Коленчатый вал работает следующим образом. Воздушно-топливная смесь воспламеняется в цилиндре двигателя. Вырабатываемая энергия толкает поршень наружу. Это приводит в движение шатун, который соединен с коленчатым валом. Эта деталь постоянно вращается вокруг оси коленчатого вала.
Коленчатый вал. Назначение
Коленчатый вал является одним из самых важных компонентов двигателя. Он преобразует поступательное движение поршня во вращательное, которое через коробку передач передается на колеса.
Несмотря на относительную сложность устройства, принцип работы довольно прост. Топливо сгорает в камере сгорания, при этом выделяются газы, которые приводят поршни в поступательное движение.
Поршни передают механическую силу через шатуны на шейку коленчатого вала, который преобразует поступательное движение во вращательное.
Когда коленчатый вал поворачивается на 180˚, шатун движется в противоположном направлении и возвращает поршень в исходное положение — цикл повторяется.
Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка
Коленчатый вал состоит из установленных на валу шатунов и шатунов, количество которых зависит от количества цилиндров. Коленчатые валы соединены с поршнями посредством шатунов.
В зависимости от того, как установлены подшипники коленчатого вала:
- с полной опорой — когда коленчатые валы находятся по обе стороны шейки коленчатого вала,
- полуопорный — когда коленчатые валы находятся на одной стороне шейки коленчатого вала.
Большинство современных автомобильных двигателей оснащены коленчатым валом с полной опорой.
Основные элементы КВ
Наиболее важными элементами являются следующие:
- Цапфа коленчатого вала является самой важной частью узла и находится в коренных подшипниках (вкладышах) в картере,
- Шейка коленчатого вала — соединяет коленчатый вал с шатунами. Шатуны смазываются через специальные масляные каналы. Шейки коленчатого вала смещены вбок,
- Коленчатый вал — соединяет коренные шейки и шейки коленчатого вала,
- Противовесы — уравновешивают вес поршней и шатунов,
- Передняя часть или палец — это машина, оснащенная шестерней (шкивом) и коробкой передач, а в некоторых случаях и гасителем вибрации. Он контролирует мощность для приведения в движение рулевого колеса и другого оборудования,
- Задняя часть (хвост) — деталь механизма, соединенная с маховиком маслоотражательной гребенкой и масляной нитью — обеспечивает выход мощности.
Задняя и передняя части коленчатого вала уплотнены сальниками. Они предотвращают утечку масла в местах, где маховик выступает за пределы блока цилиндров.
Свободное вращение коленчатого вала обеспечивается подшипниками скольжения, которые представляют собой прецизионные стальные вкладыши со специальным антифрикционным слоем.
Для предотвращения осевого смещения на вал устанавливается упорный подшипник (внешний или центральный).
Материалы для изготовления
Коленчатый вал — это тяжелый работник, подверженный высоким, быстро меняющимся нагрузкам. Его надежность зависит от конструкции и материалов, из которых он изготовлен.
Этот компонент двигателя обычно имеет цельную конструкцию. Поэтому используемые материалы должны быть максимально прочными, так как от них зависит стабильная работа системы. Лучшими материалами являются углеродистая сталь, легированная сталь и высокопрочный чугун.
Коленчатые валы изготавливаются путем литья, ковки стали и последующей механической обработки. Заготовки изготавливаются методом горячей штамповки или литья.
Важным моментом является расположение волокон материала в изделии. Для предотвращения их срезания во время обработки используются гибочные рычаги. После изготовления изделия его подвергают термической обработке и снова обессоливают.
Материал и процесс изготовления зависят от категории и типа автомобиля.
Коленчатый вал, а значит и весь двигатель автомобиля, рассчитан на переменные нагрузки. Это приводит к вращению коленчатого вала. Демпфер крутильных колебаний служит для ограничения опасных деформаций при кручении.
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы
Без заголовков
Коленчатый вал является важной частью блока цилиндров. Коленчатый вал преобразует поступательное движение поршней в крутящий момент, который затем передается через трансмиссию на колеса автомобиля.
Устройство коленчатого вала
Сложный коленчатый вал состоит из установленных на валу кривошипов — шеек коленчатого вала, соединенных специальными губками. Количество коленчатых валов зависит от количества, формы и расположения цилиндров и хода двигателя. Шейки коленчатого вала соединяют поршни посредством возвратно-поступательного движения.
В зависимости от положения коленчатого вала коленчатые валы могут быть
- с полной опорой — если шатун коленчатого вала установлен с обеих сторон шейки коленчатого вала,
- полуопорный — когда оси коленчатого вала установлены только на одной стороне шейки коленчатого вала.
В большинстве современных автомобильных двигателей используются коленчатые валы с полной опорой.
Основные компоненты коленчатого вала следующие:
- Шейка коленчатого вала — основная часть оси, которая опирается на вкладыши коренных подшипников в картере.
- Шейка коленчатого вала — деталь, соединяющая коленчатый вал с шатунами. Шатуны смазываются через специальные масляные каналы. В отличие от шеек коленчатого вала, шатуны всегда перемещаются в боковом направлении.
- Шатуны — это детали, которые соединяют два типа шеек — коренные и шатунные.
- Противовесы — это компоненты, предназначенные для уравновешивания веса поршней и шатунов.
- Передняя сторона (передний край) или палец — часть механизма, оснащенная шестерней (шкивом) и зубчатым колесом, в некоторых случаях с гасителем крутильных колебаний, которая управляет мощностью привода ГРМ (рулевого колеса) и других механизмов агрегата.
- Задняя часть или шпиндель — это часть механизма, соединенная маслоотражательным гребнем и маслопропитывающей нитью с маховиком, который получает энергию от вала.
Передняя и задняя части коленчатого вала закрыты защитными сальниками, которые предотвращают утечку масла в местах, где выступы маховика выступают из блока цилиндров.
Вращательное движение всего механизма коленчатого вала обеспечивается подшипниками скольжения — тонкими стальными вкладышами с защитным антифрикционным слоем. Упорный подшипник, установленный на валу (на конце или в середине), используется для предотвращения осевого смещения вала.
Коленчатый вал двигателя кованый или литой из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или чугуна со сферическим сечением.
Принцип действия коленчатого вала
Несмотря на сложность самого коленчатого вала, принцип его работы прост.
Подаваемое топливо сгорает в камерах сгорания, при этом выделяются газы. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, которые движутся вперед. Поршни передают механическую энергию шатунам, которые соединены втулкой или поршневым пальцем.
Шатун, в свою очередь, соединен с шейкой коленчатого вала через подшипник, так что любое движение поршня вперед преобразуется во вращательное движение вала. После поворота на 180˚ шейка коленчатого вала перемещается в противоположном направлении, позволяя поршню двигаться назад. Затем циклы повторяются.
Для коленчатых валов используется сталь или ковкий чугун. Причина этого заключается в том, что компонент подвергается высоким нагрузкам (большим крутящим моментам), поэтому он должен быть очень прочным и жестким.
Устройство коленчатого вала
На рисунке показана схема коленчатого вала
Система этого компонента двигателя включает коренные и коленчатые шейки, которые соединены валами. Что касается количества подшипников, то количество коренных подшипников обычно превышает количество шатунов на единицу. Такие валы называются цельными приводными валами. Валы шатунов имеют меньший диаметр, чем коренные валы. Противовес устанавливается в противоположном направлении от кривошипа. Этот элемент обеспечивает баланс между поршнями и коническими шатунами. Его функция крайне важна, поскольку он обеспечивает бесперебойную работу всего двигателя.
Коленчатые пальцы расположены между двумя губками. Их зовут коленом. Расположение коленчатого вала зависит от количества, функционирования и расположения цилиндров, а также от динамики двигателя. Основная функция коленчатого вала — помочь сбалансировать коленчатый вал, обеспечить плавное зажигание и минимизировать вибрации и изгибающие моменты. Важной функцией шейки коленчатого вала также является поддержка шатуна.
В конструкции коленчатого вала наибольшие напряжения возникают в зоне, где шейка коленчатого вала проникает в шатунную шейку. Чтобы концентрация напряжений была низкой, это соединение имеет фланец (радиус). Система ребер позволяет удлинить коленчатый вал. Пластинчатые подшипники, являющиеся частью вала, способствуют вращательному движению вала в точках опоры и шатунов на осях. Подшипники представляют собой тонкостенные вкладыши. Они изготовлены из высококачественной полосовой стали, поверхность которой покрыта антифрикционным шламом.
Чтобы предотвратить скручивание вкладышей вблизи оси подшипника, они крепятся к подшипнику с помощью выступа. А для предотвращения осевого перемещения коленчатого вала используется подшипник с опорами. Шарикоподшипник устанавливается на вал (торцевой или внутренний центральный).
Устройство системы смазки коленчатого вала
Система смазки также включает в себя коленчатый и главный валы. Они смазываются под давлением. Общая линия подачи масла в узлах двигателя подает масло к каждому подшипнику шейки коленчатого вала. Затем на кривошипы подается смазка.
Мощность коленчатого вала берется от его втулки (задней части). На переднем конце оси находятся посадочные места, на которых установлены шестерня привода коленчатого вала, инерционный диск и гаситель крутильных колебаний. Как правило, это два диска, соединенные между собой материалом с высокой эластичностью (резина, пружина, жидкий силикон). Эти материалы способны поглощать вибрации вала за счет трения внутри вала.
Иллюстрация системы смазки коленчатого вала
Видео о принципе смазки коленчатого вала:
