Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности и функции коленвала двигателя

  • 1 Основные элементы коленчатого вала
  • 2 Размеры коленчатых валов
  • 3 Материал и технология изготовления заготовок коленчатых валов
    • 3.1 Стальные коленчатые валы
    • 3.2 Чугунные коленчатые валы
  • 4 Механическая обработка коленчатых валов
  • 5 Термическая и химико-термическая обработка валов
  • 6 Неисправности
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Литература
  • 10 Ссылки

Типы, конструкция и характеристики коленчатых валов

В настоящее время на двигателях и в иных поршневых машинах используется два типа коленчатых валов:

  • Цельные (неразборные);
  • Составные (сборно-разборные).

Детали первого типа изготавливаются из одной металлической заготовки, все детали формируются на валу в процессе тех или иных операций механической обработки. Составные валы изготавливаются из нескольких деталей, которые в случае необходимости можно снять и заменить.

Любой вал, независимо от типа, назначения и особенностей, имеет принципиально одинаковое устройство. В общем случае вал разделен на несколько деталей:

  • Коренные шейки — части вала, составляющие его продольную ось, коренными шейками вал опирается на блок двигателя. Монтаж вала в блок осуществляется через расположенные на коренных шейках вкладыши (подшипники скольжения);
  • Шатунные шейки — детали, выступающие в качестве опор для установки шатунов. Монтаж шатунов на вал осуществляется через расположенные на шатунных шейках вкладыши;
  • Щеки — поперечные детали, связывающие коренные шейки с шатунными. От длины щек зависит ход поршня в цилиндре и, соответственно, развиваемый двигателем крутящий момент;
  • Противовесы (не во всех валах) — продолжение щек с их обратной стороны. Это грузы, уравновешивающие силы инерции, которые возникают при движении шатунных шеек и шатунов. Противовесы снижают дисбаланс вала, обеспечивая устранение биений и разгрузку деталей КШМ;
  • Носок (передняя выходная часть вала) — деталь, выходящая за пределы блока двигателя со стороны первого цилиндра, предназначенная для монтажа шестерни или зубчатого колеса привода ГРМ, а также шестерни или шкива привода навесных агрегатов двигателя;
  • Хвостовик (задняя выходная часть вала) — деталь, выходящая за пределы блока силового агрегата со стороны последнего цилиндра (а точнее — со стороны передачи крутящего момента на агрегаты трансмиссии), обычно она выполнена в виде фланца для монтажа маховика, здесь же может располагаться шестерня привода ГРМ.

Основу вала составляют коренные шейки, а щеки вместе с шатунными шейками образуют так называемые колена — их количество соответствует числу используемых в двигателе поршней/цилиндров. Переход шеек на щеки выполняется с радиусом, что обеспечивает высокую прочность этих частей, которые в процессе работы подвергаются наибольшим нагрузкам. В шейках выполняются косые или прямые каналы для подачи смазочного материала, выходы каналов располагаются в центральных частях коренных и шатунных шеек. Выход масла из шеек обеспечивает смазку расположенных на них вкладышей (подшипников скольжения). Сверления могут закрываться пробками, образующиеся полости обеспечивают дополнительную очистку масла — механические загрязнения оседают на внутренних стенках сверлений и пробок под действием возникающих при вращении вала центробежных сил. Также на валу выполняются посадочные места под монтаж зубчатых колес и/или шкивов — обычно выбираются пазы под шпонки, иногда выполняются шлицы. В торцах носка и фланца на хвостовике вала выполняются отверстия с резьбой для вворачивания болтов. Наконец, на некоторых валах нарезаются несъемные шестерни для привода агрегатов.

Составные валы имеют чуть более сложную конструкцию. Их основу составляют щеки, объединенные с противовесами (зачастую это просто круглые стальные детали), в центральную часть которых запрессовываются коренные шейки, а в периферийные — шатунные. Вал в сборе обычно устанавливается в картер двигателя на подшипниках качения. Сборно-разборные валы наиболее часто применяются на малоцилиндровых (не более двух цилиндров) и малообъемных силовых агрегатах мототехники.

