Что такое коленчатый вал (коленвал) двигателя в автомобиле, его конструкция и предназначение

Для чего нужен Коленвал автомобиля AvtoTachki

Назначение коленвала автомобиля

Коленчатый вал автомобиля является одним из самых ответственных и дорогих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент. Коленчатый вал периодически получает переменные нагрузки от сил давления газа. А также силы инерции движущихся и вращающихся масс. Коленчатый вал двигателя, как правило, представляет собой твердый компонент, поэтому правильно назвать его деталью. Вал изготовлен из стали путем ковки или из чугуна путем литья. Дизельные и турбо-двигатели оснащены более прочными стальными коленчатыми валами. Конструктивно коленчатый вал объединяет несколько локальных и соединительных балок, соединенных между собой, щеками. Радикальные шейки, как правило, другие, и вал с таким расположением называется полной опорой. Радикальные шейки имеют больший диаметр, чем колено.

Изготовление коленвала автомобиля

Выдвижение щеки в противоположном направлении от шейки колена является противовесом. Противовесы уравновешивают вес шатунов и поршней, обеспечивая тем самым бесперебойную работу двигателя. Штифт между двумя щеками называется коленом. Колено расположено в зависимости от количества, расположения и порядка расположения цилиндров, рабочего хода двигателя. Положение колен должно обеспечивать баланс двигателя, равномерность зажигания, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты. Ведущий штырь служит в качестве опорной поверхности для конкретного соединительного стержня. Коленчатый вал V-образного двигателя выполнен с удлиненными шайбами ​​шатунов, на которых опираются два шатуна левого и правого ряда цилиндров. На некоторых валах V-образных двигателей двойные коленчатые валы смещены относительно друг друга на угол 18 °. Что обеспечивает равномерное зажигание, технология называется Split-pin.

Работа коленчатого вала автомобиля

Самым загруженным в конструкции коленчатого вала является место перехода от шейки, корня, шатуна к щеке. Чтобы уменьшить концентрацию напряжения, переход от шеи к щеке осуществляется с радиусом кривизны. Галтельс в совокупности увеличивает длину коленчатого вала, чтобы уменьшить их длину, выполняя вмятину на щеке или шее. Вращение коленчатого вала в опорах и шатунов в коленчатых валах обеспечивается подшипниками скольжения. В качестве подшипников используются съемные тонкостенные накладки, которые выполнены из стальной полосы с нанесенным антифрикционным слоем. Вращение втулок вокруг шейки предотвращает выступ, которые фиксируются в опоре. Подшипник скольжения используется для предотвращения осевого перемещения коленчатого вала. Который крепится на среднем или концевом главном стержне

Смазка коленвала автомобиля

Схема системы смазки. Радикальные и коленчатые валы входят в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. Для каждой опоры основного магазина предусмотрена индивидуальная подача мазута из общей магистрали. Затем масло подается через канавки на щеках коленных штифтов. Мощность берется с коленчатого вала на заднем конце, хвост, к которому прикреплен маховик. На переднем конце пятого коленчатого вала установлены седла, на которых смонтированы ведущие шестерни распределительного вала, шестерни, дополнительный ведущий ролик, а также в ряде конструкций — демпфер крутильных колебаний. По конструкции это два диска и эластичный материал, соединяющий их, резина, силиконовая жидкость, пружина. Который поглощает вибрации вала из-за внутреннего трения.

Соединительные элементы коленчатого вала

В соответствии с назначением кривошипно-шатунный механизм, сокращенное название — KSHM, воспринимает давление газов, возникающих в результате сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя. Путем преобразования его в механическую работу вращается коленчатый вал. Механизм коленчатого вала состоит из поршней, соединенных с коленчатым валом. Поршни движутся в гильзах цилиндров. Приводное устройство. Поршень измеряет давление газов, которые расширяются при высоких температурах, и передает его на шатун. Поршень изготовлен из алюминиевых сплавов. Возвратно-поступательное движение поршня происходит в гильзе цилиндра. Поршень состоит из одной головки и юбки. Головка поршня может иметь различную форму, плоскую, выпуклую, вогнутую и другие. Камера сгорания дизельных двигателей также может быть изготовлена. Углубления вырезаются в головке для размещения поршневых колец.

