Колено коленвала: что это, как работает, неисправности

Содержание

что это, как работает, неисправности :: Autonews

Классический двигатель внутреннего сгорания способен какое-то время проработать без фильтров и даже с минимумом масла, но без коленчатого вала он просто не может существовать! Этот базовый элемент конструкции мотора является к тому же одним из самых дорогих в автомобиле.

Что это

Компоненты

Датчик

Неисправности

Как продлить срок службы

adv.rbc.ru

Что такое коленвал

Коленвал — это расположенный в блоке двигателя внутреннего сгорания (ДВС) элемент сложной формы, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное, которое через маховик и трансмиссию передается на колеса.

Слово «коленвал» является сокращением от термина «коленчатый вал». Употребляется и жаргонное обозначение элемента, «колено». Коленом также называют сегменты вала, смещенные относительно его оси вращения. Количество колен зависит от числа цилиндров.

В серийных ДВС имеется один коленвал, но создавались опытные образцы с двумя «коленами». Коленчатые валы изготавливают из литого высокопрочного чугуна и различных видов стали (для моторов с наддувом и дизелей). В ДВС малой и средней мощности для сокращения стоимости производства могут применяться стальные коленчатые валы, полученные методом горячей штамповки, а наилучшими характеристиками обладают кованые стальные элементы. В автомобильных ДВС, в отличие устанавливаемых на мототехнике, используют неразборные коленвалы.

Основные компоненты коленвала

В коленчатом вале любого ДВС выделяют следующие основные компоненты:

Коренные шейки — сегменты вала, находящиеся на его оси вращения.

Шатунные шейки — сегменты вала, смещенные относительно его оси вращения и коренных шеек. Служат для крепления шатунов с поршнями и воспринимают передаваемое от них усилие. Диаметр шатунных шеек меньше, чем у коренных.

Щеки — как правило, округлые или эллиптические диски, служащие для соединения коренных и шатунных шеек. В щеки также интегрированы противовесы, предназначенные для снижения уровня вибраций ДВС.

Носок — передняя часть коленвала, к которой крепится звездочка / шкив привода газораспределительного механизма и вспомогательных систем.

Хвостовик (фланец маховика) — задняя выходная часть коленвала, соединенная с маховиком, а через него — с трансмиссией.

Масляные каналы — система полостей во всех шейках и щеках вала для подачи масла к трущимся частям.

Из чего состоит коленчатый вал
(Фото: globaldrive-shop.ru)

По типу опоры различают две разновидности коленвалов:

Полноопорные. У таких валов коренные шейки располагаются по обеим сторонам от шатунных и их на одну больше. Сложны в изготовлении, но позволяют сочетать легкость и надежность конструкции. Сегодня являются самым распространенным видом коленвалов.

Неполноопорные. В таких валах коренных шеек меньше, чем шатунных, а с обеих сторон щеки могут располагаться смещенные относительно друг друга шатунные шейки. Проще в производстве, но из-за меньшего числа точек опор (коренных шеек) для получения приемлемого уровня надежности должны быть более тяжелыми.

Датчик коленвала

Бензиновые и дизельные двигатели с электронной системой управления имеют датчик коленвала или датчик положения коленвала (ДПКВ). Он необходим для синхронизации систем зажигания и впрыска топлива. Рассогласованность в их работе, вызванная неисправностью ДПКВ, может привести к тому, что двигатель не заведется или заглохнет.

ДПКВ могут устанавливаться:

У шкива коленвала.

В блоке ДВС.

В корпусе коробки передач.

По принципу действия различают следующие виды ДПКВ:

Магнитные — основаны на эффекте электромагнитной индукции, не требуют источника питания.

Датчики Холла — измеряют напряженность магнитного поля. Точнее магнитных, но требуют подключения к источнику питания.

Оптические — срабатывают при затенении светодиодного источника света специальным устройством.

ДПКВ, как и любое устройство, может выйти из строя. Причины этого следующие:

Механические повреждения при выполнении ремонтных работ в моторном отсеке.

«Затенение» датчика посторонними предметами.

Окисление недостаточно загерметизированных контактов датчика.

Фото: Shutterstock

Как проявляется неисправность ДПКВ?

Затрудненный пуск двигателя, особенно в сырую погоду.

Плавающие обороты двигателя как при остановке, так и в движении.

Детонация в цилиндрах при высоких нагрузках, проявляющаяся в повышенной вибрации двигателя.

Явное снижение мощности.

При работающем стартере двигатель не заводится, а стрелка тахометра при этом неподвижна.

Двигатель внезапно глохнет.

На панели приборов загорается индикатор Check engine.

К счастью, ДПКВ не «умирает» скоропостижно, поэтому при появлении таких симптомов, как правило, есть возможность добраться до сервиса. Самостоятельно поменять ДПКВ на дороге у большинства современных автомобилей крайне сложно, поскольку их моторные отсеки плотно нафаршированы различным оборудованием.

Неисправности коленвала

Коленвал — вещь массивная и «железная», но и нагрузки он испытывает серьезные, а потому «колено» тоже может заболеть. Чем?

Задиры шатунных шеек

Главная причина — недостаточная смазка элемента, испытывающего сильные нагрузки. Что к этому привело — плохое качество масла, забитый масляный фильтр или конструктивный просчет, — дело второе. Задиры не позволяют коленвалу свободно вращаться в подшипниках (вкладышах), из-за чего возникает перегрев, чреватый деформацией коленвала. Если своевременно принять меры, можно ограничиться шлифовкой шатунных шеек и подбором более толстых ремонтных вкладышей.

Коленвал — вещь массивная и «железная», но и нагрузки он испытывает серьезные
(Фото: cool-shina. ru)

Срез шпонки коленвала

Шпонка — вставляющийся в пазы миниатюрный металлический клин, который в данном случае позволяет закрепить на носовой части коленвала звездочку / шкив привода газораспределительного механизма и вспомогательного оборудования. Некачественный металл становится причиной среза шпонки. Поврежденный паз в коленвале можно попытаться восстановить сваркой с последующей фрезеровкой.

Износ отверстий фланца коленвала

Этот дефект, вызванный усталостью металла, можно устранить, рассверлив отверстия под бóльший диаметр болтов.

Течь масла из-под сальников

Со временем сальники, установленные на задней и носовой части коленвала, изнашиваются и начинают пропускать масло, которое может попасть на сцепление и/или ремень ГРМ, что чревато отказом первого и обрывом второго. В таком случае дорогостоящий ремонт обеспечен.

Как продлить срок службы коленвала

Коленвал не та деталь двигателя, к которой можно легко добраться, а любая неисправность элемента может больно ударить по карману. Чтобы не нарваться на крупные неприятности, лучше выполнять элементарные меры профилактики:

Своевременно менять масло в двигателе на рекомендованное производителем.

Выбирать качественные масляные фильтры и менять их одновременно с заменой масла.

Периодически проводить визуальный осмотр на предмет утечки моторного масла из-под сальников.

Не допускать перегрева двигателя.

Следить за состоянием прокладки головки блока цилиндров, чтобы не допустить попадания в моторное масло охлаждающей жидкости и топлива.

Коленвал не та деталь двигателя, к которой можно легко добраться, а любая неисправность элемента может больно ударить по карману
(Фото: Shutterstock)

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы — Autodromo

Без рубрики

Автор admin На чтение 3 мин Просмотров 3. 7к. Опубликовано 18.04.2016

Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.

Содержание

Устройство коленчатого вала

Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки;
неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.

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 вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).

Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.

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.

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.

Что такое коленчатый вал двигателя? Типы и работа

Коленчатый вал является составной частью тепловых машин и поршневых двигателей в целом. Коленчатый вал представляет собой вал передачи мощности, который действует как кривошип для узла шатун-кривошип. Его функция заключается в преобразовании альтернативных движений во вращательные (например, двигатели внутреннего сгорания) или наоборот (эксцентрические механические прессы).

Различные типы двигателей

Включите JavaScript

Различные типы двигателей

В тепловых двигателях коленчатый вал воспринимает силы, возникающие при взрыве, и преобразует через шатун возвратно-поступательное линейное движение поршня во вращательное движение. Он передает движение и движущую силу на связанные с ним элементы трансмиссии. Он подвергается нагрузкам при кручении и изгибе и имеет прочную и очень устойчивую структуру.

Коленчатые валы состоят из опор, обычно пяти для рядного четырехцилиндрового двигателя, которые крепятся к опоре блока. У них также есть колена, называемые пнями, к которым крепятся шатуны. В продолжении каждого колена находятся противовесы, служащие для уравновешивания коленчатого вала. Шестерня ГРМ установлена на одном конце коленчатого вала, а маховик — на другом.

Тепловые двигатели являются примерами двигателей, в которых используется коленчатый вал для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. С другой стороны, эксцентриковые механические прессы являются примерами механизмов, используемых коленчатыми валами для преобразования вращательных движений в возвратно-поступательные.

Как работает коленчатый вал?

Коленчатый вал имеет по одному колену на каждый шатун машины или двигателя. Колено получает шатун на шейке, которая вращается не по центру вокруг оси вращения коленчатого вала. Шейка, составляющая ось вращения коленчатого вала, представляет собой шейку или коренную опору. Плечо — это часть коленчатого вала, соединяющая шейку и шейку. Обычно с каждой стороны культи есть рука и шея для каждой руки. Тем не менее, существуют коленчатые валы компрессоров, которые имеют только шейку, плечо и шейку, и коленчатые валы легких двигателей с двумя, четырьмя или шестью цилиндрами, у которых шейки сгруппированы по две, с одним промежуточным плечом и без шейки между двумя. . последовательные пеньки.

Для компенсации эффектов дисбаланса, вызванных нецентральным вращением шейки и шатуна, на концах плеч установлены противовесы напротив шейки. Эти противовесы могут быть объединены с коленчатым валом или могут быть плотно закреплены на рычагах. В коленчатых валах с более чем одним коленом колена расположены таким образом, что смещенные от центра массы одного колена компенсируются смещенными от центра массами другого, чтобы получить возможный баланс.

Такое расположение колен определяет положение цилиндров, последовательность взрывов и все распределение. Коленчатые валы получают ковкой и последующей механической обработкой как единое целое из шеек, рычагов и шеек, разделенных и собранных под давлением для горячего соединения. Это позволяет устанавливать шариковые или роликовые подшипники на шейку. Тот же метод применяется к очень большим коленчатым валам, например, для судовых двигателей, чтобы избежать трудностей с получением слишком тяжелых поковок или отливок.

Коленчатый вал – это часть двигателя, которая должна выдерживать наибольшие усилия усталости и износа. В авиационных двигателях или в двигателях, где вес, безопасность и условия нагрузки очень жесткие, широко распространены термическая обработка и поверхностная закалка азотированием, закалкой пламенем или индукционной закалкой.

Характеристики коленчатых валов: материалы и технология

Материалы и технология производства часто тесно связаны. В случае изготовления коленчатых валов стальные валы (для достижения наивысшей прочности и ударной вязкости) получают ковкой и литьем.

Валы коленчатые стальные

Валы коленчатые изготавливают из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых и других сталей, а также специального высокопрочного литья. Преимуществом стальных валов является большая прочность, возможность получения высокой твердости шеек азотированием, чугунные валы дешевле.

Выбор стали определяется твердостью поверхности получаемых шеек. Твердость около 60 HRC (необходимая для использования подшипников качения) может быть получена, как правило, только химико-термической обработкой (науглероживание, азотирование, цианирование). Для этих целей подходят, как правило, хромоникелевые или хромоникелевомолибденовые малоуглеродистые стали, а для валов средних и больших размеров требуется дополнительное легирование дорогостоящим молибденом. При сохранении вязкости сердцевины меньшая твердость, достаточная для надежной работы подшипников скольжения, может быть получена путем закалки HDTV в виде среднеуглеродистого лейтенанта и серого чугуна.

Шпонки коленчатые средние стальные в крупносерийном и серийном производстве изготавливают ковкой в закрытых формах на молотах или прессах, при этом процесс изготовления заготовок проходит в несколько операций. После предварительной и окончательной штамповки коленчатого вала в штампах лоскуты обрезают на кромочном прессе и горячеправят на штампе под молотом.

Из-за высоких требований к механической прочности вала расположение волокон материала при получении заготовки имеет большое значение, чтобы избежать их разрезания при последующей обработке. Для этого используются уплотнения со специальными токами изгиба. После штамповки перед механической обработкой заготовки валов подвергаются термической обработке (нормализации) с последующим удалением окалины травлением или дробеструйной обработкой.

Большие коленчатые валы, такие как коленчатые валы лодок, а также коленчатые валы двигателей с туннельным картером, разборные и крепятся болтами. Коленчатые валы могут устанавливаться не только на подшипниках скольжения, но и на роликовых (шатунные и коренные), шариковых (коренные в маломощных двигателях). В этих случаях предъявляются более высокие требования как к точности изготовления, так и к твердости. Такие валы всегда изготавливаются из стали.

Чугунные коленчатые валы

Литые коленчатые валы обычно изготавливаются из ковкого чугуна, модифицированного магнием. По сравнению со «штампованными» валами, полученными методом точного литья (в корпусных формах), валы имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла и хорошее гашение крутильных колебаний, что зачастую позволяет отказаться от внешнего амортизатора на конце передней ось. В литых заготовках при литье также могут быть получены различные внутренние полости.

Допуск на обработку шеек чугунных валов не более 2,5 мм на сторону с отклонениями по классам точности 5-7. Меньшая флуктуация запаса и меньший первоначальный дисбаланс благоприятно сказываются на работе инструмента и «оборудования», особенно на автоматизированном производстве.

Типы коленчатых валов

Коленчатый вал может быть двух типов:

Составной/разъемный, эти валы являются разъемными в том смысле, что штифт, в котором находится головка соединительного стержня, может скользить, чтобы приспособить соединительный вал стержень с цельной головкой и его опорой, чтобы повысить надежность носителя и уменьшить дисперсию трения, однако такой тип конструкции очень трудно реализовать, учитывая бесчисленное множество факторов, которые необходимо учитывать, чтобы не попасть в вибрации ; поэтому к его использованию в гражданских транспортных средствах обычно присоединяется двигатель с максимум двумя цилиндрами.
Монолитные, эти деревья являются одними из наиболее часто используемых, поскольку они позволяют уделять меньше внимания целому и могут иметь меньший вес, чем разъемные модели, благодаря тому факту, что они состоят из одного элемента.

Кроме того, в зависимости от характеристик двигателя, может быть простой, когда для двигателя используется один вал двигателя, многократный, когда есть потребность в большем количестве валов, также может понадобиться большее количество валов на цилиндр двигателя , как и в случае с двигателями. Противоположные коленчатые валы или поршневые DUA, в которых два вала вращаются поршнем в противоположных направлениях, чтобы минимизировать боковые силы, действующие на поршень.

Коллекторный двигатель C7 ACERT™ с водяным охлаждением

Фото

Технические характеристики

Основные Характеристики

Максимальная оценка: 275 л. с.
Рабочий объем: 442 дюйма³
Минимальный рейтинг: 205 л.с.
Губернатор и защита: Электронный (ADEM™ A4)
об/мин: 2200р/мин
Стремление: С турбонаддувом и промежуточным охлаждением
Маховик и корпус маховика: SAE 1, 2 или 3
Зубья маховика: 156 (SAE 1), 134 (SAE 2), 126 (SAE 3)
Вращение от конца маховика: Против часовой стрелки
Ход: 5in
Отверстие

Колено коленвала: что это, как работает, неисправности :: Autonews