Коленчатые валы производятся из различных марок углеродистых и легированных сталей, а также из чугуна повышенной прочности. Цельные детали изготавливаются ковкой (объемной штамповкой) из литых заготовок с помощью штампов на специальных прессах, одна заготовка проходит несколько операций штамповки, а затем начистую обрабатывается на токарных, фрезерных и других металлорежущих станках. Поверхность шатунных и коренных шеек может подвергаться цементации или закалке для повышения их прочности и износостойкости. Составные валы изготавливаются из точеных или штампованных заготовок, которые собираются в единую конструкцию.

Коленчатый вал устанавливается в блоке силового агрегата на посадочные поверхности или съемную постель через коренные подшипники, его фиксация осуществляется устанавливаемыми сверху крышками коренных подшипников (в народе — бугелями). Смещения вала в осевом направлении предотвращаются упорными кольцами, расположенными у одной или нескольких коренных шеек. Носок и хвостовик вала выходят из блока двигателя через сальниковые уплотнители. На носок посредством шпонки монтируется шестерня привода ГРМ и посредством болта — шкив привода агрегатов. На хвостовик с помощью болтов устанавливается маховик.

Читать еще:  Коленчатый вал двигателя: особенности и функции

Рассмотрим типы ДПКВ

Также важной задачей датчика положения коленвала является определение позиции, в которой находится газораспределительный механизм . В свою очередь, эта информация влияет на запуск двигателя и последующий впрыск топливной смеси. Сегодня производители чаще всего устанавливают три основных типа датчиков:

  1. Магнитный датчик. У него есть большой функциональный плюс, заключающийся в автономности. Для выполнения работы датчик не использует сторонние источники энергии. Для передачи сигнала, напряжение увеличивается в момент, когда зуб синхронизации перемещается через магнитное поле, которое образуется вокруг ДПКВ. Кроме своей основной задачи он также служит датчиком скорости. Именного такого типа датчик чаще всего ставится на заводе-изготовителе;
  2. Оптический датчик. Он может захватывать генерирующийся поток света. Далее происходит передача импульса блоку регулировки работы двигателя. С помощью этих сигналов электронный блок имеет возможность правильно выполнять контроль над форсунками и в целом работой бензонасоса. Проводя параллель с магнитным датчиком вы заметите различия в конструкции и физическому принципу работы, но не заметите разницы в конечном результате;
  3. Датчик Холла. Его работа полностью базируется на эффекте Холла. Движения тока происходит вследствие сближения датчика к меняющемуся магнитному полю. Также его используют как анализатор распределителя зажигания.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

  • полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
  • неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

  • Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
  • Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
  • Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
  • Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
  • Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
  • Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками. Они не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.

Свободное вращение коленчатого вала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем.

Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.

У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.

Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.

Важный момент ‒ расположение волокон материалов в заготовке. Чтобы они не перерезались в процессе обработки, применяют гибочные ручьи. Когда заготовка изготовлена, её еще раз обрабатывают высокой температурой и освобождают от окалины.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

  1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
  2. Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
  3. Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.

Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Многие автомобилисты считают, что по маркировке коленчатого вала можно узнать о его характеристиках. Это заблуждение – маркировка лишь номер в каталоге производителя, который используют для подбора запчасти. К свойствам изделия она не имеет отношения.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.

Читать еще:  Что указывает на поломку коленчатого вала?

А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.

Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.

Как устроен маховик?

Он представляет собой обычный диск диаметром 30-40 см. На торце располагаются зубья, благодаря которым достигается сцепление ведущего диска с валом стартера и последующее раскручивание коленвала при запуске двигателя. Маховик расположен на выходной части коленвала двигателя, а с другой стороны к нему фиксируется болтами корзина сцепления или гидротрансформатор. Отметим, что устройство маховика напрямую зависит от его принадлежности к определенной группе.

На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:

  1. Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
  2. Облегченный. Как правило, облегченная версия ведущего диска устанавливается или на авто с автоматической КПП, или на тюнингованные модели. Главная особенность такого диска — уменьшенная масса, вследствие которой достигается уменьшение инерции и увеличение КПД двигателя до 5%. Облегченный маховик является конструктивно упрощенной разновидностью сплошного типа. Основным его назначением является выполнение роли шестерни, которая вращается при запуске стартера.
  3. Двухмассовый или демпферный. В настоящее время приобрел широкую распространенность вследствие своих преимуществ — гашения вибрации, устранения крутильных колебаний коленвала, повышения износостойкости синхронизаторов, защиты трансмиссии от перегрузок и понижения шума. Конструктивно усложненная модель маховика по сравнению с предыдущими видами.

Ввиду преимуществ демпферного маховика, он является предпочтительной и перспективной моделью в наше время. Именно поэтому мы предлагаем нашим читателям подробней ознакомиться с его устройством, ведь он всё чаще встречается на автомобилях.

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.

Принцип роботи сальника

Сальникове ущільнення складається з наступних елементів:

корпус, що виготовляється переважно з металу;

набивання — еластичний ущільнювальний матеріал, який щільно притискається до осі, запобігаючи витік рідини;

пружинне кільце, поліпшує притиснення ущільнення ущільнення до рухомого валу або направляючої.

Для поліпшення герметизації і зниження тертя форма набивання має складну форму. Вона включає буртики, фаски і облои, що підвищують ефективність. на малюнку нижче наведена конструкція сальника з пильником для обертового вала.

Возможные проблемы коленвала и их решение

Коленчатый вал постоянно работает в режиме высоких механических нагрузок. Сила давления от одного цилиндра может составлять до 10 тонн. К этому нужно добавить инерционные силы шкива коленвала и противовесов. Также на деталь воздействуют высокие температуры и различные химические вещества.

Хотя кривошипы изготавливаются из твердых сортов стали, они не вечные. При надлежащем обслуживании этот элемент двигателя выдерживает 200-300 тысяч километров пробега. Если сервис выполнялся нерегулярно или некачественно, проблемы коленвала могут заявить о себе гораздо раньше.

Задиры шатунных шеек кривошипа

Это наиболее распространенная проблема коленвала автомобилей любого типа. Так как именно пара трения шатун-шейка кривошипа испытывает наибольшие нагрузки, износ идет в первую очередь здесь. Задиры мешают работе подшипников, деталь перегревается. Неравномерный нагрев вызывает деформацию детали, что приведет к неправильной работе всего КШМ.

Исправляется эта неполадка путем шлифовки шатунной шейки до меньшего диаметра. Затем на нее надевается ремонтный вкладыш увеличенной толщины. Таким способом восстанавливается зеркало поверхности шейки и соблюдается необходимый технологический зазор. Толщина ремонтного вкладыша подбирается в соответствии с глубиной задира.

Расточка коленвала требует точности до сотых долей миллиметра, поэтому выполняется только на профессиональном оборудовании квалифицированными токарями. В кустарных условиях такую операцию осуществить невозможно.

Если игнорировать эту проблему коленвала, и не предпринимать мер, вкладыши перегреются и расплавятся. Такие аварии случаются крайне редко, но последствия просто катастрофические. После подобного инцидента кривошип не подлежит восстановлению. Часто страдают и другие детали двигателя.

Читать еще:  Амортизаторы — принцип работы, устройство, виды

Основная причина появления задиров на шатунных шейках – масляное голодание. Проблема может возникнуть как из-за недостаточного давления масла в системе смазки мотора, так и из-за использования некачественного или неподходящего по рабочим параметрам масла. Следите за состоянием каналов системы смазки и вовремя меняйте моторное масло, используя рекомендуемые марки.

Срез шпонки кривошипа

Эта неисправность встречается не так часто, как предыдущая. Ремонт необходимо поручить квалифицированному специалисту. Если повреждены посадочные места кривошипа или шкива коленвала, то предстоит сложный ремонт. Возможно, придется заменить детали новыми.

Износ отверстий фланца

Иногда изнашиваются отверстия фланца под крепеж маховика. Подобная проблема коленвала выправляется расточкой на больший диаметр с помощью специальной развертки. Необходимо расточить отверстия, как на самом валу, так и на маховике, и обязательно использовать болты соответствующей толщины.

Течь из-под сальника

Иногда проблема возникает с сальниками коленвала. Из-под них начинает подтекать моторное масло. Один установлен на передней части картера, где на кривошип надевается шкив, второй – сзади, где хвостовик соединяется с валом коробки передач.

Передний и задний сальники коленвала изнашиваются примерно одинаково, поэтому, если потек один, как правило, менять надо оба. Ремонтировать эту деталь невозможно, лучше даже не пытаться. Дело в том, что необходимо строго соблюсти размеры и прочностные параметры, так как этот расходный материал постоянно испытывает воздействие высокой температуры и давления масла. Подклеить или замазать не получится.

Чтобы поменять сальник коленвала, придется выполнить ряд действий, которые требуют специальных навыков. Если не уверены в своих силах, лучше обратиться на автосервис к профессионалам. Конечно, придется заплатить, но это лучше, чем промучиться самому и не добиться результата.

Некоторые автомобилисты склонны игнорировать небольшую течь масла через сальники коленвала, мотивируя тем, что вытекло чуть-чуть и легче долить жидкость. Дело не в расходе масла. Протечка способна вызвать гораздо более серьезные проблемы.

Попавшая на ремень ГРМ смазывающая жидкость из-под переднего сальника способна разъесть резину. Если ремень газораспределительного механизма обрывается, часто загибаются клапаны и мотор полностью выходит из строя. Можно попасть на очень дорогой ремонт.

При протечке заднего сальника коленвала смазка попадает на трансмиссию, точнее на сцепление. В этом случае ухудшаются фрикционные свойства муфт. Увеличивается расход топлива и смазочных материалов, ухудшается динамика автомобиля.

Чтобы избежать подобных проблем, достаточно следить за состоянием сальников, проверяя наличие протечек. Как правило, ресурс этого расходника ограничивается пробегом в 100-200 тысяч километров. Из неблагоприятных факторов, значительно сокращающих срок службы сальника коленвала, стоит отметить самые распространенные:

  • длительное нахождение автомобиля на морозе (из-за низких температур материал твердеет и легко повреждается от нагрузок);
  • низкое качество материала (особенно, если приобрели сальник на рынке, а не в специализированном магазине);
  • ошибки при установке сальника. В ходе этой операции необходимо демонтировать несколько узлов, а потом собрать их в обратном порядке. Ошибки приведут к течи;
  • большой прорыв газов в картер или неисправность вентиляции картера. При излишне высоком давлении протекать будет даже правильно установленный новый качественный сальник;

Неисправность датчика коленвала

Иногда проблема возникает с датчиком положения коленчатого вала (ДПКВ). Этот прибор очень важен для правильной работы всего двигателя. Анализируя данные, снимаемые этим сенсором, бортовой компьютер автомобиля регулирует несколько функций, среди которых наиболее важными являются:

  • впрыск топлива (в инжекторных или дизельных моторах);
  • зажигание (в бензиновых ДВС).

Так как коленвал жестко связан с поршнями через шатуны, по его вращению ЭБУ высчитывает положение поршней в каждом из цилиндров. На основании этих данных компьютер отдает команды системам впрыска топлива, зажигания и продувки камер сгорания от выхлопных газов.

О проблемах с ДПКВ сигнализируют следующие симптомы: затрудненный пуск, снижение мощности двигателя, неожиданное отключение разогретого мотора. Часто наблюдается детонация и общая неустойчивость работы силового агрегата. Иногда неисправность приводит к полной остановке двигателя. На приборной панели загорается надпись Check Engine. Это сигнал, что устройство нужно заменить.

Замену датчика коленвала можно произвести и самостоятельно, но необходимо правильно подобрать тип устройства: индуктивный, Холла или оптический. На большинстве современных автомобилей устанавливается ДПКВ, использующий эффект электромагнитной индукции. Реже остальных встречается оптический датчик в силу частого отказа из-за загрязнения, запыления или задымления моторного отсека.

Строгое требование обосновано не только тем, что датчик коленвала другого типа не подойдет в штатное гнездо. Гораздо важнее, что прибор неподходящего формата в большинстве случаев работает со значительными погрешностями. Это нарушит работу двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector