Коленчатый вал

Коленчатый вал – основной вал двигателя, преобразующий толкающее движение поршней во вращение коленвала, которое передается на колеса через трансмиссию.

Двигатель

Устройство коленчатого вала

Коленчатый вал внешне полностью соответствует названию, так как состоит из нескольких колен, расположенных на одной оси. Колена это крупные выступы сложной формы, отлитые единым целым с валом. Колена предназначены для крепления шатунов, на которых, в свою очередь, закреплены поршни. Кроме колен у вала есть и другие элементы. Прежде всего, это шейки, то есть цилиндрические опорные «проставки» между коленами, позволяющие крепить вал в теле блока цилиндров.

Коленчатый вал в процессе эксплуатации автомобиля прирабатывается к тому двигателю, в котором он установлен. Поэтому переставлять бывший в употреблении коленвал в другой блок не рекомендуется

Плохо закрепленный вал не смог бы вращаться долго, поэтому шейки расположены по всей его длине, создавая несколько точек опоры. Опорные шейки вала позволяют ему вращаться в блоке цилиндров. Для этого шейки опираются на особые подшипники, у которых нет роликов. Эти подшипники называют коренными вкладышами. Роль шариков или роликов выполняет смазка, которая непрерывным потоком льется в пространство между ними и опорными шейками.

Коленвал

Для обеспечения проворачивания шатунов в конструкции коленвала присутствуют другие опорные шейки, которые называются шатунными. В отличие от коренных, они расположены не на одной оси с коренными шейками, а с в стороне. Коренные шейки соосны с отверстиями в нижних концах шатунов.

Каждое колено вала состоит из двух щек и одной шейки, на которой «надет» нижний конец шатуна.  Шатуны, двигаясь вверх и вниз, давят на шатунные шейки и заставляют вал вращаться. Так и осуществляется трансформация возвратно-поступательного движения во вращение.

Помимо колен с шатунными шейками коленчатый вал имеет еще и противовесы для уравновешивания остаточных масс вала.

Насколько важны эти элементы, можно представить, вспомнив, что средняя скорость вращения коленчатого вала при работе двигателя примерно 3000 оборотов в минуту. Коленчатый вал – деталь сложной формы. Чтобы тяжелые колена при вращении не создавали разрушительной вибрации, каждое из них и уравновешено своим противовесом.

Хотя при производстве коленчатого вала выполняются условия высочайшей точности, минимальное биение при вращении неизбежно. Именно поэтому текущие сальники коленвала одинаковы у Запорожца и Мерседеса

Внутри тела коленчатого вала имеются специальные каналы для подачи масла к коренным и шатунным вкладышам  и специальные пустоты, закрытые пробками, для улавливания грязи и частиц износа присутствующих в масле. При помощи этой системы вал при вращении мягко скользит в точках крепления, обильно смазанных чистым моторным маслом. При ремонте коленчатого вала пробки вскрываются и выполнятся прочистка пустот и каналов подачи масла с последующей продувкой воздухом под давлением.

На переднем конце (носке) коленчатого вала при помощи фрезеровального станка вырезают шпоночный  паз для крепления звездочки привода ГРМ и шкива привода вспомогательных механизмов.

На заднем конце вала на токарном станке вытачивают фланец, в котором имеется центральное отверстие под подшипник, служащий опорой первичного вала КПП. Фланец также имеет отверстия с резьбой для крепления маховика.  

Впереди и сзади коленчатый вал уплотнен сальниками, препятствующими утечке масла в тех местах, где концы маховика выходят наружу из блока цилиндров.

Помимо двигателей внутреннего сгорания, и даже до их появления, коленчатый вал нашел применение в поршневых двигателях, компрессорах, насосах, в прессовых установках и других механизмах, где используется кривошипно-шатунный механизма.



Коленчатый вал – деталь для каждого двигателя уникальная, и переставить ее из одного двигателя в другой можно, но не рекомендовано. На каждом двигателе колена вала расположены по своему, и расположение их зависит от расположения и количества цилиндров, рабочего цикла, длины хода поршня и еще массы параметров.

Материал и изготовление коленчатого вала

Для изготовления коленчатых валов используется легированная и углеродистая сталь или высокопрочный чугун.  Для изготовления кованых коленчатых валов используют  углеродистую или легированную сталь, а для литых – высокопрочный глобулярный чугун, ковкий перлитный чугун или легированная сталь. Заготовки для валов получают либо литьем, либо горячей штамповкой.

Коленчатый вал — большая деталь с точностью производства швецарских часов

Обработка готовых заготовок механическим способом на станках состоит из ряда операций: черновая, получистовая, чистовая и доводочная. При этом точность механической обработки увеличивается благодаря применению холодной правки вала в процессе его механической обработки.

В связи со сложной конфигурацией коленчатого вала ряд операций выполняется на отдельных автоматических участках, на специальных станках. Это выполнение центровки и подрезки торцов, сверление отверстий, обработка коренных и шатунных шеек, шлифование, динамическая балансировка.

Коленвал — где находится и для чего нужен

Двигатель – сложный агрегат, в котором нет незначительных деталей. Одна из таких его составляющих – коленвал. С одной стороны, это не сложное устройство, а простая деталь, с другой, коленчатый вал – одна из основных деталей двигателя.

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.

Что собой представляет и как работает коленчатый вал?

Поршня в двигателе перемещаются неравномерно – пока дни опускаются, другие поднимаются – это обеспечивает плавность хода, и равномерное распределение нагрузки по времени. Коленчатый вал сдерживает ход поршней после сгорания топлива и возвращает их в исходное положение для сжатия смеси. С одной стороны он связан с газораспределительным механизмом, с другой – передает вращательный момент в трансмиссию.

Коленчатый вал состоит из нескольких шеек:

• Основные находятся точно по центральной оси вала и в процессе вращения не смещаются.
• Между ними находятся шатунные шейки, которые смещены относительно оси под разными, строго определенными углами, и при вращении описывают круг. Именно они обеспечивают взаимодействие вала и поршня.
• Между собой шейки соединены «щеками» – пластинами из толстого металла. Щеки кроме крепежной, выполняют антирезонансную функцию – во время вращения вал может войти в резонанс и разрушиться, но щеки не позволяют этому произойти.

Словами трудно описать внешний вид этой детали, если вы хотите точно представить коленвал, фото или схематическое изображение – наилучший вариант.

Принцип действия коленчатого вала:

• В момент, когда в камере воспламеняется воздушно-топливная смесь, поршень, а соответственно и связанная с ним шейка, находятся в крайнем нижнем положении.
• При воспламенении смеси поршень выталкивает шейку, которая смещается и тем самым проворачивает вал.
• В свою очередь, другая шейка, смещенная относительно описанной, под действием вращательного момента проворачивается и вдавливает сопряженный с ней поршень в цилиндр, сжимая топливно-воздушную смесь.

Дальше все продолжается аналогично. Это простой примет, не стоит забывать, что автомобильный двигатель – четырехтактный, поэтому в определенный момент поршень находится в одном из следующих положений:

• Впуск смеси.
• Сжатие смеси.
• Рабочий ход поршня.
• Выпуск отработанных газов.

Поэтому каждая из шатунных шеек расположена под углом 90 градусов по сравнению с рядом стоящими.

Немного интересной информации о коленвалах

Кроме обычных серийных, существуют спортивные коленчатые валы. Они обеспечивают более быстрый ход поршня в крайней точке сжатия за счет особой формы шатунных шеек. Если у обычного вала они имеют круглую форму, то у спортивного они слегка вытянутые, за счет чего общие характеристики работы двигателя изменяются.

Среди автомобилистов бытует мнение, что маркировка коленвала может рассказать о его характеристиках. На самом деле это не так – маркировка это всего лишь каталожный номер производителя или оригинальный номер. Она ничего общего не имеет со свойствами изделия, а используется для простоты подбора запчасти.

По сути, коленчатый вал это простой кусок обработанного должным образом качественного металла или сплава. С точки зрения функциональности, это незаменимая деталь, которая испытывает огромные нагрузки, от работы которой зависит не только качество езды, но и ресурс двигателя и его деталей. По сути же, это просто передаточное звено, которое обеспечивает работу других узлов автомобиля – генератора, трансмиссии, полуосей, карданного вала и так далее.

Что такое коленчатый вал в моей машине?

Начиная с каталитических нейтрализаторов, суппортов или преобразователей крутящего момента, есть вероятность, что в вашем автомобиле есть много вещей, о которых вы не знаете точно, что они делают. Одной из самых больших областей любого транспортного средства, в которой средний автовладелец не очень хорошо разбирается, является их двигатель. Это потому, что, хотите верьте, хотите нет, ваш двигатель на самом деле представляет собой комбинацию множества различных движущихся компонентов, каждый из которых выполняет определенную работу, которая помогает вашему автомобилю, грузовику или внедорожнику двигаться вперед (или назад).

Одним из компонентов вашего двигателя, о котором вы можете не знать, является коленчатый вал.

Получить бесплатную консультацию

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал является жизненно важной частью любого двигателя внутреннего сгорания и буквально представляет собой вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом (отсюда и название), к которому подсоединены шатуны и поршни вашего двигателя. В общем, коленчатый вал вашего автомобиля отвечает за преобразование энергии, производимой поршнями внутри двигателя внутреннего сгорания, в энергию вращения, необходимую для движения вашего автомобиля вперед, и находится в картере двигателей внутреннего сгорания. Для большинства 4-цилиндровых двигателей, двигателей V6 и V8 коленчатый вал обычно находится в нижней части блока цилиндров. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать, где находится коленчатый вал в вашем автомобиле.

Если вы посмотрите на коленчатый вал вашего автомобиля, вы заметите, что на одном конце находится шкив и так называемый демпфер. Эти компоненты помогают вращать различные движущиеся компоненты вашего двигателя с правильной скоростью в зависимости от мощности, которую производит ваш двигатель. Сюда входят различные компоненты, такие как генератор переменного тока или компрессор кондиционера. Коленчатый вал также приводит в движение распределительный вал с помощью зубчатого ремня/цепи, чтобы обеспечить правильную работу двигателя.

На другом конце коленчатого вала вы найдете либо маховик, либо гибкую пластину, прикрепленную к фланцу коленчатого вала. В автомобилях с механической коробкой передач маховик и сцепление используются для передачи мощности на трансмиссию. Для автомобилей с автоматической коробкой передач гибкая пластина подключается к гидротрансформатору для передачи мощности на вашу коробку передач. Отсюда мощность будет передаваться на карданный вал вашего автомобиля, который, в свою очередь, передает мощность на вашу коробку передач, двигая ваш автомобиль вперед.

Получить бесплатную консультацию

Каковы признаки неисправности коленчатого вала

Хотя коленчатый вал вашего автомобиля состоит из нескольких основных компонентов, на самом деле он состоит из множества других различных частей и частей. Это могут быть различные шатунные шейки, противовесы, подшипники коленчатого вала и опорные поверхности. В совокупности все эти различные компоненты помогают сделать ваш коленчатый вал достаточно прочным, чтобы выдерживать усилие, воздействующее на него во время движения автомобиля. Тем не менее, несмотря на то, что он способен выдерживать экстремальные условия работающего двигателя, он также является уязвимым компонентом.

Большинство автовладельцев проживут всю свою жизнь без неисправного коленчатого вала, но вероятность того, что один из них выйдет из строя, все же существует. Наиболее распространенная проблема с коленчатыми валами — это задиры подшипников из-за плохой смазки или низкого давления масла. Когда это происходит, шатунные подшипники въедаются в коленчатый вал, вызывая нежелательное трение и повреждения. Поскольку шатуны движутся линейно, а коленчатый вал вращается, любое трение может вызвать нежелательное движение поршней, потенциально разрушая различные компоненты, такие как шатунные шейки или коренные шейки подшипников.

В целом, основными признаками неисправного коленчатого вала будут:

Поршень, вызывающий «стук»

«Стук» в двигателе — один из самых неприятных звуков в любом транспортном средстве. Когда вы слышите это, обычно это означает, что ваш двигатель получил какое-то повреждение, которое теперь может привести к катастрофическим повреждениям вашего блока цилиндров. Когда подшипник коленчатого вала или шатунная шейка повреждаются, это может привести к тому, что шатун и вращательное движение вашего поршня будут сброшены, в результате чего поршень «хлопает» по стенкам цилиндра вместо того, чтобы плавно перемещаться вверх и вниз, вызывая шум.

Чрезмерная тряска/вибрация

Как и любой изнашиваемый элемент автомобиля, когда двигатели стареют или если у вас есть превышение пробега на одометре, ваши подшипники изнашиваются. Когда это происходит, допуски между подшипниками и шейками изменяются, что приводит к вибрации шатуна, что может привести к сотрясению всего автомобиля.

Двигатель не крутится

Если ваш коленчатый вал изнашивается до такой степени, что различные компоненты застревают на месте, ваш автомобиль может не завестись. Коленчатый вал должен вращаться, чтобы запустить двигатель, поэтому при заклинивании коленчатого вала двигатель не заведется.

Сколько стоит замена коленчатого вала?

В то время как проверить, нуждается ли коленчатый вал вашего автомобиля в ремонте, так же просто, как снять масляный поддон двигателя, чтобы увидеть шатунные подшипники и шейки коленчатого вала, ремонт одного из них — это совсем другая история. Это связано с тем, что замена коленчатого вала означает, что вам потребуется технический специалист, чтобы сначала полностью разобрать двигатель, что делает его чрезвычайно дорогостоящим ремонтом.

В зависимости от марки и модели автомобиля, которым вы владеете, а также от того, насколько сложным будет процесс замены коленчатого вала, вы можете рассчитывать на более чем 2000 долларов за замену коленчатого вала.

Для тех, кто с модифицированными двигателями ищет более прочный коленчатый вал, есть несколько различных типов, которые вы можете выбрать, чтобы сделать ваш двигатель более прочным. Большинство автомобилей будет оснащено чугунным коленчатым валом, который идеально подходит для повседневного использования. Как только вы начнете работать с более мощными двигателями, вы можете рассмотреть цельный или кованый коленчатый вал для дополнительной прочности. Это увеличит ваши общие затраты на замену, но поможет сэкономить деньги в долгосрочной перспективе.

Избегайте дорогостоящих счетов за ремонт с выносливостью

Если вы подозреваете, что ваш коленчатый вал поврежден или вызывает проблемы с вашим автомобилем, как можно скорее обратитесь в сертифицированную ремонтную мастерскую или к сертифицированному специалисту ASE. Если оставить проблему с коленчатым валом без внимания, она может быстро привести к полной поломке двигателя. Без защиты расширенной гарантии на автомобиль или контракта на обслуживание автомобиля (VSC) вам придется платить тысячи из собственного кармана за ремонт вашего автомобиля.

Вместо этого позаботьтесь о защите своего автомобиля, грузовика или внедорожника от расходов в случае непредвиденных поломок и ремонта, выходящих за рамки обычного полиса автострахования или страхования от механических поломок, с планом автозащиты Endurance. Вы также можете сэкономить до 3500 долларов США на регулярном и необходимом техническом обслуживании вашего автомобиля с помощью Endurance 9.0051 Advantage TM — самый полный пакет автозащиты, доступный сегодня на рынке. С планом Endurance Advantage вы можете получать ежегодное регулярное техническое обслуживание, такое как до трех замен масла и фильтров, перестановка шин, проверка развала-схождения и многое другое — без дополнительных затрат для вас. У вас также будет доступ к нескольким другим специальным разовым услугам, таким как замена тормозных колодок/колодок, замена аккумулятора, техническое обслуживание системы охлаждения и многое другое, что даст вам еще больше страховки и экономии. Кроме того, каждый план Endurance также автоматически включает в себя круглосуточную помощь на дороге, помогающую вам быть спокойными, если вы когда-нибудь столкнетесь с ожидаемой поломкой в ​​дороге.

Новые и существующие клиенты Endurance также могут получить доступ к элитным преимуществам в течение всего года при покупке ЛЮБОГО плана Endurance. Просто выберите один из наших планов, которые разработаны в соответствии с вашими потребностями и бюджетом, заплатите небольшую плату за активацию и наслаждайтесь годовыми привилегиями, которые включают в себя такие вещи, как замена брелоков, скидки при столкновении и ремонт или замена шин.

Чтобы начать работу сегодня, запросите бесплатное предложение или позвоните нам напрямую по телефону 800-253-8203, чтобы поговорить напрямую с одним из наших представителей и узнать, как план защиты Endurance может помочь защитить ваш автомобиль. Вы также можете посетить наш Учебный центр, где вы найдете еще больше полезных и информативных статей по таким темам, как советы экспертов по автомобилям, рекомендации по техническому обслуживанию своими руками, руководства по покупке автомобилей и многое другое.

Коленчатый вал | История Вики | Fandom

Эта статья о механической части. Чтобы узнать о комиксе о старом ворчливом водителе автобуса, см. « Коленчатый вал» (комикс) . Чтобы узнать о хоккеисте по прозвищу «Коленчатый вал», см. Дуглас Мюррей (хоккей) .

File:Cshaft.gif

Коленчатый вал (красный), поршни (серые) в цилиндрах (синие) и маховик (черный)0064 кривошип — это часть двигателя, которая преобразует возвратно-поступательное линейное движение поршня во вращение. Для преобразования возвратно-поступательного движения во вращение коленчатый вал имеет «шатуны» или «шатунные шейки», дополнительные опорные поверхности, ось которых смещена относительно оси кривошипа, к которым крепятся «большие концы» шатунов каждого цилиндра.

Обычно соединяется с маховиком, чтобы уменьшить пульсацию, характерную для четырехтактного цикла, и иногда с крутильным или вибрационным демпфером на противоположном конце, чтобы уменьшить крутильные колебания, часто вызываемые по длине коленчатого вала самыми дальними цилиндрами с выходного конца, действующая на упругость металла при кручении.

Содержание

• 1 История
  • 1.1 Коленчатый вал
• 2 Дизайн
  • 2.1 Подшипники
  • 2.2 Ход поршня
  • 2.3 Конфигурация двигателя
  • 2.4 Балансировка двигателя
  • 2,5 Роторные двигатели
• 3 Строительство
  • 3.1 Ковка и литье
  • 3.2 Механическая обработка
  • 3.3 Усталостная прочность
  • 3.4 Закалка
  • 3.5 Противовесы
• 4 Нагрузка на коленчатые валы
• 5 Каталожные номера
• 6 См. также
• 7 Внешние ссылки

История[]

Самое раннее использование кривошипа в машине происходит в веялке с кривошипным приводом из Китая во времена династии Хань (202 г. до н.э. — 220 г. н.э.). ^[1] Кривошипный механизм впервые был использован в водяной мельнице поздней античности. Доказательства появляются на рельефе лесопилки конца III века из Иераполиса, Малая Азия. ^[2] Две лесопилки VI века, раскопанные в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания, работали с аналогичным механизмом. ^[2] В Китае кривошипно-шатунная машина появилась в 5 веке, а в 6 веке — кривошипно-шатунная машина с поршневым штоком. ^[3] В 9 веке неручной кривошип появляется в нескольких гидравлических машинах, описанных братьями Бану Муса в их Книге изобретательных устройств . ^[4] Эти кривошипы с автоматическим управлением появляются в нескольких устройствах, описанных в книге, два из которых имеют действие, близкое к действию коленчатого вала. Автоматическая рукоятка братьев Бану Муса не позволяла бы полностью вращаться, но потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы преобразовать ее в коленчатый вал. ^[5]

Устройство, показанное в каролингской рукописи начала 9 века Утрехтская псалтирь , представляет собой кривошипную рукоятку, используемую с вращающимся точильным камнем. ^[6] Ученые указывают на использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах в работе X века испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави (936–1013). ^[6]

Коленчатый вал[]

В 1206 году арабский изобретатель Аль-Джазари описал самый ранний из известных коленчатых валов, который он включил в свой двухцилиндровый насос с кривошипно-шатунным механизмом. Механизм Аль-Джазари состоял из колеса, приводившего в движение несколько шатунных шатунов. ^[7] В его водяном насосе также использовался первый известный кривошипно-ползунковый механизм.

[8]

Коленчатые валы были позже описаны Конрадом Кизером (ум. 1405), Франческо ди Джорджио (1439–1502), Леонардо да Винчи (1452–1519) и Таки ад-Дином, которые включили его в шести- цилиндрический насос в 1551 году. Голландский «фермер» Корнелис Корнелисзон ван Уитгест также описал коленчатый вал в 1592 году. Его ветряная лесопилка использовала коленчатый вал для преобразования кругового движения ветряной мельницы в возвратно-поступательное движение, приводящее в движение пилу. Корнелисун получил патент на коленчатый вал в 159 г.7.

Дизайн[]

Файл:Четырехтактный двигатель диаграмма.jpg

Компоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) выпускной распределительный вал, (I) впускной распределительный вал, (S) свеча зажигания, (V) клапаны, (P) поршень, (R) шатун, (C) коленчатый вал, (W) водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.

Большие двигатели обычно многоцилиндровые, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов зажигания, с более чем одним поршнем, прикрепленным к сложному коленчатому валу. Многие небольшие двигатели, например, используемые в мопедах или садовой технике, являются одноцилиндровыми и используют только один поршень, что упрощает конструкцию коленчатого вала. Этот двигатель также может быть построен без заклепочного шва.

Подшипники[]

Коленчатый вал имеет линейную ось, вокруг которой он вращается, как правило, с несколькими шейками, установленными на сменных подшипниках (основных подшипниках), удерживаемых в блоке цилиндров. Поскольку коленчатый вал испытывает большую боковую нагрузку от каждого цилиндра в многоцилиндровом двигателе, он должен поддерживаться несколькими такими подшипниками, а не только по одному на каждом конце. Это было фактором, повлиявшим на популярность двигателей V8 с их более короткими коленчатыми валами, а не рядных восьмицилиндровых двигателей. Длинные коленчатые валы последнего страдали от неприемлемого изгиба, когда конструкторы двигателей начали использовать более высокие степени сжатия и более высокие скорости вращения. По этой причине двигатели с высокими рабочими характеристиками часто имеют больше коренных подшипников, чем их собратья с более низкими характеристиками.

Ход поршня[]

Расстояние между осью кривошипа и осью коленчатого вала определяет величину хода поршня и, следовательно, рабочий объем двигателя. Распространенным способом увеличения крутящего момента двигателя на низких оборотах является увеличение хода поршня. Однако это также увеличивает возвратно-поступательную вибрацию, ограничивая возможности двигателя на высоких оборотах. В качестве компенсации это улучшает работу двигателя на низких оборотах, поскольку более длинный ход впуска через меньший клапан (клапаны) приводит к большей турбулентности и смешиванию всасываемого заряда. По этой причине даже такие высокоскоростные серийные двигатели, как современные двигатели Honda, классифицируются как «недостаточно квадратные» или длинноходные, поскольку ход поршня больше, чем диаметр отверстия цилиндра.

Конфигурация двигателя[]

Конфигурация и количество поршней по отношению друг к другу и кривошипу приводит к прямым, V-образным или плоским двигателям. Однако один и тот же базовый блок двигателя можно использовать с разными коленчатыми валами для изменения порядка зажигания; например, 90-градусная конфигурация двигателя V6, в прежние времена иногда получавшаяся за счет использования шести цилиндров двигателя V8 с тем, что в основном является укороченной версией коленчатого вала V8, создает двигатель с присущей ему пульсацией потока мощности из-за « отсутствуют» два цилиндра. Однако тот же двигатель можно заставить обеспечивать равномерно распределенные импульсы мощности, используя коленчатый вал с индивидуальным ходом кривошипа для каждого цилиндра, расположенным так, что поршни фактически сдвинуты по фазе на 120 градусов друг от друга, как в двигателе GM 3800. В то время как серийные двигатели V8 используют четыре оборота рукоятки с интервалом 90 градусов друг от друга, высокопроизводительные двигатели V8 часто используют «плоский» коленчатый вал с ходами, разнесенными на 180 градусов. Разницу можно услышать, поскольку коленчатые валы с плоской плоскостью приводят к тому, что двигатель имеет более плавный и высокий звук, чем звук с поперечной плоскостью (например, серия IRL IndyCar по сравнению с NASCAR Nextel Cup или Ferrari 355 по сравнению с Chevrolet Corvette). . См. основную статью о коленчатых валах с поперечной плоскостью.

Балансировка двигателя[]

Для некоторых двигателей необходимо предусмотреть противовесы для возвратно-поступательной массы каждого поршня и шатуна для улучшения балансировки двигателя. Обычно они отлиты как часть коленчатого вала, но иногда представляют собой детали с болтовым креплением. Хотя противовесы значительно увеличивают вес коленчатого вала, они обеспечивают более плавную работу двигателя и позволяют достигать более высоких оборотов.

Роторные двигатели[]

Во многих ранних авиационных двигателях (и некоторых в других применениях) коленчатый вал был прикреплен к планеру, а вместо этого вращались цилиндры, известная как конструкция роторного двигателя. Роторные двигатели, такие как двигатель Ванкеля, называются беспоршневыми роторными двигателями.

В двигателе Ванкеля, также называемом роторным двигателем, роторы приводят в движение эксцентриковый вал, который можно считать эквивалентом коленчатого вала в поршневом двигателе.

Строительство[]

File:Marine Crankshafts 8b03602r.jpg

Судовые коленчатые валы двигателей Continental, 1942 г.

Коленчатые валы могут быть монолитными (выполненными в виде одной детали) или собранными из нескольких частей. Наиболее распространены монолитные коленчатые валы, но в некоторых двигателях меньшего и большего размера используются сборные коленчатые валы.

Ковка и литье[]

Коленчатые валы могут быть выкованы из стального стержня, как правило, путем прокатки или отлиты из ковкой стали. Сегодня все больше и больше производителей склоняются к использованию кованых коленчатых валов из-за их меньшего веса, более компактных размеров и лучшего собственного демпфирования. Для кованых коленчатых валов в основном используются стали, микролегированные ванадием, так как эти стали могут охлаждаться на воздухе после достижения высокой прочности без дополнительной термической обработки, за исключением поверхностной закалки поверхностей подшипников. Низкое содержание легирующих элементов также делает материал более дешевым, чем высоколегированные стали. Также используются углеродистые стали, но они требуют дополнительной термической обработки для достижения желаемых свойств. Железные коленчатые валы сегодня в основном используются в более дешевых серийных двигателях (например, в дизельных двигателях Ford Focus), где нагрузки ниже. В некоторых двигателях также используются чугунные коленчатые валы для версий с низкой мощностью, в то время как в более дорогих версиях с высокой мощностью используется кованая сталь.

Механическая обработка[]

Коленчатые валы также могут быть изготовлены из заготовки, часто с использованием прутка из высококачественной стали, переплавленной в вакууме. Несмотря на то, что поток волокон (локальные неоднородности химического состава материала, возникающие при литье) не повторяет форму коленчатого вала (что нежелательно), обычно это не является проблемой, поскольку более качественные стали, которые обычно трудно поддаются ковке, могут использовал. Эти коленчатые валы, как правило, очень дороги из-за большого количества съема материала, который необходимо выполнять с использованием токарных и фрезерных станков, высокой стоимости материала и необходимой дополнительной термической обработки. Однако, поскольку не требуется дорогостоящего инструмента, этот метод производства позволяет производить небольшие партии коленчатых валов без больших затрат.

Усталостная прочность[]

Усталостная прочность коленчатых валов обычно увеличивается за счет использования радиуса на концах каждого коренного подшипника и шатунного подшипника. Сам радиус снижает напряжение в этих критических областях, но, поскольку радиусы в большинстве случаев завальцованы, это также оставляет на поверхности некоторое остаточное сжимающее напряжение, которое предотвращает образование трещин.

Закалка[]

В большинстве серийных коленчатых валов используется индукционная закалка поверхностей подшипников, поскольку этот метод дает хорошие результаты при низких затратах. Это также позволяет повторно шлифовать коленчатый вал без повторной закалки. Но коленчатые валы с высокими эксплуатационными характеристиками, в частности коленчатые валы из заготовок, вместо этого, как правило, используют азотирование. Азотирование является более медленным и, следовательно, более дорогостоящим, и, кроме того, оно предъявляет определенные требования к легирующим металлам в стали, чтобы иметь возможность создавать стабильные нитриды. Преимущество азотирования заключается в том, что его можно проводить при низких температурах, в результате получается очень твердая поверхность, и процесс оставит некоторое сжимающее остаточное напряжение на поверхности, что положительно сказывается на усталостных свойствах коленчатого вала. Низкая температура при обработке выгодна тем, что не оказывает негативного воздействия на сталь, такого как отжиг. Для коленчатых валов, которые работают на подшипниках качения, предпочтение отдается науглероживанию из-за высоких контактных напряжений по Герцу в таком применении. Подобно азотированию, науглероживание также оставляет на поверхности некоторые остаточные сжимающие напряжения.

Противовесы[]

В некоторых дорогих высокопроизводительных коленчатых валах также используются противовесы из тяжелого металла, чтобы сделать коленчатый вал более компактным. Используемый тяжелый металл чаще всего представляет собой сплав вольфрама, но также использовался обедненный уран. Более дешевым вариантом является использование свинца, но по сравнению с вольфрамом его плотность намного ниже.

Нагрузка на коленчатые валы[]

Вал подвергается воздействию различных сил, но обычно его необходимо анализировать в двух положениях. Во-первых, отказ может произойти в положении максимального изгиба; это может быть в центре кривошипа или на любом конце. В таком состоянии отказ происходит из-за изгиба, а давление в цилиндре максимальное. Во-вторых, кривошип может выйти из строя из-за скручивания, поэтому необходимо проверить шатун на сдвиг в положении максимального скручивания. Давление в этом положении является максимальным давлением, но лишь частью максимального давления. ==

Ссылки []

1. ↑ Н. Сивин (август 1968 г.), «Обзор: Наука и цивилизация в Китае Джозефа Нидхэма», Журнал азиатских исследований (Ассоциация азиатских исследований) 27 (4 ): 859-864 [862], http://www.jstor.org/stable/2051584
2. ↑ ^{2.0 2.1} Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф каменной пилорамы с водным приводом на саркофаге в Иераполисе и ее значение», Журнал римской археологии 20 : 138–163 (161)
3. ↑ Джозеф Нидхэм (1975), «История и человеческие ценности: китайский взгляд на мировую науку и технику», Philosophy and Social Action II (1-2): 1-33 [4], http:/ /citeseerx.