Коленчатый вал
Коленчатый вал – один из наиболее ответственных и дорогостоящих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент. Коленчатый вал воспринимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов, а также сил инерции движущихся и вращающихся масс.
Коленчатый вал двигателя, как правило, цельный конструктивный элемент, поэтому правильно его называть деталью. Вал изготавливается из стали с помощью ковки или чугуна путем литья. На дизельных и турбированных двигателях устанавливаются более прочные стальные коленчатые валы.
Схема коленчатого вала
Конструктивно коленчатый вал объединяет несколько коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щеками. Коренных шеек, как правило, на одну больше, а вал с такой компоновкой называется полноопорным. Коренные шейки имеют больший диаметр, чем шатунные шейки. Продолжением щеки в противоположном от шатунной шейки направлении является противовес.
Противовесы уравновешивают вес шатунов и поршней, тем самым обеспечивают плавную работу двигателя.
Шатунная шейка, расположенная между двумя щеками, называется коленом. Колена располагаются в зависимости от числа, расположения и порядка работы цилиндров, тактности двигателя. Положение колен должно обеспечивать уравновешенность двигателя, равномерность воспламенения, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты.
Шатунная шейка служит опорной поверхностью для конкретного шатуна. Коленчатый вал V-образного двигателя выполняется с удлинёнными шатунными шейками, на которых базируется два шатуна левого и правого рядов цилиндров. На некоторых валах V-образных двигателей спаренные шатунные шейки сдвинуты относительно друг друга на угол 18°, что обеспечивает равномерность воспламенения (технология носит название Split-pin).
Наиболее нагруженным в конструкции коленчатого вала является место перехода от шейки (коренной, шатунной) к щеке. Для снижения концентрации напряжений переход от шейки к щеке выполняется с радиусом закругления (галтелью).
Галтели в совокупности увеличивают длину коленчатого вала, для уменьшения длины их выполняют с углублением в щеку или шейку.
Вращение коленчатого вала в опорах, а шатунов в шатунных шейках обеспечивается подшипниками скольжения. В качестве подшипников применяются разъемные тонкостенные вкладыши, которые изготавливаются из стальной ленты с нанесенным антифрикционным слоем. Проворачиванию вкладышей вокруг шейки препятствует выступ, которым они фиксируются в опоре. Для предотвращения осевых перемещений коленчатого вала используется упорный подшипник скольжения, который устанавливается на средней или крайней коренной шейке.
Схема системы смазки
Коренные и шатунные шейки включены в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. К каждой опоре коренной шейки обеспечивается индивидуальный подвод масла от общей магистрали. Далее масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам.
Отбор мощности с коленчатого вала производится с заднего конца (хвостовика), к которому крепится маховик.
На переднем конце (носке) коленчатого вала располагаются посадочные места, на которых крепятся шестерня (звездочка) привода распределительного вала, шкив привода вспомогательных агрегатов, а также в ряде конструкций – гаситель крутильных колебаний. По конструкции это два диска и соединяющий их упругий материал (резина, силиконовая жидкость, пружина), который поглощает вибрации вала за счет внутреннего трения.
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы — Autodromo
Без рубрики
Автор admin На чтение 3 мин Просмотров 2.3к. Опубликовано
Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.
Содержание
- Устройство коленчатого вала
- Принцип действия коленчатого вала
- Процесс смазки коленчатого вала
Устройство коленчатого вала
Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.
В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:
- полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки;
- неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.
В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.
Итак, основными элементами коленвала являются:
- Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
- Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
- Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
- Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
- Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
- Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.
Фронтальная и тыльная сторона коленчатого вала уплотняется защитными сальниками, которые препятствуют протеканию масла там, где выступающие части маховика выходят за пределы блока цилиндров.
Вращательные движения всего механизма коленвала обеспечивают подшипники скольжения – тонкие стальные вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).
Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.
Принцип действия коленчатого вала
Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.
В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.
Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала.
После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.
Процесс смазки коленчатого вала
Смазка коленвала обеспечивается за счет шатунных и коренных шеек. Важно помнить, что смазка коленчатого вала всегда происходит под давлением. Каждая коренная шейка обеспечена индивидуальным подводом масла от общей смазочной системы. Поступившее масло попадает на шатунные шейки по специальным каналам, расположенным в коренных шейках.
Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?
Вы здесь
Главная | Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?
Что делает коленчатый вал?
Коленчатый вал двигателя проходит внутри нижней части двигателя автомобиля и преобразует вертикальное движение поршней в горизонтальное вращательное движение, которое в конечном итоге приводит в движение колеса через коробку передач.
Коленчатые валы существуют сотни лет, они использовались на водяных мельницах и лесопилках. В конечном итоге они стали заметными в гребных лодках, превращая энергию паровых поршней во вращательную энергию для гребных колес.
В современных автомобилях коленчатый вал состоит из равномерно расположенных «бросков» (их четыре в четырехцилиндровом двигателе, , как показано ниже ), которые прикреплены к днищу поршней с помощью шатунов. Эти «броски» смещены от оси коленчатого вала, что и создает энергию вращения.
Коленчатый вал прикреплен к двигателю большими подшипниками на обоих концах. Он соединяется с маховиком, а через него и со сцеплением.
При включенном сцеплении энергия вращения коленчатого вала передается через коробку передач и далее через дифференциал на карданные валы, прикрепленные к колесам, что создает способность автомобиля двигаться.
Распределительный вал и коленчатый вал
Распределительный вал расположен в верхней части двигателя и приводится в движение коленчатым валом через зубчатую цепь или зубчатый ремень.
Распределительный вал (их может быть до четырех на двигатель, , хотя на приведенной ниже схеме коленчатого вала показаны два ) имеет кулачки по всей длине, которые взаимодействуют с клапанным механизмом (который состоит из толкателя, толкателя клапана, пружины клапана, клапана и толкатель или коромысло) для облегчения поступления воздуха и топлива в камеру сгорания и выхода выхлопных газов после рабочего такта цикла двигателя внутреннего сгорания.
Вращающиеся кулачки распределительного вала открывают и закрывают клапаны двигателя. Лепестки различаются по размеру и форме от двигателя к двигателю, чтобы регулировать продолжительность открытия клапана и насколько. Чем больше клапанов, тем больше воздуха и топлива может быть втянуто и тем больше выхлопных газов может выйти, что увеличивает мощность двигателя.
Коленчатый вал двигателя расположен в нижней части двигателя (как показано на схеме ниже) и соединен с поршнями соединительными путями – движение поршней вниз в результате процесса сгорания вызывает движение коленчатого вала вращать.
Что не так с коленчатыми валами?
Коленчатый вал – чрезвычайно сложная и точно отточенная конструкция, состоящая не только из шатунов. Ключевые детали включают шатунные шейки, масляные каналы, шпоночный паз, коренные шейки и монтажный фланец маховика.
Кривошип двигателя также содержит множество встроенных грузов и противовесов, которые предназначены для сведения к минимуму вибрации при вращении.
Любая такая вибрация может усилиться и вызвать повреждение подшипников, в которых установлен коленчатый вал, а также шатунов и поршней.
Прежде чем это произойдет, устройство, называемое датчиком положения коленчатого вала, должно обнаруживать неисправности.
Датчик положения коленчатого вала (показан ниже) установлен на блоке цилиндров и определяет скорость вращения и положение коленчатого вала. Датчик коленчатого вала отправляет эту информацию в ЭБУ автомобиля, который вносит коррективы для оптимизации работы двигателя.
Тем не менее, иногда исправления не могут быть сделаны, и если датчик коленчатого вала обнаруживает неисправность, ECU либо блокирует запуск двигателя в первую очередь, либо переводит его в режим «аварийного режима», в котором вы не будете возможность разогнать машину до определенного момента.
Вы также увидите на приборной панели индикатор «проверьте двигатель», информирующий вас о том, что автомобиль требует немедленного внимания.
Как нагнетатель работает с коленчатым валом?
В некоторых автомобилях, оборудованных нагнетателем, к концу коленчатого вала крепится шкив, который затем ремнем крепится к нагнетателю.
Когда двигатель работает, коленчатый вал быстро вращается, приводя в движение шкив, который приводит в движение ремень, а затем шкив на конце нагнетателя.
Затем включается турбина нагнетателя, всасывающая воздух и увеличивающая мощность двигателя.
Метки:
Двигатели
Рекомендуется для вас
ЧТО ТАКОЕ КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ И ДЛЯ ЧЕГО ОН РАБОТАЕТ? | MTA Queensland
Коленчатый вал — это компонент двигателя, который преобразует вертикальное движение поршней во вращательное движение, необходимое для движения автомобиля.
Энергия вращения коленчатого вала передается через маховик и систему трансмиссии, затем через карданный вал (на заднеприводных автомобилях) или коробку передач (на переднеприводных автомобилях) и на ведущие колеса, приводящие в движение автомобиль.
Коленчатый вал представляет собой прочный комплект, обычно сделанный из стали или железа, который находится в нижней части двигателя. Он соединен с основанием поршней через шатуны, которые крепятся к шатунным шейкам в точках, смещенных зигзагообразно от центральной линии коленчатого вала. Эта установка позволяет вертикальному движению поршней раскручивать коленчатый вал и создавать вращательную энергию.
Хотя коленчатый вал отвечает за создание энергии вращения, он выполняет и другие задачи. На противоположном от маховика конце коленчатого вала находится шкив, к которому крепится приводной ремень. Этот приводной ремень питает движение коленчатого вала и питает различные компоненты, расположенные в передней части двигателя, включая генератор переменного тока (который обеспечивает электроэнергию во время движения автомобиля), компрессор кондиционера и насос гидроусилителя рулевого управления, среди прочего.
.
Движение коленчатого вала также напрямую связано с подачей топлива и воздуха в цилиндры через его соединение с распределительным валом через зубчатый ремень . Синхронизация движения коленчатого и распределительного валов имеет решающее значение для работы двигателя.
ЧТО МОЖЕТ СДЕЛАТЬ НЕ ТАК?Коленчатый вал тяжелый и чрезвычайно прочный, и маловероятно, что он сломается или треснет, если на него не воздействуют самые экстремальные силы и давление. Тем не менее, это может случиться, и если это произойдет, транспортное средство никуда не поедет, и может потребоваться полная разборка и проверка двигателя, возможно, даже замена двигателя,
Более вероятен выход из строя периферийных компонентов, критически важных для работы коленчатого вала. Эти неисправные детали также могут привести к катастрофическим повреждениям, но их можно отремонтировать или заменить, если проблема обнаружена достаточно рано.
САЛЬНИК КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА: Как и для всех движущихся частей двигателя, для обеспечения плавной работы коленчатого вала требуется смазка. Если сальник коленчатого вала треснет или сломается, масло может вытечь, и, если это не устранить, возникшее трение и нагрев могут погнуть и серьезно повредить коленчатый вал.
ГАРМОНИЧЕСКИЙ БАЛАНСИРОВЩИК: Этот компонент расположен на конце шкива коленчатого вала и предназначен для поглощения вибраций двигателя. Если он выйдет из строя, вызванное этим увеличение вибрации и тряски может привести к повреждению коленчатого вала и других компонентов, прикрепленных к нему.
ДАТЧИК КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА: Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое системой управления двигателем автомобиля для контроля положения и скорости коленчатого вала. Система использует эти данные, чтобы определить, когда необходимо произвести искру для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре.
Если датчик коленчатого вала неисправен, автомобиль может завестись с трудом или вообще не завестись.
ПОДШИПНИКИ: Подшипники коленчатого вала позволяют коленчатому валу двигаться и вращаться плавно, уменьшая трение между ним и неподвижным блоком двигателя над ним, в котором находятся поршни. Если эти подшипники выйдут из строя — они могут быть повреждены грязью и мусором, загрязняющими смазочное масло, или когда утечка оставила систему без достаточного количества масла — тогда давление и трение могут возрасти до такой степени, что может произойти серьезное повреждение.
Все эти проблемы приведут к катастрофическому повреждению двигателя, если их игнорировать. Если коленчатый вал не сбалансирован правильно, если подшипники выходят из строя или вибрация слишком сильная, то повреждения могут распространяться не только от коленчатого вала, но и через двигатель к шатунам, поршням, клапанам. . . короче, катастрофа.
СИМПТОМЫ И ЗАТРАТЫ На что следует обращать внимание, это неравномерная работа, стук в двигателе, пропуски зажигания, низкое давление масла, периодическая остановка двигателя и повышенная вибрация, ощущаемая в автомобиле.