Коленчатый вал фото


Фото коленвал

Двигатель – сложный агрегат, в котором нет незначительных деталей. Одна из таких его составляющих – коленвал. С одной стороны, это не сложное устройство, а простая деталь, с другой, коленчатый вал – одна из основных деталей двигателя.

Для чего нужен коленвал?

Любой автомобильный двигатель является поршневым. Принцип его работы прост: в цилиндр подается топливно-воздушная смесь, которая воспламеняется и увеличивается в объеме. Возникает избыточное давление, которое выталкивает поршень из цилиндра. Поршень при этом совершает поступательное движение, которое нужно преобразовать во вращательное, чтобы передать его в коробку передач, а дальше – на полуоси или карданный вал.

Вот именно эту функцию и выполняет коленчатый вал – преобразовывает один тип механического движения в другой, а именно: поступательное во вращательное.

Материал, из которого изготавливаются коленчатые валы, это не простая сталь, поэтому и стоимость изделия так высока, по сравнению с ценой простой металлической болванки. Сталь, из которой изготавливается вал, легируется хромом, молибденом и другими металлами, что придает изделию особую прочность. Кроме того, немаловажен сам процесс изготовления, начиная от того, как расположены волокна заготовки, заканчивая методикой изготовления – прессованием или ковкой.

С тем, что делает вал, мы разобрались, но остался вопрос – где находится коленвал? Коленчатый вал расположен в нижней части двигателя, снизу он прикрыт картером. заполненным моторным маслом. Вал закреплен в подшипниках, которые удерживают его и не дают смещаться, иногда для его усиления используются дополнительные упоры. Но есть исключение – в оппозитных двигателях коленчатый вал располагается выше, по центру ДВС.

Что собой представляет и как работает коленчатый вал?

Поршня в двигателе перемещаются неравномерно – пока дни опускаются, другие поднимаются – это обеспечивает плавность хода, и равномерное распределение нагрузки по времени. Коленчатый вал сдерживает ход поршней после сгорания топлива и возвращает их в исходное положение для сжатия смеси. С одной стороны он связан с газораспределительным механизмом, с другой – передает вращательный момент в трансмиссию.

Коленчатый вал состоит из нескольких шеек:

  • Основные находятся точно по центральной оси вала и в процессе вращения не смещаются.
  • Между ними находятся шатунные шейки, которые смещены относительно оси под разными, строго определенными углами, и при вращении описывают круг. Именно они обеспечивают взаимодействие вала и поршня.
  • Между собой шейки соединены «щеками» – пластинами из толстого металла. Щеки кроме крепежной, выполняют антирезонансную функцию – во время вращения вал может войти в резонанс и разрушиться, но щеки не позволяют этому произойти.

Словами трудно описать внешний вид этой детали, если вы хотите точно представить коленвал, фото или схематическое изображение – наилучший вариант.

Принцип действия коленчатого вала:

  • В момент, когда в камере воспламеняется воздушно-топливная смесь, поршень, а соответственно и связанная с ним шейка, находятся в крайнем нижнем положении.
  • При воспламенении смеси поршень выталкивает шейку, которая смещается и тем самым проворачивает вал.
  • В свою очередь, другая шейка, смещенная относительно описанной, под действием вращательного момента проворачивается и вдавливает сопряженный с ней поршень в цилиндр. сжимая топливно-воздушную смесь.

Дальше все продолжается аналогично. Это простой примет, не стоит забывать, что автомобильный двигатель – четырехтактный, поэтому в определенный момент поршень находится в одном из следующих положений:

  • Впуск смеси.
  • Сжатие смеси.
  • Рабочий ход поршня.
  • Выпуск отработанных газов.

Поэтому каждая из шатунных шеек расположена под углом 90 градусов по сравнению с рядом стоящими.

Немного интересной информации о коленвалах

Кроме обычных серийных, существуют спортивные коленчатые валы. Они обеспечивают более быстрый ход поршня в крайней точке сжатия за счет особой формы шатунных шеек. Если у обычного вала они имеют круглую форму, то у спортивного они слегка вытянутые, за счет чего общие характеристики работы двигателя изменяются.

Среди автомобилистов бытует мнение, что маркировка коленвала может рассказать о его характеристиках. На самом деле это не так – маркировка это всего лишь каталожный номер производителя или оригинальный номер. Она ничего общего не имеет со свойствами изделия, а используется для простоты подбора запчасти.

По сути, коленчатый вал это простой кусок обработанного должным образом качественного металла или сплава. С точки зрения функциональности, это незаменимая деталь, которая испытывает огромные нагрузки, от работы которой зависит не только качество езды, но и ресурс двигателя и его деталей. По сути же, это просто передаточное звено, которое обеспечивает работу других узлов автомобиля – генератора, трансмиссии, полуосей, карданного вала и так далее.

фото коленвал

3D работа двигателя внутреннего сгорания

Описание:Супер видео про работу двигателя внутреннего сгорания + как это все выглядит по частям и в сборе.Помоги больным детям: Посети сайт:

звездообразный, или радиальный двигатель ДВС

Описание:вездообразный, или радиальный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, цилиндры которого расположены радиальными лучами вокруг одного коленчатого вала через равные углы. Звездообразный двигатель имеет небольшую длину и позволяет компактно размещать большое количество цилиндров. Нашёл широкое применение в авиации.Главное отличие звездообразного двигателя от поршневых двигателей других типов заключается в конструкции кривошипно-шатунного механизма. Один шатун является главным (он похож на шатун обычного двигателя с рядным расположением цилиндров), остальные являются прицепными и крепятся к главному шатуну по его периферии (такой же принцип применяется в V-образных двигателях). Недостатком конструкции звездообразного двигателя является возможность протекания масла в нижние цилиндры во время стоянки, в связи с чем требуется перед запуском двигателя убедиться в отсутствии масла в нижних цилиндрах. Запуск двигателя при наличии масла в нижних цилиндрах приводит к гидроудару и поломке кривошипно-шатунного механизма.В зависимости от размеров и мощности двигателя звездообразные двигатели могут за счёт удлинения коленчатого вала образовывать несколько звёзд — рядов.Четырёхтактные звездообразные моторы имеют нечётное число цилиндров в ряду — это позволяет давать искру в цилиндрах «через один».

qrx.com.ua

Коленчатый вал и виды его конструкций (Часть 2).

Коленчатый вал и виды его конструкций (Часть 2).

Подробности

Продолжим рассматривать конструкции коленчатых валов. Начало данной статьи смотрите здесь.

На четырехцилиндровом двигателе угол между парами шатунных шеек составляет 180 градусов, у шестицилиндрового пары развернуты на 120 градусов. При этом вал остается симметричным по средней шейке, так же как у четырехцилиндрового двигателя, такие валы можно назвать “симметричными”. Такие валы не создают лишних вибраций даже при отсутствии противовесов. То есть для уравновешенности двигателя с “симметричными” валами достаточно подобрать одинаковую массу шатунов. В других системах масса шатунов должна строго соответствовать противовесам. Здесь рассматривается масса только нижней части шатуна, так как именно она совершает вращательные движения и только эта масса должна быть уравновешена противовесом. Как определить массу нижней головки шатуна, об этом мы поговорим подробнее в теме про шатуны.

Если сравнивать коленчатый вал рядного четырехцилиндрового и шестицилиндрового двигателя, то принято считать что вал шестицилиндрового двигателя является полностью уравновешенным. Именно это послужило причиной установки его на автомобилях высокого класса. Рядные шестицилиндровые двигатели можно встретить на автомобилях следующих фирм: MERCEDES-BENZ,BMW,VOLKSWAGEN,OPEL,VOLVO,NISSAN,TOYOTA .

На рядных шестицилиндровых двигателях используют семиопорные коленчатые валы, четырехопорные валы из-за недостаточной прочности используются гораздо реже.

Иногда из-за компоновки вспомогательных агрегатов, на рядном шестицилиндровом двигателе можно встретить коленчатый вал, у которого один из противовесов имеет уменьшенный радиус. Чтобы получить необходимую массу противовеса, к нему приклепан дополнительный противовес необходимой массы.

Некоторые фирмы, в частности HONDA,VOLVO,MERCEDESBENZ,AUDI на своих автомобилях устанавливают рядные пятицилиндровые двигатели. Если рассматривать коленчатый вал, установленный на пятицилиндровом двигателе в плане уравновешенности, то он занимает среднее место, между валом четырех и шести цилиндрового двигателя. Опять же если его сравнивать с 4 и 6 цилиндровыми моторами вал 5 цилиндрового двигателя является более сложным в ремонте. Он имеет шесть опор, все шатунные шейки развернуты друг от друга на угол 72 градуса и симметрия у него уже отсутствует.

Рядные шестицилиндровые двигатели имеют большую длину, поэтому были придуманы V-образные двигатели, которые с тем же числом цилиндров были короче в два раза. Коленчатый вал у шестицилиндрового V-образного двигателя имеет сложную конфигурацию, где шатунные шейки смещены друг от друга обычно на 60 градусов. Он имеет 4 опоры и также как у пятицилиндрового коленчатого вала у него отсутствует симметрия, что также вызывает сложность при его ремонте.

Валы шестицилиндровых V-образных двигателей прекрасно сбалансируются подбором масс шатунов и противовесов. Но на больших объемах (выше 3.5 литров), появляется неуравновешенность, и там уже приходится ставить балансирный вал.

Для автомобилей высокого класса фирмы MERCEDES-BENZ, FORD, GM, CHRYSLER, позже к ним подключились BMW, AUDI,NISSAN,TOYOTA устанавливают V-образные восьмицилиндровые двигатели. Особенностью коленчатого вала восьмицилиндрового V-образного двигателя является то, что на одной шатунной шейке располагаются сразу два шатуна, а сами шатунные шейки сдвинуты друг относительно друга на 90 градусов. В итоге получилось, что вал восьмицилиндрового двигателя в ремонте получился проще, чем шестицилиндрового V-образного двигателя или рядного пятицилиндрового.

Что касается неуравновешенных сил коленчатого вала восьмицилиндрового двигателя, то здесь дела обстоят так же как и с V- образной шестеркой. То есть массы шатунов должны соответствовать массе противовесов.

В настоящее время на автомобилях высшего класса стали устанавливаться V-образные 12-цилиндровые двигатели. Коленчатый вал V - образного 12-цилндрового двигателя очень похож на V- образный вал шестицилиндрового, но у него, так, же как и у 8-цилиндрового на одной шатунной шейке располагаются по два шатуна. Однако 12-цилиндровый коленчатый вал V- образного двигателя считается полностью уравновешенным, как и вал рядной шестерки.

Фирмы SUBARU, ALFA ROMEO и PORSCHE на своих автомобилях используют оппозитную схему расположения цилиндров. Вал четырехцилиндрового оппозитного двигателя практически ничем не отличается от коленчатого вала рядного с тем же числом цилиндров, за исключением того, что в оппозитном варианте он будет лучше уравновешен. Если же сравнить коленчатые валы шестицилиндрового V- образного двигателя и шестицилиндрового оппозитного двигателя, то, так же как и в предыдущем случае, они будут очень похожи друг на друга. Однако вал шестицилиндрового оппозитного двигателя будет также хорошо уравновешен, как и у рядной шестерки, чего не скажешь о вале V – образного шестицилиндрового двигателя.

На автомобилях малого класса используются трех и двухцилиндровые двигатели. У трехцилиндровых коленчатых валов шатунные шейки смещены на 120 градусов. Двигатель обладает неуравновешенностью от сил инерции, которые довольно часто уравновешиваются балансирным валом.

Что касается двухцилиндровых моторов, то на них ставится вал, у которого шейки не имеют углового смещения. Рядный двухцилиндровый двигатель считается более или менее уравновешенным только при наличии балансирного вала, поэтому эти двигатели обязательно должны быть им оборудованы.

avto-master.info

- , , , , , , , , , , , , , , 402 4062, ,

www.allgaz.ru

:

1. .

2. (. 3.3.1, 1-2 4).

3. (. 3.1.4.1).

4. 1 , 2 . 3.

5. 1 2 3 . .

6. , , 3 , 5 . 1 6 . , . 4 . 2 7 .

7. .

2.5.

, ,
62,0-0,03562,0-0,0541-

61,75-0,03561,75-0,054

2-

61,5-0,03561,5-0,054

3-

61,25-0,03561,25-0,054

67,0+0,019 - 2(2,5+0,008)1-

67,0+0,019 - 2(2,625+0,008)

2-

67,0+0,019 - 2(2,75+0,008)

3-

67,0+0,019 - 2(2,875+0,008)

56,0-0,02556,0-0,0441-

55,75-0,02555,75-0,044

2-

55,5-0,02555,5-0,044

3-

55,25-0,02555,25-0,044

60,0+0,019 - 2(2,0+0,008)1-

60,0+0,019 - 2(2,125+0,008)

2-

60,0+0,019 - 2(2,25+0,008)

3-

60,0+0,019 - 2(2,375+0,008)

38,0+0,02038,0+0,003 38,0+0,05038,0+0,025
38,0+0,02038,0+0,003 38,0+0,05038,0+0,025
40,0+0,02740,0+0,009 40,0+0,027
40,0-0,01240,0-0,028 40,0-0,011
40,0-0,02840,0-0,044 40,0-0,01240,0-0,028
292,0+0,64292,0+0,54 292,0+0,15
34,0+0,053- 3- 29,0-0,06 +2 (2,5-0,05)

29,0-2,12 +2 (2,5-0,05)

70,0+0,470,0+0,2 70,0-0,07
100,0+0,5100,0+0,3 100,0-0,087
40,0-0,01240,0-0,028 40,0-0,140,0-0,05
--- --- ---
--- --- ---
, , ,
min max min max
0,0191-

0,019

2-

0,019

3-

0,019

0,0731-

0,073

2-

0,073

3-

0,073

---1-

---

2-

---

3- ---
---1-

---

2-

---

3- ---
61,921-

---

2-

---

3- ---
0,0091-

0,009

2-

0,009

3-

0,009

0,0631-

0,063

2-

0,063

3-

0,063

---1-

---

2-

---

3- ---
55,921-

---

2-

---

3- ---
0,005 0,047 --- --- --- ---
0,018 --- --- 0,027 --- ---
--- --- 0,001 0,028 --- ---
0 0,032 --- --- --- ---
--- --- 0,39 0,64 --- ---
0,06 0,27 --- --- 0,36 34,06

28,84

--- --- 0,2 0,47 --- ---
--- --- 0,3 0,527 --- ---
0,072 0,488 --- --- --- ---
--- 0,02 --- --- 0,04 ---
--- 0,005 --- --- 0,01 ---

Коленчатый вал — википедия фото

История

Впервые столь важную механическую деталь как коленчатый вал описал и сконструировал средневековый учёный Аль-Джазари в Османской империи в 13 веке. В 1206 году в трактате «Китаб фи марифат аль-хиял аль-хандасийя» (Книга знаний об остроумных механических устройствах) описан механизм вала.

Основные элементы коленчатого вала

  • Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.
  • Шатунная шейка — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).
  • Щёки — связывают коренные и шатунные шейки.
  • Передняя выходная часть вала (носок) — часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.
  • Задняя выходная часть вала (хвостовик) — часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.
  • Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.
  Выемка из блока дизельного двигателя коленчатого вала трактора

Материал и способы получения заготовок для коленчатых валов

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Наибольшее применение находят, стали марок 45, 45Х, 45Г2, 50Г, а для тяжело нагруженных коленчатых валов дизелей — 40ХНМА, 18ХНВА и др.

Заготовки стальных коленчатых валов средних размеров в крупносерийном и массовом производстве изготовляют ковкой в закрытых штампах на молотах или прессах при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций. После предварительной и окончательной ковки коленчатого вала в штампах производят обрезку облоя на обрезном прессе и горячую правку в штампе под молотом.

В связи с высокими требованиями механической прочности вала большое значение имеет расположение волокон материала при получении заготовки во избежание их перерезания при последующей механической обработке. Для этого применяют штампы со специальными гибочными ручьями. После штамповки перед механической обработкой, заготовки валов подвергают термической обработке — нормализация — и затем очистке от окалины травлением или обработкой на дробеметной машине.

Литые заготовки коленчатых валов изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы по сравнению со «штампованными» имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла. В литых заготовках можно получить ряд внутренних полостей при отливке.

Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и «оборудования» особенно в автоматизированном производстве.

Правку валов производят после нормализации в горячем состоянии в штампе на прессе после выемки заготовки из печи без дополнительного подогрева.

Механическая обработка коленчатых валов

Сложность конструктивной формы коленчатого вала, его недостаточная жесткость, высокие требования к точности обрабатываемых поверхностей вызывают особые требования к выбору методов базирования, закрепления и обработки вала, а также последовательности, сочетания операций и выбору оборудования. Основными базами коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. Однако далеко не на всех операциях обработки можно использовать их в качестве технологических. Поэтому в некоторых случаях технологическими базами выбирают поверхности центровых отверстий. В связи со сравнительно небольшой жесткостью вала на ряде операций при обработке его в центрах в качестве дополнительных технологических баз используют наружные поверхности предварительно обработанных шеек.

При обработке шатунных шеек, которые в соответствии с требованиями технических условий должны иметь необходимую угловую координацию, опорной технологической базой являются специально фрезерованные площадки на щеках[1].

См. также

Литература

  • Кулаев Д. Х. Динамика кривошипно-ползунного механизма с зазорами в шатунных подшипниках // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Холодильная техника и кондиционирование». — ISSN 2310-1148.

Ссылки

Примечания

org-wikipediya.ru

Коленчатый вал.

Подробно рассмотрим принцип работы коленчатого вала.

Среди всех элементов конструкции двигателя внутреннего сгорания именно коленчатый вал считается наиболее важным и дорогостоящим. И это неудивительно, ведь довольно трудно найти более ответственный элемент, чем коленчатый вал. Именно данный элемент ответственен за процесс преобразования в крутящий момент возвратно-поступательного движения поршней.

Восприятие переменных нагрузок, возникающих в результате действия сил давления газа, вращающихся и движущихся масс и их сил инерции – одна из важнейших задач, которая решается исключительно благодаря данному элементу конструкции. Коленчатый вал является цельным элементом конструкции, потому правильнее будет дать ему название “деталь”. Методы ковки стали либо литья чугуна – вот главные способы изготовления этой детали. Стоит отметить, что турбированные, а также дизельные силовые установки оснащаются коленчатыми валами из наиболее прочных видов стали, и они являются более надежными.

Схема коленчатого вала.

Рассмотрев конструкцию вала, можно увидеть, что эта деталь соединяет воедино шатунные(6) и коренные шейки(9), которые, в свою очередь, объединяются друг с другом при помощи щек(5). По количеству шеек коренные опережают шатунные на один элемент, а сам вал с подобной компоновкой называется “полноопорный”. В сравнении с шатунными шейками, коренные обладают большим диаметром. Противовес(4) является естественным продолжением щеки(5) в направлении, противоположном шатунной шейке. Основной задачей противовесов является создание условий для уравновешивания веса поршней и шатунов, что напрямую влияет на работу силовой установки, делая ее более плавной и размеренной.

Между щеками находится шатунная шейка, и она носит название “колено”. Расположение колен напрямую зависит от нескольких факторов, среди которых: количество цилиндров, порядок их работы, расположение, а также тактность силовой установки. Уравновешенность мотора обеспечивается за счет положения колен. Кроме того, от данного фактора зависит равномерность воспламенения, изгибающие моменты и наименее возможные крутильные колебания.

Шатунная шейка является важнейшей опорной поверхностью для шатунов. В V-образной силовой установке коленчатый вал создается при помощи специальных шатунных шеек удлиненной формы. На этих шейках и основывается пара шатунов правого и левого ряда цилиндров. На определенных валах таких двигателей спаренные шейки шатунов несколько сдвинуты друг против друга под углом в 18 градусов, за счет чего и обеспечивается равномерное воспламенение (данная технология более известна под названием Split-pin).

Переход к щеке от шейки считается элементом, который наиболее подвержен нагрузкам среди всех элементов конструкции коленчатого вала. Чтобы добиться снижения концентрации напряжения, переход к щеке от шейки создается с определенным радиусом закругления, который также известен как галтель. За счет галтелей длина коленчатого вала способна увеличиваться, а чтобы уменьшить длину вала, эти галтели создают с углублением в шейку либо щеку.

Подшипники скольжения – еще один важный элемент, ведь они обеспечивают вращение в шатунных шейках шатунов, а вала – в опорах. Роль подшипников выполняют специальные, произведенные из прочной стальной ленты разъемные вкладыши. На эту же ленту наносится антифрикционный слой. Но почему вкладыши не проворачиваются вокруг шейки? Все потому, что они надежно фиксируются в опоре благодаря наличию выступа. Чтобы недопустить лишних перемещений вала, применяется упорный подшипник скольжения. Этот подшипник устанавливается на крайней, либо средней шейке.

Схема системы смазки.

Шатунные и коренные шейки являются частью системы смазки двигателя, при этом сама смазка производится под давлением. Конструкцией предусмотрен подвод масла для смазки к каждой конкретной опоре коренной шейки, начинающийся от общей магистрали. В дальнейшем к шатунным шейкам масло переходит по каналам, расположенным в щеках.

С коленчатого вала мощность отбирается с хвостовика, заднего конца, а к этому концу прикрепляется маховик. Спереди на конце вала (его также называют носком) имеются посадочные места, и на этих местах закрепляется звездочка (шестерня) привода распределительного вала, специальный гаситель крутильных колебаний (во многих, но не во всех конструкциях) и шкив привода вспомогательных агрегатов. Гаситель представляет собой 2 диска, которые крепятся друг к другу при помощи материала, обладающего высокой степенью упругости (резина, пружина и силиконовая жидкость). Благодаря данному упругому материалу происходит поглощение вибраций вала через внутреннее трение.

 

Что такое коленчатый вал (коленвал) видео, лекция:

Графическое видео о процессе работы коленвала:

Как изготавливают коленчатый вал (видео):

 

autoportal.pro


Смотрите также