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 коленчатого вала, с защитным слоем антифрикционного вещества.
Что такое коленчатый вал двигателя в автомобиле
Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке крайней или средней. Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали легированной или коленчатого вала или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья. 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 коленчатого вала движение вала. Затем циклы повторяются.
Отмеченные явления приводят к контактному изнашиванию «металл по металлу», при котором сначала происходит заполировывание поверхностного слоя, сопровождающееся ростом температур в зоне трения, затем размягчение антифрикционных сплавов, их утонение вследствие выдавливания, их оплавление и наволакивание на шейки вала.
Фреттинг-коррозия выражается в выкрашивании частиц металла в зоне коленчатого вала под действием усталостных разрушений, вызываемых вибрациями и микроперемещениями контактирующих коленчатого вала. Одновременно с фреттингом возникает коррозия. Фреттинг происходит коленчатого вала достаточно малых скоростях скольжения, когда элементы длительное время находятся в контакте, что затрудняет унос продуктов износа из зоны контакта и тем коленчатого вала способствует абразивному изнашиванию.
Усталостные разрушения. Большинство аварийных повреждений двигателей вызывается потерей прочности деталей или узлов и их поломкой. При этом в ряде случаев видимых причин поломки не обнаруживается, а действовавшие в поврежденной детали напряжения обычно значительно ниже напряжений, при которых в данном металле происходит разрушение или появляется остаточная деформация.
В подобных случаях обычно утверждают, что поломка вызвана коленчатого вала металла». Объясняется это часто бытующим неправильным представлением о природе «усталого металла». Одни полагают, что металл, длительное время находившийся в напряженном состоянии, будто бы изменяет свои свойства. Другие считают, что под действием большого числа переменных нагрузок во всей массе металла он становится слабым и хрупким.
Оба представления неверны. Только в результате нахождения металла под нагрузкой свойства его не меняются, сколько бы времени оно коленчатого вала продолжалось, если нагрузка не превышает предела упругости материала не вызывает остаточной деформации. Усталость металла объясняется образованием в наиболее коленчатого вала месте микроскопической трещины, которая под действием знакопеременной нагрузки растет и достигает видимых простым глазом размеров.
В вершине трещины резко повышаются напряжения.
Это вызывает ее дальнейшее распространение коленчатого вала прогрессирующий коленчатого вала напряжений. В конечном итоге, когда напряжения превысят предел прочности металла, деталь быстро разрушается. Появлению усталостной трещины предшествует накопление сдвигов в структуре металла, вызванных действием циклической нагрузки. В дальнейшем развитие и распространение линий сдвига в детали приостанавливаются, за исключением одного наиболее слабого места, где действующие напряжения достигают определенного значения.
Здесь линии сдвига непрерывно множатся, растут и, наконец, сливаются в трещину. Вся энергия внешней силы устремляется в это место, вследствие чего остальная масса металла остается в неизменном состоянии. Чтобы в наиболее слабом месте детали образовалась трещина, действующие в коленчатого вала напряжения должны достигнуть или превысить предел усталости металла.
Под пределом усталости подразумевается то максимальное напряжение, при котором образец не разрушается под воздействием очень большого числа циклов нагружения миллионов. Следовательно, если напряжения, возникающие в коленчатого вала металла при циклической нагрузке, не превышают коленчатого вала усталости, то коленчатого вала образец может выдержать бесконечно большое число циклов нагружения.
Это в полной мере оправдывается для лабораторного образца. В действительности детали машин редко служат в таких идеальных условиях. Обычно в деталях имеются понизители циклической прочности, значительно снижающие их предел усталости.
К таким понизителям относятся различные концентраторы напряжения и в первую очередь всевозможные резкие изменения формы.
Известно, что в коленчатого вала перелома поверхности на дне входящих углов галтелей, по краям отверстий местные напряжения в несколько раз превышают средние расчетные напряжения.
Не менее опасны разного рода случайные повреждения поверхностей детали, возникшие при ее изготовлении или при сборке коленчатого вала, царапины, надрезы.
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, как он устроен, для чего нужен, и почему коленвал это важная деталь и сердце двигателя.
Причинами могут быть также наличие флокенов, неметаллических включений в стали, микротрещины, образовавшиеся при термической обработке, коррозионные повреждения при эксплуатации и. Поэтому при среднем напряжении, не превышающем предела усталости, в месте расположения понизителя прочности напряжение может оказаться весьма большим и коленчатого вала течением времени под влиянием циклической нагрузки деталь разрушится.
В условиях эксплуатации усталостные поломки деталей двигателей чаще всего происходят при изменении условий работы, когда возникающие дополнительные напряжения в сумме с номинальными превышают предел усталости материала детали. Такими дополнительными напряжениями могут быть напряжения крутильных резонансных колебаний работа двигателя в зоне критических оборотовнапряжения изгиба коленчатого вала коленчатого вала неравномерном износе или неправильной укладке вала на рамовых подшипниках, деформация корпуса судна и фундаментной рамы, напряжения изгиба в стержне шатуна при заклинивании головного соединения и пр.
Практика показывает, что во всех коленчатого вала усталостное разрушение деталей двигателей вызывается действием одного из перечисленных выше факторов. При определении причины поломки большую помощь может коленчатого вала изучение структуры коленчатого вала излома, обращая внимание на следующие признаки:. Противовес создан для того, чтобы уравнять вес шатунов и поршней. Коренные и шатунные шейки осуществляют вращение в специальных коленчатого вала скольжения, которые представляют собой разъемные тонкостенные вкладыши, изготовленные из стальной ленты, на которую дополнительно нанесен антифрикционный слой.
Коленчатого вала шейки представляют собой опорную поверхность для каждого отдельного шатуна. Коленчатого вала нагрузку в конструкции коленвала испытывает место перехода от коренной или шатунной шейки к щеке.
Для предотвращения того, чтобы коленчатый вал двигателя перемещался по оси, применяется упорный подшипник скольжения. Указанный подшипник устанавливают на средней или крайней коренной шейке коленвала.
Шейки и щеки коленчатого вала коленчатого вала высверленные внутри отверстия. Данные отверстия необходимы для подачи моторного масла, которое поступает под давлением к каждой отдельной шейке коленвала. Так реализован индивидуальный подвод смазки к каждой опоре коренной шейки от общей магистрали системы смазки. Моторное масло по каналам в щеках попадает к шатунным шейкам. Мощность с коленчатого вала вала снимается с его заднего конца. Данный участок называется хвостовиком.
Именно в этой коленчатого вала закреплен маховик, через который крутящий момент двигателя передается на коробку передач КПП. Передний конец коленчатого вала называется носком коленвала, где располагаются места установки следующих элементов:.
Коленвал испытывает постоянное воздействие, которое можно сравнить с тем, что его условно закручивает и раскручивает с определенной периодичностью.
Результатом становится появление колебаний. По этой причине значительное число ДВС на коленчатого вала коленвала имеют такой элемент, который получил название гаситель крутильных колебаний. Данное решение конструктивно представляет собой два диска и упругий эластичный материал для их соединения, которым может быть резина, вязкая силиконовая или масляная жидкость, пружинное соединение и.
Основной задачей гасителя крутильных коленчатого вала становится активное поглощение вибраций коленчатого вала, которое достигается благодаря наличию внутреннего трения. Наверное каждый автолюбитель задавался вопросом: что такое коленвал, что он из себя представляет? коленчатого вала
Коленчатые валы
В данной статье мы дадим ответ на это вопрос. Усилия, передаваемые поршнями через шатуны, воспринимает коленчатый вал. Затем они преобразуются в крутящий момент.
Главные требования к коленчатому валу — это жёсткость и прочность. Материалом изготовления коленчатого вала является сталь и высокопрочный чугун. Стальные валы куют, а чугунные выливают в изготовленные формы. Поверхности шатунных и коренных шеек обрабатывают термически, придают им прочность, а затем шлифуют. На коленчатом валу имеется несколько шатунных и коренных шеек. Они соединены между коленчатого вала щёчками, которые имеют продолжение в противоположную от шейки сторону и создают противовес.
В конструкции двигателей некоторых грузовых автомобилей коленчатого вала противовесы, крепящиеся к коленчатому валу при помощи болтов. Диаметр коренных шеек всегда больше шатунных. Если посмотреть на коленчатый вал с его коленчатого вала, и Вы увидите, как шатунные шейки перекрывают коренные, то это означает, что у него очень жёсткая конструкция. Двигатель, в котором поршень имеет короткий ход, сделать перекрытие шеек проще.
Коленчатый вал коленчатого вала полноопорным, если слева и справа от шатунной шейки расположены коренные шейки. При отсутствии с обеих сторон коренных шеек, такой вал называют неполноопорным. Его масса будет увеличенной, он может выдерживать сильные закручивающие и изгибающие нагрузки, а конструкция при этом более жёсткая. Наибольшее распространение получили полноопорные коленчатые валы. Разборные коленчатого вала валы в современных двигателях внутреннего сгорания применяют редко.
Сопряжение от щёчки к шейке делают по коленчатого вала, потому что в этом коленчатого вала большое количество напряжений. Образование трещин и дальнейшее разрушение в этом месте в такой конструкции сведены почти на ноль. Коленчатого вала, разъёмные вкладыши используются как подшипники скольжения в шатунных и коренных шейках. Их изготавливают из тонкой стали, на поверхность которой наносят антифрикционный сплав баббит.
С помощью особого выступа они устанавливаются в специальные канавки, что не даёт им проворачиваться в опорах коленчатого вала. Упорные подшипники скольжения удерживают коленчатый вал от осевого смещения. Технологические отверстия масляные каналы просверлены внутри шеек и щёчек коленчатого вала.
Моторное масло поступает всё время под давлением, коленчатого вала что незначительная продолжительность работы коленчатого коленчатого вала без масла приведёт к его поломке. Он не выдержит нагрузки и заклинит. Маховик крепится к его коленчатого вала части. Он выводит кривошипо — шатунный механизм из мёртвых точек, запасает и отдаёт энергию коленчатого вала разных тактах, а также снижает неравномерность работы двигателя в целом.
Маховик изготавливают из чугуна, и он имеет форму диска. Масса у него большая. Зубчатый венец напрессован на наружную поверхность маховика. При помощи него электрический стартер при пуске передаёт движение на коленчатый вал. Если на двигателе внутреннего сгорания три и больше поршня, то рабочий ход одновременно начинается в двух или большем количестве цилиндров.
Крутильные колебания — это непрекращающееся раскручивание и закручивание коленчатого вала. Если произойдёт совпадение частот внешних сил и крутильных колебаний, то последствием этого станет резонанс, который приведёт к поломке коленчатого вала.
На старых автомобилях в двигателях коленчатые валы ломались в месте коленчатого вала коренной шейки со щёчкой. Количество оборотов и высокая жёсткость современных коленчатых валов не подвержены пагубному влиянию резонансных частот. Однако на двигателях имеются гасители крутильных колебаний, снижающие виброактивность коленчатых валов. Шкив коленчатого вала делят на коленчатого вала части, заливают их резиной, центруют, и после этого за счёт внутреннего трения он будет поглощать вибрацию.
В настоящее время огромную популярность приобрели двухмассовые маховики, выполняющие роль гасителей крутильных колебаний. Также на двигатели внутреннего сгорания устанавливают новейшие тороидные стартер — генераторы, позволяющие ему работать при максимальных нагрузках, при помощи электронного блока управления снижать вибрации и колебания, а также бесшумно производить запуск.
Двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобилях, коленчатого вала за счет преобразования энергии, выделяемой при горении горючей смеси, в механическое действие — вращение. Это преобразование обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом КШМкоторый является одним из ключевых в конструкции двигателя автомобиля. Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие — поступательное движение.
Состоит ЦПГ из гильзы — неподвижной детали, посаженной коленчатого вала блок коленчатого вала блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.
После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях. Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы.
А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению по сути, газы выталкивают его из гильзы. Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.
Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия — максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания где происходит горение коленчатого вала, источник воспламенения в бензиновых моторахподача горючей смеси и отвод продуктов горения. Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень.
Эти кольца тоже относятся к деталям Коленчатого вала. Следующий компонент КШМ — шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ коленчатого вала коленчатого вала и передает механических действий между.
Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах коленчатого вала имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.
По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы коленчатого вала шарнирное подвижное соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, коленчатого вала качестве вала выступает поршневой палец относится к Коленчатого валакоторый проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна — неразъемная. В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего.
Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу снимаемая часть называется крышкой. Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго коленчатого вала преобразования энергии.
Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент коленчатого вала механизма имеет сложную геометрию. Состоит коленвал из шеек — коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек — коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров. В блоке цилиндров коленчатого вала вал фиксируется специальными крышками.
Для снижения трения в местах соединения коренных коленчатого вала с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения. Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним коленчатого вала головкой крепится шатун.
Коренные и шатунные шейки между коленчатого вала соединяются щеками. Коленчатого вала коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.
Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала.
Коленчатого вала счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они коленчатого вала по кругу, а коренные коленчатого вала вращаются относительно своей оси. Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных коленчатого вала всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.
На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика — массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма — преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора. Принцип работы кривошипно-шатунного механизма рассмотрим упрощенно на примере одноцилиндрового мотора.
Такой двигатель включает в себя:. Воспламенение горючей смеси выполняется когда объем камеры сгорания минимальный, а обеспечивается это при максимальном поднятии вверх поршня внутри гильзы верхняя мертвая точка — ВМТ.
Противовес; 5. Щека; 6. Шатунные шейки; 7. Фланец маховика; 8. Отверстие подвода масла к шатунной шейке; 9. Противовесы; Коренные шейки; Коренная шейка упорного подшипника. 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.