Подсоединение коленвала к поршню

Два типа колец используются на современных двигателях. Масляный и компрессионный скребок. Компрессионные кольца предотвращают попадание газа в картер. Масляные скребковые кольца удаляют излишки масла со стенок цилиндра. Юбка имеет два выступа для размещения поршневого пальца, который соединяет поршень с шатуном. Шатун передает мощность от поршня к коленчатому валу, для чего имеется шарнирное соединение как с поршнем, так и с коленчатым валом. Стержни обычно изготавливаются из стали штамповкой или ковкой. Шатуны двигателей спортивных автомобилей выполнены из титанового сплава. Конструктивно стержень состоит из верхней головки, стержня и нижней головки. Поршневой палец расположен в верхней части головки. Обеспечивает вращение поршневого болта в головке шатуна и выступах поршня.

Балансировка коленвала автомобиля

Такой палец имеет название «плавающий». Стержень стержня имеет I-образное сечение. Нижняя головка складная, что позволяет подключать ее к шейке коленчатого вала. Современная технология контролирует разделение всей нижней головки шатуна. Благодаря уникальной поверхности трещины обеспечивается высокая точность соединения деталей нижней головки. Коленчатый вал воспринимает усилия от шатуна и преобразует их в крутящий момент. Коленчатые валы изготовлены из высококачественного железа и стали. Коленчатый вал состоит из основной и соединительной шейки, соединенной с щеками. Щеки выполняют функцию уравновешивания всего механизма. Коренные и угловые штифты вращаются в подшипниках скольжения, выполненных в виде сменных тонкостенных накладок. Внутри шеек и щек коленчатого вала просверлены отверстия для прохода масла, которое подается под давлением в каждую из их шеек.

Читайте также:  Колесные диски на Ниву Шевроле размеры и виды Нива Ремонт

Коленчатый вал сцепления автомобиля

Маховик установлен на конце коленчатого вала. В настоящее время используются так называемые двухмассовые маховики, которые представляют собой два диска, упруго соединенные. Двигатель запускается стартером через зубчатое кольцо маховика. Для предотвращения крутильных колебаний, чередующихся поворотов коленвала на другом конце коленвала может быть установлен демпфер крутильных колебаний. Виброгаситель состоит из двух металлических колец, соединенных упругой средой, эластомером, вязким маслом. Ременный шкив, звездочка выполнен на наружном кольце демпфера крутильных колебаний. Вместе поршень, шайба и гильза цилиндра образуют цилиндро-поршневую группу или просто цилиндр. Современный двигатель может иметь от одного до 16, Bugatti Veyron или более цилиндров.

Коленчатый вал автомобиля

Существуют следующие схемы расположения цилиндров в двигателе. Ряды осей цилиндров расположены в одной плоскости, V-образной формы, оси цилиндров расположены в двух плоскостях, напротив, оси цилиндров расположены в двух плоскостях под углом 180 °, оси ВР цилиндров расположены в двух плоскостях ниже небольшой угол. W-образные две VR-схемы, расположенные V-образной формы путем перемещения одного коленчатого вала. Схема расположения определяет уровень балансировки двигателя. Двигатель с противоположным расположением цилиндров имеет лучшую балансировку. Довольно сбалансированный четырехцилиндровый двигатель. V-образный двигатель имеет наилучший баланс, когда угол между цилиндрами составляет 60 ° и 120 °. Для уменьшения вибрации двигателя используются балансировочные валы, расположенные под коленчатым валом в масляном поддоне.

Как устроен коленчатый вал?

Коленчатый вал или, как его называют опытные водители и автослесари, коленвал – важная функциональная деталь автомобильного двигателя, которая имеет строгую индивидуальную форму в зависимости от модели. В данной статье мы рассмотрим, что такое коленчатый вал двигателя, какие функции он выполняет и к чему приводит эксплуатация машины с неисправным валом.

Что такое коленвал?

Коленчатый вал – это механическая деталь автомобильного двигателя, которая является промежуточным звеном-преобразователем тепловой энергии сгораемого топлива в механическую энергию вращения колёс.

По внешнему виду он представляет собой вал из стального сплава со множеством шатунных шеек, которые между собой соединены коленной шейкой. Число шеек-колен соответствует числу цилиндров в двигателе, их расположению, форме. Шейки соединены с поршнями через шатуны, которые, двигаясь возвратно-поступательно, приводят вал в движение.

Если в коленчатом вале шатунные шейки находятся с двух сторон от коленной шейки, он называется полноопорным. Если же они расположены только с одной стороны – неполноопорным.

Коленвал производится из углеродистой или легированной стали с повышенной износостойкостью (для спорткаров, люкс-моделей и автомобилей с повышенной мощностью) или модифицированного чугуна (для стандартных серийных моделей) с помощью литья или прессования. Для легирования стали применяются молибден, хром и иные металлы, существенное увеличивающие прочность сплава.

В большинстве двигателей коленчатый вал располагается в нижней части, над картером, в оппозитных – выше, по центру мотора.

Для чего нужен коленчатый вал?

Двигатели внутреннего сгорания работают за счёт функционирования поршневого блока. Его принцип действия заключается в следующем:

  • во время сгорания топливной смеси в цилиндре воздух расширяется с создаёт давление;
  • под действие давления поршень выталкивается, совершая поступательное движение;
  • благодаря соединению с шатунными шейками поступательное движение превращается во вращательное;
  • энергия вращения, переданная на коленчатый вал, передаётся колёсам автомобиля, и он приводится в движение.

Таким образом, коленвал – это преобразователь одного вида механического движения в другой. Как известно, поршни в ДВС двигаются несимметрично. В то время, как одни из них совершают поступательные движения (выталкиваются из цилиндра), другие – возвратное (затягиваются обратно).

Конструкция коленчатых валов разрабатывается с предельной точностью, поэтому во время работы все цилиндры сохраняют общее вращение вала. Поэтому коленца имеют разные оси вращения.

Как устроен коленчатый вал?

Рабочие компоненты коленвала:

  • Коренная шейка – валовая опора, которая служит осью вращения самого вала. Она лежит в подшипнике, который встроен в картер.
  • Шатунные шейки – опоры, связанные с поршневыми шатунами. Во время работы они смещаются относительно оси вала по круговой траектории.
  • Щёки – вспомогательные детали, связывающие шатунные и коренные шейки. Они также предотвращают разрушение вала из-за резонансной нагрузки.
  • Хвостовик – задняя часть, соединённая с шестерной отбора или маховиком для передачи мощности на движение.
  • Носок – передняя часть вала, которая посредством шкива или зубчатого колеса передаёт мощность приводу газораспределительного блока и других вспомогательных механизмов.
  • Противовесы – детали, необходимые для распределения нагрузки и уравновешивания массы шатунов и поршней.

Для уплотнения носка и хвостовика используются защитные сальники. Это предотвращает просачивание масла в местах выхода частей маховика за границы блока цилиндров. Вращательное движение обеспечивается тонкими стальными подшипниками скольжения. Чтобы ось вращения вала не смещалась, на одну из коренных шеек ставится упорный подшипник.

Во время работы самые большие напряжения концентрируются в месте соединения шеек и щёк. Для разгрузки его делают с галтелью – полукруглым переходом с промежуточным технологическим поясом. По причине экстремальных нагрузок в месте перехода щёк в шейки в своё время производители отказались от составных коленвалов, детали которых соединялись крепежом.

Читайте также:  Невский бастион, военно-технический сборник, вооружения, военная техника, военно-технический сборник

Для чего нужен датчик коленвала?

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) используется в автомобилях, которые оборудованы системами электронного управления мотором. Поскольку вращение вала сказывается на работе многих функциональных блоков и систем, своевременная подача топлива в цилиндры ДВС может улучшить ездовые характеристики.

Датчик коленвала как раз отвечает за синхронизацию рабочих процессов. В различных моделях автомобилей его использование улучшает синхронизацию зажигания или топливных форсунок. Прибор передаёт на электронный блок управления данные о положении коленвала, направлении и частоте вращения.

Встречаются датчики следующих видов:

  • Магнитные (индуктивного типа). Сигнал на ЭБУ формируется в момент прохождения синхронизационной метки через магнитное поле, которое формируется вокруг датчика. Система не требует отдельного питания, и может параллельно работать как датчик скорости.
  • Датчики Холла (работают на эффекте Холла). Ток в приборе начинает движение при приближении изменяющегося магнитного поля. Перекрытие магнитного поля реализуется специальным синхронизирующим диском, зубья которого взаимодействуют с магнитным полем ДПКВ. Дополнительная функция – датчик распределения зажигания.
  • Оптические. В данном случае для синхронизации также используется зубчатый диск. Он перекрывает оптический поток, проходящий между приёмником и светодиодом. Приёмник фиксирует прерывания светового потока и передаёт в электронный блок управления импульс напряжения, соответствующий параметрам вращения вала.

Датчик коленвала устанавливается внутри корпуса двигателя, как и прочие датчики управления. Для его встраивания используется специальный кронштейн, расположенный возле приводного шкива генератора. Внешне он отличается от датчиков другого назначения наличием проводка длиной 55-70 см с особым разъёмом, который соединяет устройство с системой электронного управления.

Коленвал: описание,устройство,назначение,снятие,шлифовка,неисправности.

Коленвал – это один из главных элементов двигателя. Он является частью кривошипно-шатунного механизма. Она имеет сложное устройство. Что собой представляет данный механизм? Давайте рассмотрим.

Устройство и назначение

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршня и преобразует их в механическую энергию. На этот механизм воздействуют силы вращения. Работает он постоянно под высокой нагрузкой. Поэтому, чтобы деталь не вышла преждевременно из строя, коленчатые валы изготавливают из качественных, высокопрочных чугунных сплавов. Затем все детали закаляются током высокой частоты. Различают валы с двойным противовесом или вовсе без противовеса. Располагается колневал двигателя непосредственно в корпусе мотора.

Что касается конструкции, то она в целом зависит от двигателя. Несмотря на некоторые различия, в конструкциях есть очень много общего. Коленвал — это комплекс из нескольких деталей. В качестве опоры для этой конструкции используются коренные шейки – чаще встречаются модели с четырьмя шейками, но также есть и трехопорные. В шестицилиндровых моторах установлены валы, где таких опор 7. Для того чтобы коленчатый вал был уравновешен, применяют противовесы. Если цилиндры имеют небольшой диаметр, тогда используют одинарные противовесы. За счет этих деталей обеспечивается максимально плавная работа силового агрегата

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.

Снятие коленчатого вала производится в такой последовательности:

1. Демонтируется двигатель из автомобиля, а потом из него снимаются все элементы. 2. Двигатель переворачивается коленвалом к верху. Крышки коренных подшипников отличаются, поэтому необходимо запомнить их положение. 3. Снимаются крышки коренных подшипников. 4. Поднимается коленвал, а заднее уплотнительное кольцо снимается. 5. Снимаются коренные вкладыши с крышек коренных подшипников и блока цилиндров. После снятия производится проверка коленчатого вала.

Алгоритм проверки коленчатого вала:

1. Промыть бензином все составляющие и просушить деталь. 2. Тщательно осмотреть коленвал на наличие негативных следов от использования (трещины, сколы, сильный износ). Если же коленвал признан непригодным для дальнейшей эксплуатации, то придётся приобрести новый. 3. Прочистить, промыть и продуть сжатым воздухом все каналы для масла, предварительно открутив пробки. 4. Если на шатунных шейках обнаружены задиры или царапины, то их необходимо отшлифовать и отполировать. После этого опять следует продуть воздухом масляные каналы. 5. Осмотреть вкладыши коренных подшипников. Если на них есть дефекты, то их необходимо заменить на новые. 6. Осмотреть маховик и при обнаружении на нём дефектов, маховик стоит заменить. 7. Осмотреть подшипник носка и, если на нём есть негативные следы эксплуатации, то его нужно выпрессовать и запрессовать новый.

Читайте также:  Солнечный водонагреватель - цена на коллекторы отопления в России и других странах

8. Осмотреть сальник, который находится в крышке распределительных звёздочек и при необходимости заменить эту деталь. При большом пробеге автомобиля сальник меняют в обязательном порядке. 9. Сменить и обжать набивку заднего уплотнения коленвала. 10. Проверить резиновые уплотнители, которые расположены в держателе набивки. Если они непригодны для дальнейшего использования, то их нужно заменить. После проверки коленчатый вал необходимо установить обратно. Установка коленчатого вала производится в обратной последовательности к его снятию. Перед установкой нужно обязательно смазать все шейки и другие элементы коленвала моторным маслом. После установки следует проверить, что коленчатый вал вращается легко и плавно. В противном случае придётся его опять снять и установить заново, добиваясь плавности хода.

Шлифовка коленвала

Коленвал — вещь очень дорогая, тем не менее из-за трения он со временем приходит в негодность. Чтобы не покупать новый, его шлифуют. Работу эту могут выполнять только высококлассные токари, у которых есть соответствующее оборудование. Вам же нужно будет приобрести комплект ремонтных шатунных и коренных вкладышей. Вкладыши продаются практически в любом магазине запчастей и идут под обозначениями: Н (номинальный размер) — соответствуют параметрам нового кривошипа; Р (Р1, Р2, Р3) — ремонтные вкладыши их диаметр на несколько миллиметров больше. Исходя из размера ремонтных вкладышей, токарь-моторист точно измеряет диаметр шеек и подгоняет их под новые вкладыши. Для каждой модели определен шаг ремонтных вкладышей.

Неисправности коленвала и как их решить?

Работа коленчатого вала устроена таким образом, что чаще всего он ломается, поскольку современен ухудшается смазывание деталей из за увеличения зазоров между вкладышем. Также проблемы а работой коленвала могут возникать по причине недостаточного давления в системе смазки или использование масла низкого качества.

Основные дефекты коленвала:

    1. Задиры шеек детали, из-за чего идет увеличение проема в подшипнике;
    2. Износ поверхности детали с глубоким кольцевым риском;
    3. Перегрев и расплавление вкладышей коленвала (реже всего могут случатся);

Главной проблемой коленчатого вала является задир шейки.

  1. Срез шпонки коленвала. Такой дефект можно устранить сваркой и фрезой.
  2. Износ отверстий фланца вала под болты крепления маховика. В таком случае их обрабатывают разверткой до ремонтного размера в сборе с маховиком.
  3. Не аккуратное обращение с деталью и несвоевременная замена сальников, — еще одни из поломок которые могут возникать с коленвалом.

Такие неисправности могут привести к очень серьезным дефектам, вплоть до появления трещин на детали.

Чтобы устранить износ и задиры коленвала, потребуется отшлифовать шейки и довести их до состояния исправности. При этом может возникнуть следующая проблема: задир будет способствовать нагреву всей поверхности шейки, как правило, температура поднимается до сотни градусов. Та сторона шейки, которая воспринимает самую большую нагрузку, соответственно, разогреется до максимальной температуры, а это значит, что колено будет подвергаться деформации и кривошипные щеки окажутся сведенными. Вращательная ось и колено будет изгибаться, вследствие чего нарушится ось коренных шеек и деталь искривится. В этом случае, чтобы отремонтировать коленвал, потребуется использовать ряд дополнительных процедур для исправления неполадок. Росточка коленчатого вала под следующий размер и установка новых вкладышей.

Итак, видим, что коленвал автомобиля является внутренней частью «сердца» и качество детали, а также должный уход значительно влияют на строк службы. Длительная работа коленчатого вала напрямую зависит от состояния коренных и шатунных шеек, вкладышей и качеством системы смазки.

ИЗ КАКИХ МАТЕРИАЛОВ И КАК ИЗГОТАВЛИВАЕТСЯ

Материал и технология производства зависят от класса и назначения автомобиля:

  1. Для стандартных серийных автомобилей коленчатый вал отливается из чугуна, этим достигается минимальная себестоимость производства.
  2. Коленвал более мощных и спортивных машин кованый и изготовлен из стали. По сравнению с чугунным он обладает улучшенными характеристиками по таким параметрам, как габариты, вес и прочность.
  3. Самый дорогостоящий вариант, использующийся в люксовых моделях, – коленчатый вал, выточенный из цельного куска стали.

Место перехода щек в шейки является самым нагруженным, так как здесь концентрируются максимальные напряжения. Для того чтобы разгрузить соединение, его выполняют с полукруглым переходом (галтелью). Как правило, галтели делают двойными с промежуточным технологическим пояском. Такое конструктивное решение позволяет сохранить максимальное значение активной площади шеек – поверхности, находящей под вкладышами.

Как раз по причине возникновения высоких нагрузок в соединениях, не нашел широкого применения коленчатый вал составной конструкции, в котором отдельные части соединены между собой крепежом.

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector