коленчатые валы для версий с низкой выходной мощностью, в то время как в более дорогих версиях с высокой выходной мощностью используется кованая сталь.

Обработка

Коленчатые валы также могут быть изготовлены из заготовки, часто с использованием прутка из высококачественной стали вакуумного переплава.Несмотря на то, что поток волокна (локальные неоднородности химического состава материала, образующиеся во время литья) не повторяет форму коленчатого вала (что нежелательно), это обычно не проблема, поскольку стали более высокого качества, которые обычно трудно подделать, могут быть используемый. Эти коленчатые валы, как правило, очень дороги из-за снятия большого количества материала, которое необходимо выполнять с помощью токарных и фрезерных станков, высокой стоимости материала и необходимой дополнительной термообработки.Однако, поскольку не требуется дорогостоящая оснастка, этот метод производства позволяет производить небольшие партии коленчатых валов без больших затрат.

Усталостная прочность

Усталостную прочность коленчатых валов обычно повышают за счет использования радиуса на концах каждого коренного подшипника и подшипника кривошипа. Сам по себе радиус снижает напряжение в этих критических областях, но, поскольку радиус в большинстве случаев прокатывается, это также оставляет некоторое остаточное напряжение сжатия на поверхности, которое предотвращает образование трещин.

Закалка

В большинстве производимых коленчатых валов используются поверхности подшипников с индукционной закалкой, поскольку этот метод дает хорошие результаты при низких затратах. Это также позволяет переточить коленчатый вал без необходимости повторной закалки. Но для высокопроизводительных коленчатых валов, в частности для коленчатых валов с заготовками, вместо этого используется нитридизация. Нитридизация происходит медленнее и, следовательно, дороже, и, кроме того, она предъявляет определенные требования к легирующим металлам в стали, чтобы можно было создавать стабильные нитриды.Преимущество нитридизации заключается в том, что ее можно проводить при низких температурах, она создает очень твердую поверхность, и в результате процесса на поверхности будет оставаться некоторое остаточное напряжение сжатия, что хорошо для усталостных свойств коленчатого вала. Низкая температура во время обработки выгодна тем, что не оказывает отрицательного воздействия на сталь, например, отжига. В коленчатых валах, которые работают на роликовых подшипниках, предпочтение отдается науглероживанию из-за высоких контактных напряжений Герца в таком применении.Как и при азотировании, науглероживание оставляет на поверхности некоторые остаточные напряжения сжатия.

Противовесы

В некоторых дорогих высокопроизводительных коленчатых валах также используются противовесы из тяжелого металла, чтобы сделать коленчатый вал более компактным. В качестве тяжелого металла чаще всего используется вольфрамовый сплав, но также использовался обедненный уран. Более дешевый вариант — использовать свинец, но по сравнению с вольфрамом его плотность намного ниже.

Напряжение на коленчатых валах

Вал подвергается воздействию различных сил, но обычно его необходимо анализировать в двух положениях.Во-первых, выход из строя может произойти в положении максимального изгиба; это может быть в центре кривошипа или на любом конце. a b Schiöler 2009, стр. a b c d Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161:

Из-за открытий в Эфесе и Герасе изобретение кривошипа и шатуна пришлось перенести с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные пилорамы с водяной тягой действительно использовались, когда Авзоний писал свою Мозеллу. Уайт, мл. 1962, стр. 104:

Тем не менее, изучающий китайскую технологию начала двадцатого века замечает, что даже поколение назад китайцы не «достигли той стадии, когда непрерывное вращательное движение заменяется возвратно-поступательным движением в технических приспособлениях, таких как дрель, токарный станок, пила и т. Д. Чтобы сделать этот шаг, необходимо знакомство с кривошипом. Кривошип в его простой рудиментарной форме мы находим в [современном] китайском лебедке, использование которого, однако, по-видимому, не дало импульса для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое движение в других устройствах ».В Китае кривошип был известен, но оставался бездействующим в течение по крайней мере девятнадцати веков, его взрывной потенциал для прикладной механики не был признан и не использовался.

Источники

  • Холл, Берт С. (1979), Технологические иллюстрации так называемых «анонимов гуситских войн». Codex Latinus Monacensis 197, часть 1 , Висбаден: д-р Людвиг Райхерт Верлаг, ISBN 3-920153-93-6
  • al-Hassan, Ahmad Y .; Хилл, Дональд Р. (1992), Islamic Technology.Иллюстрированная история , Cambridge University Press, ISBN 0-521-422396
  • Laur-Belart, Rudolf (1988), Führer durch Augusta Raurica (5-е изд.), Август
  • Mangartz, Fritz (2010), Die byzantinische Steinsäge von Ephesos. Baubefund, Rekonstruktion, Architekturteile , Монографии RGZM, 86 , Майнц: Römisch-Germanisches Zentralmuseum, ISBN 978-3-88467-149-8
  • Уайт-младший, Линн (1962), Средневековые технологии и социальные изменения , Оксфорд: в Clarendon Press
  • Ritti, Tullia; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Journal of Roman Archeology 20 : 138–163
  • Schiöler, Thorkild (2009), «Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle», Helvetia Archaeologica 40 (159/160): 113–124
  • Уилсон, Эндрю (2002), «Машины, мощность и древняя экономика», Журнал римских исследований 92 : 1–32

Внешние ссылки

  • Греве, Клаус (2009), «Die Reliefdarstellung einer antiken Steinsägemaschine aus Hierapolis in Phrygien und ihre Bedeutung für die Technikgeschichte.Международная конференция 13. – 16. Июнь 2007 г. в Стамбуле », в Bachmann, Martin (на немецком языке), Bautechnik im antiken und vorantiken Kleinasien , Byzas, 9 , Стамбул: Ege Yayınları / Zero Prod. Ltd., стр. 429–454, ISBN 978- 975-807-223-1, http://www.freundeskreis-roemerkanal.de/Text/BAUTECHNIK%20IM%20ANTIKEN%20UND.pdf

Что такое коленчатый вал автомобиля?

Перейти к основному содержанию На главную страницу

Выберите страну

  • Великобритания
  • США
  • Австралия

0 товаров

  • Логин

Меню

Х

  • Руководства по эксплуатации
    • Марки автомобилей
      • Все марки автомобилей
      • BMW
      • Форд
      • Ленд Ровер
      • Мерседес-Бенц
      • Мини
      • Рено
      • Vauxhall
      • Volkswagen
    • Car Techbooks
    • Руководства на испанском языке
    • Испанские технические книги
    • Шведские руководства
    • Шведские технические книги
    • Гарантия на детали
    • Персонализированные руководства
  • Руководства по эксплуатации мотоциклов
    • Марки мотоциклов
      • Все марки мотоциклов
      • BMW
      • BSA
      • Харлей-Дэвидсон
      • Honda
      • Кавасаки
      • Suzuki
      • Триумф
      • Ямаха
    • Scooter Manuals
      • Все модели Scooter
      • Honda Скутер
      • Ламбретта
      • Vespa
    • Руководство для квадроциклов
    • Motorcycle Techbooks
  • Clymer Manuals
    • Clymer Motorcycle Manuals
      • Все мотоциклы марки
      • BMW
      • Харлей-Дэвидсон
      • Honda
      • Кавасаки
      • Polaris
      • Suzuki
      • Ямаха
    • Clymer ATV Инструкции
    • Clymer Outdoor Power Manuals
    • Гидроцикл Clymer
    • Clymer Snowmobile Manuals
  • Практические руководства по стилю жизни
    • Практические жанры образа жизни
      • Практический образ жизни
      • Авиация
      • Руководства Блеффера
      • Детские книги
      • Краткое
      • Еда и напитки
      • Хейнс объясняет
      • История и люди
      • Морской
      • Военный
      • Научная фантастика
      • Космос
    • Клиренс
    • Дневники 2021 года
    • Рождественские подарки
    • Джон Хейнс Биография
    • Хейнс 60
  • Советы и руководства
    • Руководства по домашнему механику
      • Основы
      • Общее техническое обслуживание
      • Расширенные проверки и замена жидкостей
      • Найдите уверенность в своем автомобиле
      • Кузовные работы и модификации
    • Все советы и руководства
    • Замена воздушного фильтра
    • Замена вспомогательного ремня
    • Замена топливного фильтра
    • Замена ламп передних фар
    • Замена задних тормозных колодок
    • Замена задних ламп
    • Замена стартера
    • Замена щетки стеклоочистителя
  • Рождество
    • Рождественские подарки всего от 3 фунтов стерлингов.49
    • Рождественские подарки, чтобы попробовать перед покупкой
    • Персонализированные руководства для автомобилей
  • предложений

Результаты поиска

Искать Хейнса

Поиск
  • Руководства по эксплуатации
    • Марки автомобилей
      • Все марки автомобилей
      • BMW
      • Форд
      • Ленд Ровер
      • Мерседес-Бенц
      • Мини
      • Рено
      • Vauxhall
      • Volkswagen
    • Car Techbooks
    • Руководства на испанском языке
    • Испанские технические книги
    • Шведские руководства
    • Шведские технические книги
    • Гарантия на детали
    • Персонализированные руководства
  • Руководства по эксплуатации мотоциклов
    • Марки мотоциклов
      • Все марки мотоциклов
      • BMW
      • BSA
      • Харлей-Дэвидсон
      • Honda
      • Кавасаки
      • Suzuki
      • Триумф
      • Ямаха
    • Scooter Manuals
      • Все модели Scooter
      • Honda Скутер
      • Ламбретта
      • Vespa
    • Руководство для квадроциклов
    • Motorcycle Techbooks
  • Clymer Manuals
    • Clymer Motorcycle Manuals
      • Все мотоциклы марки
      • BMW
      • Харлей-Дэвидсон
      • Honda
      • Кавасаки
      • Polaris
      • Suzuki
      • Ямаха
    • Clymer ATV Инструкции
    • Clymer Outdoor Power Manuals
    • Гидроцикл Clymer
    • Clymer Snowmobile Manuals
  • Практические руководства по стилю жизни
    • Практические жанры образа жизни
      • Практический образ жизни
      • Авиация
      • Руководства Блеффера
      • Детские книги
      • Краткое
      • Еда и напитки
      • Хейнс объясняет
      • История и люди
      • Морской
      • Военный
      • Научная фантастика
      • Космос
    • Клиренс
    • Дневники 2021 года
    • Рождественские подарки
    • Джон Хейнс Биография
    • Хейнс 60
  • Советы и руководства
    • Руководства по домашнему механику
      • Основы
      • Общее техническое обслуживание
      • Расширенные проверки и замена жидкостей
      • Найдите уверенность в своем автомобиле
      • Кузовные работы и модификации
    • Все советы и руководства
    • Замена воздушного фильтра
    • Замена вспомогательного ремня
    • Замена топливного фильтра
    • Замена ламп передних фар
    • Замена задних тормозных колодок
    • Замена задних ламп
    • Замена стартера
    • Замена щетки стеклоочистителя
  • Рождество
    • Рождественские подарки всего от 3 фунтов стерлингов.49
    • Рождественские подарки, чтобы попробовать перед покупкой
    • Персонализированные руководства для автомобилей
  • предложений

Найдите руководство

Введите регистрационную метку

Коленчатые валы с плоской плоскостью и коленчатые валы с поперечной плоскостью

Плоскость Коленвалы ничего нового.

Однако, с недавним представлением моделей Shelby GT350 и GT350R , плоская конструкция коленчатого вала стала привлекать гораздо больше внимания.И это тоже вызывает несколько вопросов. А именно, что такое плоский коленчатый вал? Чем он отличается от коленчатого вала с крестообразным шлицем? И каковы преимущества плоского коленчатого вала?

В этом посте мы рассмотрим коленчатые валы с плоской плоскостью и коленчатые валы с поперечной плоскостью. Мы начнем с кривошипа с поперечной плоскостью, поскольку вы, возможно, немного больше знакомы с этой конструкцией.

Крестовины коленчатого вала

Коленчатый вал с крестообразным шлицем используется почти во всех серийных двигателях V8, продаваемых сегодня в Америке.

На кривошипе с поперечной плоскостью четыре шейки кривошипа расположены с интервалом в 90 градусов (см. Изображение слева). Когда вы смотрите на коленчатый вал этого типа вдоль его оси с любого конца, он напоминает знак плюса. Отсюда и название crossplane.

При использовании традиционного порядка зажигания V8 GM, AMC, Mopar и большинства двигателей Ford OHV V8 (1-8-4-3-6-5-7-2) коленчатый вал в поперечной плоскости будет давать неравномерно расположенные зажигания внутри каждого двигателя. сторона (или ряд цилиндров), но обеспечивает баланс между двумя рядами.Это то, что придает американским маслкарам характерный булькающий звук, хотя есть некоторая жертва в количестве выхлопных газов.

Базовая конфигурация коленчатого вала с крестообразным шлицем, если смотреть спереди. (изображение любезно предоставлено e31.net)

Еще одной отличительной особенностью коленчатого вала с крестовиной являются противовесы. Эти противовесы необходимы для поддержания правильной балансировки двигателя и предотвращения его раскачивания вверх и вниз. Это снижает вибрацию (проблема многих плоских коленчатых валов) и способствует более плавной работе; однако он также добавляет вращательную массу, что делает этот коленчатый вал менее желательным для действительно высокооборотистых двигателей.

Это подводит нас к плоскому коленчатому валу.

Плоские коленчатые валы

Плоский коленчатый вал, используемый в новом двигателе 5,2 л, является первым в серийном двигателе Ford, но плоские кривошипы существуют всегда.

Плоские коленчатые валы имеют две пары шейек, расположенных на 180 градусов друг от друга. Если смотреть с любого конца, эти коленчатые валы выглядят плоскими (см. Рисунок внизу справа). Независимо от порядка запуска, плоские двигатели всегда будут переключаться между двумя рядами цилиндров.Это обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов без необходимости перехода основных цветов заголовка из одного банка в другой. Это также придает новому Shelby GT350 звук, совершенно отличный от звука других американских автомобилей, как показано на этом видео:

Еще одна вещь, которая отличает плоский коленчатый вал от кривошипа с крестообразным шлицем , — это отсутствие массивных противовесов. Без дополнительной массы противовесов более легкие плоские кривошипы будут вращаться легче, чем их аналоги с поперечными плоскостями, что делает их более идеальными для работы с высокими оборотами и высокими оборотами.Обратной стороной является то, что плоские коленчатые валы имеют тенденцию создавать большую вибрацию в двигателе без помощи противовесов.

Плоский коленчатый вал, вид спереди (изображение любезно предоставлено e31.net).

Плоские коленчатые валы обычно используются на гоночных автомобилях и дорогих экзотических автомобилях из-за их характеристик на высоких оборотах. В большинстве случаев водители гоночных автомобилей не возражают против небольшой дополнительной вибрации в их двигателе, а компании, занимающиеся экзотическими автомобилями, будут тратить деньги на более легкие материалы, чтобы уменьшить вибрацию в уличных автомобилях.Поскольку плоский 5,2-литровый V8 будет использоваться в моделях GT350 / GT350R высшего класса, мы ожидаем, что многие из этих проблем с вибрацией также будут решены Ford.

У большинства плоских коленчатых валов ход короче, чем у крестообразных. Это означает, что требуется меньше места в картере; однако более короткие ходы часто приводят к снижению выходного крутящего момента.

Итог

Коленчатый вал с крестообразным шлицем Преимущества: Плавная работа без вибрации; характерный американский маслкар.

Коленчатый вал с крестообразным шлицем Недостатки: Более тяжелый (труднее вращать), требуется больший картер.

Плоский коленчатый вал Преимущества: Более легкий, более компактный, более отзывчивый (высокие обороты), лучшая продувка выхлопных газов.

Плоский коленчатый вал Недостатки: Склонность к вибрации, более низкие уровни крутящего момента.

Автор: Дэвид Фуллер Дэвид Фуллер — управляющий редактор OnAllCylinders.За свою 20-летнюю карьеру в автомобильной промышленности он освещал различные гонки, шоу и отраслевые мероприятия, а также написал статьи для нескольких журналов. Он также сотрудничал с ведущими и отраслевыми изданиями по широкому кругу редакционных проектов. В 2012 году он помог основать OnAllCylinders, где ему нравится освещать все аспекты хот-роддинга и гонок.

Карточки для автомобильных двигателей уровня 1

Срок
Определение
Пространство между подшипником и коленчатым валом, которое допускает расширение деталей, но при этом допускает проскальзывание.
Срок
Определение
Измеряемое свободное движение объекта назад или в конце. В двигателе это касается коленчатого вала.
Срок
Определение
Блок двигателя в сборе, который включает в себя головки и клапанный узел.
Срок действия
Верхний кулачковый двигатель (OHC)
Определение
Двигатель, в котором распределительный вал расположен на верхней части головки.
Срок действия
Двигатель с двумя верхними кулачками (DOHC)
Определение
Верхний кулачковый двигатель с одной направляющей для впуска и одной направляющей для выпуска на голову.На двигателе V6 или V8 обе направляющие будут иметь по 2 распредвала.
Срок
Определение
Когда поршень имеет слишком большой зазор между поршнем и стенками цилиндра, из-за чего поршень «ударяется» о цилиндр.
Срок
Определение
Тип клапана, используемого для впускных и выпускных клапанов четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
Срок
Определение
Двигатель, в котором распределительный вал расположен внутри блока цилиндров и имеется два клапана на цилиндр.
Срок
Определение
Металлические трубки впускного и выпускного коллектора, по которым воздух поступает в цилиндры блока цилиндров и выходит из них.
Срок
Определение
Узел блока цилиндров, в который не входят головки и клапанный механизм.
Срок действия
Стандартные температура и давление (STP)
Определение
25 градусов на уровне моря.Что мы используем для измерения объема воздуха.
Срок
Насколько объем воздуха зависит от высоты?
Определение
3,5% на каждые 1000 футов изменения.
Срок
Определение
Идеальная смесь воздуха и топлива в 4-тактном двигателе.Равно 15: 1.
Срок
Определение
Верхняя часть двигателя, которая включает головки цилиндров и клапанный механизм.
Срок
Определение
Относится к частям двигателя, которые отвечают за открытие и закрытие клапанов.Распределительный вал, подъемники, толкатели, коромысла, клапаны и пружины.
Клемма
Сколько раз открывается каждый клапан при повороте коленчатого вала на 720 градусов?
Определение
Срок
Какой клапан обычно НЕ магнитный?
Определение
Term
Как еще называют гармонический балансир и для чего он нужен?
Определение

Измерение прогиба коленчатого вала двигателя

Понимание измерения прогиба коленчатого вала двигателя поможет инженеру-диагносту

В какой-то момент в своей карьере инженеру-диагносту, возможно, придется проверить работу двигателя с воспламенением от сжатия.Многие дефекты, возникающие на таких агрегатах, связаны с износом коренных подшипников, из-за чего коленчатый вал меняет свою продольную прямолинейность. Обычно первая диагностическая проверка такого двигателя заключается в проведении серии измерений между шатунными шайбами ​​в различных точках по кругу вращения, что в некоторой степени называется правильным прогибом коленчатого вала. Если ведущий двигатель относится к типу двигателя с воспламенением от сжатия с диаметром цилиндра более 250 мм (10 дюймов), необходимо также учитывать выравнивание его коленчатого вала.Ниже этого размера общая жесткость и малые размеры агрегата, а также тот факт, что коленчатый вал является цельной поковкой, делают измерение прогибов коленчатого вала чрезвычайно трудным и ненужным.

Коленчатый вал большого двигателя с воспламенением от сжатия представляет собой огромные громоздкие компоненты, обычно состоящие из нескольких отдельных поковок, соединенных с натягом, которые должны оставаться как можно более прямыми во время работы, иначе это может привести к серьезному повреждению подшипников и, как следствие, к повреждению. двигатель.Коленчатый вал состоит из шатунов кривошипа, шейки кривошипа и шейки по всей длине, и его вес поддерживается коренными подшипниками на шейках. В течение некоторого времени, пока двигатель продолжает работать, износ подшипников может быть неравномерным по всей длине коленчатого вала. Это означает, что коленчатый вал не будет оставаться на первоначальной прямой линии, а будет слегка изгибаться вверх или вниз, что может быть не видно невооруженным глазом, но может вызвать опасный уровень усталости шатунов коленчатого вала.Например, поломка или чрезмерный изгиб коленчатого вала двигателя с воспламенением от сжатия может быть результатом чрезмерных зазоров в подшипниках. Чрезмерное зазор в одном основного подшипника может разместить практически всю нагрузку на другой основной опоре и может быть вызвано теми же факторами, что причиной отказа радиального подшипника. Изгиб коленчатого вала под нагрузкой может привести к усталости и, в конечном итоге, к поломке шейки кривошипа.

Инженер-диагност должен также знать, что смещенные относительно центра и овальные шейки имеют тенденцию соскабливать материал подшипника, что приводит к чрезмерному износу и увеличению зазора между валом и подшипником.Чрезмерный износ подшипника обычно проявляется в той или иной форме фреттинг-коррозии поверхности подшипника или в виде задиров на шейках вала. Возможность овальности шейки можно свести к минимуму, приняв меры для предотвращения неправильной смазки, выхода из строя подшипников скольжения, превышения скорости или перегрузки двигателя, чрезмерного прогиба коленчатого вала и несоосности деталей. Поломка коленчатого вала при изгибе также может быть результатом чрезмерного прогиба коленчатого вала и, как правило, вызвана неправильной центровкой между ведомым узлом и двигателем и может привести к поломке или изгибу вала, а также к значительным другим повреждениям подшипников, шатунов и других деталей.Превышение частоты вращения двигателя также может вызвать чрезмерный прогиб коленчатого вала.

Следовательно, существует хорошее требование к техническому обслуживанию по измерению прогибов коленчатого вала через регулярные интервалы, чтобы гарантировать, что центрирование вала остается в допустимых пределах, и эти прогибы можно измерить, как описано в следующих разделах. Показания прогиба коленчатого вала являются отличным методом определения двигателя для центровки привода и износа коренных подшипников. Их следует принимать в соответствии с любой системой планового технического обслуживания при проведении осмотра двигателя.Например, в морской установке измерение обычно выполняется при подозрении на проблему, например, в результате случайного приземления на мель или столкновения, или после длительного периода сухого дока. На меньших двигателях, то есть с внутренним диаметром, скажем, менее 250 мм (10 дюймов), нецелесообразно проводить измерения прогиба коленчатого вала. Для двигателей больше такого размера это всегда рекомендуется и должно выполняться регулярно. Измерения следует записывать и анализировать, а также результаты анализа.Величину прогиба коленчатого вала можно определить с помощью прямолинейного калибра, который легко применять. Прямой датчик — это просто шкала, показывающая внутри микрометра, используемая для измерения отклонения расстояния между соседними шатунами коленчатого вала, когда вал двигателя вращается, блокируя двигатель.

Рисунок 1 дает представление о том, какие измерения производятся для определения прогибов коленчатого вала.

На эскизе указан крайний цилиндр (No.1) с нетерпением жду. Сплошной линией показано положение верхней мертвой точки (ВМТ) (3), а пунктирными линиями — положения 3 и 9 часов (соответственно 4 и 2), а также положение по обе стороны от нижней мертвой точки (НМТ) ( 1 и 5). Различные виды перемычек опущены для ясности. Последние два показания снимаются, когда шатун повернут как можно ближе к манометру. Как видно из рисунка, между перемычками кривошипа вставляется индикатор с круговой шкалой, чтобы определить расстояние между ними.

Если отклонение измеряется через определенный промежуток времени, важно и необходимо, чтобы его измеряли в одной и той же точке, в противном случае показание не даст реального отражения о степени отклонения. Концы индикатора должны входить в метки перфорации на шатунах. Если этих отметок нет, их необходимо сделать так, чтобы индикатор мог быть установлен в правильное положение. Обычно для нанесения разметки используется кернер, чтобы каждый раз отклонение производилось в одной и той же точке.В идеале отклонение должно быть измерено в четырех точках кривошипа, а именно в верхней, нижней и двух сторонах. На практике, однако, нижние показания не снимаются из-за вероятности засорения шатуна, а вместо этого показания снимаются с обеих сторон от нижнего положения, таким образом, всего пять показаний снимаются с каждой перемычки кривошипа в указанных положениях. После определения прогибов коленчатого вала практическую работу можно считать завершенной, но, безусловно, необходимы теоретический анализ и интерпретация этих результатов, чтобы иметь возможность принимать какие-либо значимые решения относительно регулировки регулировочных шайб коренных подшипников на основе поднятых и записанных данных.

Фактический метод измерения прост. При правостороннем вращении двигатель перекрывается так, что блок номер 1 проходит сразу за нижней мертвой точкой (НМТ) в порт, а микрометр вставляется на осевой линии вала и устанавливается на ноль. Затем двигатель закрывают более чем на 90 ° в направлении нормального вращения и снимают показания микрометра. Затем процесс повторяется с штифтом в верхней мертвой точке (ВМТ) и снова с шатунным штифтом под углом 270 °. Наконец, двигатель закрывают настолько близко к нижней мертвой точке, насколько позволяет микрометр, и снимают окончательные показания.Окончательное значение также должно быть нулевым. Затем микрометр перемещается к следующему кривошипу, и процесс повторяется. Повторение следует выполнять на каждой единице, пока все не будут измерены. Затем показания заносятся в таблицу и анализируются. Типичный набор показаний (1/100 мм) для шестицилиндрового судового двигателя с воспламенением от сжатия диаметром 300 мм показан в таблице ниже. Немного подумав, покажет, что при повороте рукоятки манометр также поворачивается, что затрудняет чтение в ограниченном пространстве внутри картера.Зеркало и фонарик окажутся неоценимыми полезными в таких обстоятельствах, и инженер-диагност не должен забывать о правиле пяти P.

Надлежащая подготовка предотвращает нежелательную работу

Помимо использования одной и той же точки на шейке кривошипа для измерения прогиба, есть и другие факторы, которые необходимо учитывать, если это морская установка, и они включают нагрузку на судно, дифферент, боров, провисание и т. д. Судно должно быть на плаву во время снятия показаний, и инженер-диагност должен внимательно прочитать осадки носом, кормой и, если возможно, миделем (с обеих сторон) и записать их в свой отчет.Строго говоря, судно должно быть порожним, если оно является грузовым. В некоторой степени эти точки напоминают позолоту лилии с сосудом длиной менее 60 м (200 футов), но, если он профессионал, инженер-диагност должен записать эти точки и записать их. В отчете также должны быть указаны производитель и тип двигателя, его тормозная мощность и обороты, диаметр цилиндра, ход и расстояние между цилиндрами. Он также должен включать, разумеется, название судна, причину выполнения работ, а также место и дату измерения.Такие комментарии могут показаться очевидными, но, тем не менее, о них часто забывают. Главный инженер также должен отметить таблицу прогибов и то, что они были зафиксированы — когда, где и почему — в своем бортовом журнале машинного отделения.

Результаты сведены в таблицу, как показано в примере таблицы. Цифры в первой строке представляют номер устройства или цилиндра, а первый столбец показывает положение, в котором были сняты эти показания. Последняя строка показывает разницу между верхним и нижним показаниями, которая дает вертикальное смещение коленчатого вала.Значения вертикального смещения необходимо сравнить с максимально допустимыми пределами, указанными производителем двигателя.

Следует также записать метод нумерации цилиндров, т. Е. Спереди или сзади. Единица номер 1 обычно, но не обязательно, находится рядом с маховиком. Анализ вертикальных прогибов (т. Е. Разницы между отклонениями в ВМТ и НМТ), приведенный в таблице выше, показан на Рисунке 2 ниже. Большинство людей считает, что графическое представление данных более привлекательно и легко для понимания, чем список чисел, поэтому приведенные выше данные лучше всего строить в виде кривой отклонения.Проведена прямая линия, представляющая длину коленчатого вала, и центральные линии от каждого блока проведены через эту линию. Теперь это действует как основная инфраструктура, на которой можно начать построение кривой прогиба. Так как первое отклонение +1,0 (помните, что они, как правило, 100 мм /, если не указано иное), что расстояние нанесены на шкале вниз от опорной линии на центральной линии узла 2 (не блок 1) и линией, проведенной аб. То есть под углом, пропорциональным отклонению в точке а, и продолжается до пересечения с центральной линией следующего блока.Следующим шагом является измерение отклонения от точки пересечения (вверх для отрицательного значения и вниз для положительного значения) и соединение точки из предыдущей точки, которая дает начало линии bc. Этот же шаг следует повторять до тех пор, пока не будет покрыт последний блок. Линия, проходящая через точки, должна быть хорошей кривой, но редко.

Между этими точками проведена гладкая кривая, и положение этой кривой относительно базовой линии XY дает представление о состоянии различных подшипников.Например, в этом конкретном примере легко понять, что подшипники узлов 3, 4 и 5 расположены слишком далеко от допустимой линии сглаживания и, следовательно, требуют внимания. Опытный инженер-диагност, возможно, к настоящему времени понял, почему только сравнение значений вертикального смещения со спецификациями производителя недостаточно. Это так, потому что даже если значения находятся в определенных пределах, относительного износа может быть достаточно, чтобы вызвать чрезмерное смещение. Следовательно, рекомендованный метод дает дополнительную уверенность в соосности коленчатого вала.После корректировки соосности с помощью прокладок инженер-диагност должен снять еще один набор показаний прогиба, чтобы убедиться, что регулировка кривой контактной сети удовлетворительна. Тот же метод анализа можно использовать для поперечных прогибов, но обычно это делается только при подозрении на серьезное поперечное смещение вала.

При осмотре двигателя необходимо учесть следующие моменты.

1. Шатуны также следует визировать с помощью линейки для проверки прямолинейности.

2. Проверьте опорные поверхности на наличие светлых участков, которые обычно указывают на чрезмерный износ.

3. Необходимо проверить состояние и износ как больших, так и малых концевых подшипников, и в случае чрезмерного износа вкладыши подшипников следует заменить. Диаметр шатунов кривошипа следует откалибровать, измерив его микрометром и снова записав результаты в поисках овальности.

4. Необходимо проверить состояние коленчатого вала, уделяя особое внимание износу шейки коренных подшипников, и, если обнаружен чрезмерный износ, вкладыши подшипников следует заменить.Диаметр коренной шейки коленчатого вала должен быть откалиброван путем измерения с помощью микрометра, сняв два показания под прямым углом друг к другу, и, опять же, измерения должны быть записаны и искать любую овальность шейки, а также шейки коленчатого вала.

5. Все детали двигателя должны быть тщательно очищены, все масляные каналы должны быть чистыми и чистыми, а детали должны быть вытерты насухо мягкой тканью.

Многие коренные и шатунные подшипники не подлежат эффективному ремонту, поэтому при появлении на них сильных задиров или признаков сильного износа их необходимо заменить.Инженер-диагност найдет допустимые уровни износа для данного двигателя в справочнике производителя. Для измерения износа шейки коленчатого вала или шатунной шейки необходим микрометр подходящего размера, а для измерения внутренней поверхности вкладыша подшипника необходим микрометр с шариковым концом. Подшипники с разъемными кожухами можно измерить на предмет износа, прикрутив блок к соответствующей части коленчатого вала над пластилиновым материалом соответствующей марки, после чего измерить его толщину и свериться с таблицей, поставляемой с материалом.

Овальность проверяется путем измерения пары микрометрических диаметров шейки или штифта в центре подшипника и на каждом конце под прямым углом друг к другу. В справочнике производителя указывается допустимая овальность или износ. Если есть серьезные задиры на коленчатом валу и подшипниках как на коренных, так и на шатунных подшипниках, это следует рассматривать как явный индикатор необходимости замены подшипников, а также тщательной промывки и очистки всей системы смазки.Ремонт коленчатого вала может рассматриваться только при наличии не более двух царапин, которые не являются частью общего износа. Ремонт часто выполняется путем переточки коленчатого вала меньшего размера — существуют строгие ограничения на количество переточки, которое может быть затронуто — и последующей подгонкой вкладышей подшипников меньшего размера. Частицы характеризуются своей формой, количеством и размером, что позволяет инженеру-диагносту определить, насколько далеко продвинулся подшипник в стадии износа и поломки.Различные стадии деградации износа показаны на Рисунке 4 ниже, где поверхности увеличены для ясности. Износ как явление вызывает изменяющееся образование обломков в течение периода его работы на взаимодействующих поверхностях, меняющееся от мелких частиц во время периода приработки до поверхности, напоминающей поверхность плохо вспаханного поля на последней стадии износа.

По завершении всех этих проверок и испытаний двигатель следует перестроить с использованием новых прокладок и аналогичных расходных материалов, залить чистым смазочным маслом и несколько раз медленно перевернуть рукой, чтобы убедиться, что смазочное масло достигло всех частей двигателя.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены.