Коленчатый вал и его назначение

Search — Remove Shortcode

Поиск материалов

plg_search_jcomments

Войти

Регистрация

2. Главная
3. Техничка
4. Коленчатый вал и его назначение

Понедельник, 18 апреля 2016

• Подробно рассмотрим принцип работы коленчатого вала.

  Среди всех элементов конструкции двигателя внутреннего сгорания именно коленчатый вал считается наиболее важным и дорогостоящим. И это неудивительно, ведь довольно трудно найти более ответственный элемент, чем коленчатый вал. Именно данный элемент ответственен за процесс преобразования в крутящий момент возвратно-поступательного движения поршней.

  Восприятие переменных нагрузок, возникающих в результате действия сил давления газа, вращающихся и движущихся масс и их сил инерции – одна из важнейших задач, которая решается исключительно благодаря данному элементу конструкции.

  Коленчатый вал является цельным элементом конструкции, потому правильнее будет дать ему название “деталь”. Методы ковки стали либо литья чугуна – вот главные способы изготовления этой детали. Стоит отметить, что турбированные, а также дизельные силовые установки оснащаются коленчатыми валами из наиболее прочных видов стали, и они являются более надежными.

  Схема коленчатого вала.

  Рассмотрев конструкцию вала, можно увидеть, что эта деталь соединяет воедино шатунные(6) и коренные шейки(9), которые, в свою очередь, объединяются друг с другом при помощи щек(5). По количеству шеек коренные опережают шатунные на один элемент, а сам вал с подобной компоновкой называется “полноопорный”. В сравнении с шатунными шейками, коренные обладают большим диаметром. Противовес(4) является естественным продолжением щеки(5) в направлении, противоположном шатунной шейке. Основной задачей противовесов является создание условий для уравновешивания веса поршней и шатунов, что напрямую влияет на работу силовой установки, делая ее более плавной и размеренной.

  Между щеками находится шатунная шейка, и она носит название “колено”. Расположение колен напрямую зависит от нескольких факторов, среди которых: количество цилиндров, порядок их работы, расположение, а также тактность силовой установки. Уравновешенность мотора обеспечивается за счет положения колен. Кроме того, от данного фактора зависит равномерность воспламенения, изгибающие моменты и наименее возможные крутильные колебания.

  Шатунная шейка является важнейшей опорной поверхностью для шатунов. В V-образной силовой установке коленчатый вал создается при помощи специальных шатунных шеек удлиненной формы. На этих шейках и основывается пара шатунов правого и левого ряда цилиндров. На определенных валах таких двигателей спаренные шейки шатунов несколько сдвинуты друг против друга под углом в 18 градусов, за счет чего и обеспечивается равномерное воспламенение (данная технология более известна под названием Split-pin).

  Переход к щеке от шейки считается элементом, который наиболее подвержен нагрузкам среди всех элементов конструкции коленчатого вала. Чтобы добиться снижения концентрации напряжения, переход к щеке от шейки создается с определенным радиусом закругления, который также известен как галтель. За счет галтелей длина коленчатого вала способна увеличиваться, а чтобы уменьшить длину вала, эти галтели создают с углублением в шейку либо щеку.

  Подшипники скольжения – еще один важный элемент, ведь они обеспечивают вращение в шатунных шейках шатунов, а вала – в опорах. Роль подшипников выполняют специальные, произведенные из прочной стальной ленты разъемные вкладыши. На эту же ленту наносится антифрикционный слой. Но почему вкладыши не проворачиваются вокруг шейки? Все потому, что они надежно фиксируются в опоре благодаря наличию выступа. Чтобы недопустить лишних перемещений вала, применяется упорный подшипник скольжения. Этот подшипник устанавливается на крайней, либо средней шейке.

  Схема системы смазки.

  Шатунные и коренные шейки являются частью системы смазки двигателя, при этом сама смазка производится под давлением. Конструкцией предусмотрен подвод масла для смазки к каждой конкретной опоре коренной шейки, начинающийся от общей магистрали. В дальнейшем к шатунным шейкам масло переходит по каналам, расположенным в щеках.

  С коленчатого вала мощность отбирается с хвостовика, заднего конца, а к этому концу прикрепляется маховик. Спереди на конце вала (его также называют носком) имеются посадочные места, и на этих местах закрепляется звездочка (шестерня) привода распределительного вала, специальный гаситель крутильных колебаний (во многих, но не во всех конструкциях) и шкив привода вспомогательных агрегатов. Гаситель представляет собой 2 диска, которые крепятся друг к другу при помощи материала, обладающего высокой степенью упругости (резина, пружина и силиконовая жидкость). Благодаря данному упругому материалу происходит поглощение вибраций вала через внутреннее трение.

  Что такое коленчатый вал (коленвал) видео, лекция:

  Графическое видео о процессе работы коленвала:

  Как изготавливают коленчатый вал (видео):

Автор

Super User

Комментируют

Топ блоги

Новинки мирового автопрома 2016.

Две новые версии Grand Cherokee 2016

Управление автомобилем зимой.

Принцип работы термостата.

Volvo представила в Женеве свой универсал V90

Коленвал – это что? Устройство, назначение, принцип работы

Коленвал – это один из главных элементов двигателя. Он является частью кривошипно-шатунного механизма. Она имеет сложное устройство. Что собой представляет данный механизм? Давайте рассмотрим.

Устройство и назначение

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршня и преобразует их в механическую энергию. На этот механизм воздействуют силы вращения. Работает он постоянно под высокой нагрузкой. Поэтому, чтобы деталь не вышла преждевременно из строя, коленчатые валы изготавливают из качественных, высокопрочных чугунных сплавов. Затем все детали закаляются током высокой частоты. Различают валы с двойным противовесом или вовсе без противовеса. Располагается колневал двигателя непосредственно в корпусе мотора. Что касается конструкции, то она в целом зависит от двигателя. Несмотря на некоторые различия, в конструкциях есть очень много общего. Коленвал — это комплекс из нескольких деталей. В качестве опоры для этой конструкции используются коренные шейки – чаще встречаются модели с четырьмя шейками, но также есть и трехопорные. В шестицилиндровых моторах установлены валы, где таких опор 7. Для того чтобы коленчатый вал был уравновешен, применяют противовесы. Если цилиндры имеют небольшой диаметр, тогда используют одинарные противовесы. За счет этих деталей обеспечивается максимально плавная работа силового агрегата.

Вспомогательные механизмы

Итак, зная, для чего предназначен коленвал двигателя и какие силы воздействуют на него во время работы, можно понять, почему сопряжения между щеками и шатунными шейками немного закруглены. Это позволяет предотвратить преждевременные разрушения. Между щек расположена шатунная рейка. Механики, которые обслуживают двигатели, называют ее «коленом». Она предназначена для того, чтобы обеспечивалось равномерное воспламенение, чтобы работа двигателя была максимально уравновешенной, чтобы на вал действовали минимальные крутильные и изгибающие силы. Коленвал это – деталь, работающая при высоких оборотах. Вращение шатунов и самого вала на опорах обеспечивается за счет подшипников скольжения. Установлены упорные элементы на крайней или средней коренной шейке. В задачи этого подшипника входит предотвращение осевых смещений и перемещение механизма. Если учесть, сколько деталей должны слаженно и четко работать в одном механизме, нетрудно сказать, что в процессе производства коленчатый вал тщательно балансируется. Но иногда удается обнаружить и разбалансируемые детали. В продажу такие изделия не поступают.

Работа коленчатого вала изнутри

Принцип работы в целом простой. Когда поршень максимально удален, щеки и шатун коленчатого вала выстраиваются в одну линию. В этот момент в камерах сгорания воспламеняется топливо и выделяются газы, которые двигают поршень к коленчатому валу. С поршнем движется и шатун, головка которого проворачивает коленчатый вал. Когда последний развернется, шейка шатуна движется вверх и с ней перемещается поршень.

Система смазки

Важную роль играет смазка. Коленвал – это деталь вращения, а значит, он будет испытывать трение. От общей смазочной магистрали к опорам шеек обеспечен подвод смазки. Затем по каналам в щеках масло попадется и к шейкам шатунов. Смазка значительно повышает износостойкость всех деталей вала.

Неисправности

В силу высоких нагрузок данный механизм выходит из строя. Среди типовых неисправностей можно выделить ускоренный износ шеек. Он связан с проблемами в блоке цилиндров. Также нередко случаются задиры на поверхностях шеек. Это случается из-за неудовлетворительной циркуляции или отсутствия смазки, либо в связи с нарушением температурных режимов. Царапины на поверхностях шеек можно видеть особенно часто. Необходимо различать просто царапины и трещины, которые образуются вследствие усталости металла. Нередко случаются биения и прогиб детали. Это особенно актуально для двигателей высокооборотистых автомобилей. Еще одна типовая неисправность – отклонение шеек от их заводского размера. Но это более естественный процесс, чем все остальные. Нужно учитывать, что размеры коленвала имеют допуск не более 0,02 миллиметров. Любое несоответствие устраняется проточкой на специализированном оборудовании.

Как выполнить замену?

Конечно, при некоторых видах неисправностей можно обойтись ремонтом – шлифовкой либо проточкой. Но иногда восстановить вал не получается. В таком случае можно заменить старый механизм на новый. Кстати, в двигателе это наиболее дорогая составляющая. Особенно в дизельных силовых агрегатах.Прежде чем будет выполнена замена коленвала, проверяются осевые люфты. Это упростит подбор осевых вкладышей. Необходимо найти метки на вкладыше и блоке цилиндров. Они указывают направление установки крышек коренных подшипников. Все детали, которые мешают демонтировать вал, необходимо также снять. В руководствах по ремонту процесс демонтажа описывается по-разному, так как есть 8-ми и 16-клапанные двигатели, с рядной или V-образной системой расположения цилиндров. Затем необходимо установить новый коленчатый вал на место старого – нужно строго соблюдать инструкции производителя автомобиля и не перепутать положение коленвала. Ввиду высокой ответственности все работы нужно производить в специализированном сервисе.

Итак, мы выяснили устройство, назначение и принцип работы коленчатого вала автомобиля.

устройство и применение ⚡ MAHINA

Содержание:

1. Что такое коленчатый вал?

2. Как работает коленчатый вал в двигателе автомобиля?

3. Устройство коленчатого вала

4. Производство и материалы, из которых изготовлен коленчатый вал

5. Основные неисправности коленчатого вала и их причины

6. Ремонт коленвала: цена вопроса

7. Обслуживание: как сохранить свой коленвал?

Особенности обслуживания и ремонта коленвала авто

Коленчатый вал двигателя – это крайне важный элемент кривошипно-шатунной системы. Деталь отвечает за преобразование энергии, выделяющейся во время сгорания топлива, в движущую силу автомобиля.

Что необходимо знать о коленвале?

Такой элемент преобразовывает движение поршней ДВС в крутящий момент, передающийся посредством трансмиссии колесам машины. Потому при выборе нового элемента следует обращать внимание на размер кривошипа. Такую информацию можно найти, к примеру, в описании к детали.

Применение коленчатых валов с большим радиусом кривошипа приведет к более глубокому поршневому ходу, на который не рассчитан цилиндр. Меньший размер кривошипной части даст возможность увеличить мощность мотора. Это обусловлено повышением скорости вращения детали во время работы ДВС.

Как работает коленчатый вал?

Принцип работы коленвала следующий:

• После сгорания топлива в цилиндре образуется высокое давление из-за значительного количества образовавшегося газа. Данное усилие выталкивает поршневую головку.

• Поршень соединен с шатуном. Последний же передает усилие шатунной шейке.

• Кривошип, ввиду наличия эксцентриситета под действием шатуна, начинает вращать коленвал.

Схема работы данной детали напоминает кручение педалей велосипеда. Когда один кривошип достигает мертвой точки, его выталкивает вверх другой, находящийся в верхней позиции, что делает коленчатый вал бесперебойным источником крутящего усилия.

На одном из концов рассматриваемого элемента крепится маховик. К нему прижимается диск сцепления. Таким образом сила крутящего момента передается коробке передач, а затем колесам авто. Маховик выполняется массивным. Это помогает поддерживать равномерность оборотов между фазами хода поршневой головки.

На другом конце кривошипного элемента находится шестерня под ремень ГРМ. Последний предназначен для передачи вращательного усилия распредвалу, управляющему работой механизма газораспределительной системы. Зачастую привод ГРМ передает вращательный момент водяной помпе, вспомогательным механизмам (к примеру, шкиву генератора, насоса ГУР, кондиционера).

Каково назначение и устройство коленчатого вала двигателя?

Разные модели этих элементов обладают индивидуальными особенностями. Но в общем конструкция такой детали остается одинаковой и состоит из:

1. Носка, посадочного места под шестеренку привода распредвала.

2. Коренных шеек – служат средством опоры коленвала при монтаже в картер ДВС.

   Свободное кручение обеспечивается подшипниками.

3. Шатунных шеек – расположены вдоль основной оси с небольшим смещением относительно нее. К каждому ошейку может крепиться 1 или 2 шатуна (например, в V-образных моторах).

4. Противовесов – как уже было сказано, данные составляющие обеспечивают плавность хода кривошипного изделия. Также маховик препятствует образованию деформаций на теле коленвала. Интересующимся, для чего предназначены и как устроены коленчатые валы, следует помнить, что малейший изгиб на теле элемента может привести к клину двигателя.

5. Щеки – служат средством соединения шатунных и коренных ошейков. Эти составляющие исполняют роль дополнительного противовеса. При увеличении высоты щек растет величина крутящего момента.

Монтируется кривошипный вал в картере мотора посредством коренных подшипников. Они фиксируются сверху крышками. Смещению коленчатого элемента по основной оси препятствуют упорные кольца.

В месте установки хвостовика и носка картер ДВС оснащен сальниками.

Типы коленчатых валов

Эти детали бывают полноопорными и неполноопорными. В первых шатунных шеек на 1 меньше, чем коренных. При этом они чередуются между собой. Неполноопорные варианты отличаются большим числом шатунных шеек (иногда смещенных по обеим сторонам щеки).

Процедура производства коленвалов

Ввиду воздействия высоких нагрузок такие детали изготавливают из высокопрочных материалов (чугуна либо стали). Тело кривошипного изделия выполняется в монолитном варианте. Среди видов производства коленчатых валов выделяют методы точения, ковки, литья.

При изготовлении деталей КШМ важно расположение волокон применяемого материала. Чтобы сохранить правильное волоконное строение, применяют гибочные ручьи. После формирования заготовку очищают от окалины (способом травления либо посредством дробометной машины), поддают термической обработке.

Желающим узнать, из чего состоит сырье для производства коленвалов, нужно понимать, что состав сплавов зависит от класса, типа машины. Например, в:

1. Моделях серийного выпуска – устанавливают чугунные детали, выполненные литейным методом. Такая технология отличается дешевизной.

2. Спорткарах – применяют стальные кованые элементы. Такие изделия имеют преимуществами в размере, прочности, весе.

3. Премиум-авто – устанавливают детали, выточенные из цельной заготовки. Эти элементы отличаются долговечностью, надежностью, износостойкостью.

В ходе производства коленвалы балансируют, проверяют чистоту их поверхности. От этого зависит корректность работы изделия.

Наиболее распространенные неисправности кривошипных валов

Самой распространенной проблемой считается износ шатунных шеек коленчатой детали. Эта неисправность появляется ввиду длительного трения частей КШМ между собой. Предупредить такое затруднение невозможно. Другие основные неисправности:

1. Появление задиров. Причина – недостаточное количество смазки. Из-за этого подшипник частично прилипает к шейке коленчатого вала, ввиду чего на теле кривошипного изделия образуются повреждения.

2. Деформирование вследствие гидроудара. Такое происходит при попадании в цилиндр жидкости, которую поршневая головка не может сжать.

3. Разрушение ввиду недостаточной затяжки болта, фиксирующего шкив привода навесных механизмов.

Также проблемы возникают при несвоевременном или неправильном обслуживании элемента.

Стоимость ремонта коленвала, виды ремонтных услуг

Чтобы починить деталь, придется разобрать мотор. Такая операция требует определенного опыта, умений, а также наличия необходимого инструмента. Методы починки основных неисправностей коленчатого вала:

• Износ, задиры устраняют шлифовкой. Цена зависит от сложности процедуры восстановления, необходимости выполнения балансировки. Последнюю операцию рекомендуется осуществлять, чтобы предупредить вибрацию отремонтированного элемента в ходе работы.

• Деформации устраняются выравниванием кривошипного изделия. Далеко не все мастера берутся за такое, потому и стоимость услуги достаточно высока.

• Попадание в цилиндр жидкости устраняется путем определения источника проблемы. Может понадобиться замена связанных с КШМ систем.

Если старый коленвал потрескался, придется купить новый. Следует выбирать оригинал или модель-аналог. Последний вариант поможет сэкономить, но аналоговые детали иногда сильно уступают в качестве оригинальным.

Как правильно обслуживать коленчатый вал?

Чтобы проверить состояние детали, нужно разобрать двигатель автомобиля. Предварительно лучше ознакомиться со схемой коленвала в инструкции производителя. Техобслуживание включает:

• промывку элемента бензином;

• визуальный осмотр поверхности изделия, сальников, маховика, подшипников;

• прочистку масляных каналов;

• проверку состояния резиновых уплотнителей.

После выполнения всех процедур и обратного монтажа кривошипный элемент необходимо прокрутить. В случае корректной установки ход будет плавным.

Устройство и функция коленчатого вала · Technipedia · Motorservice

Настройки

Вернуться к поиску

Информация о продукте

Как работает коленчатый вал? Как устроен коленчатый вал? Что такое сопротивление кручению? Из какого материала делают коленчатые валы и какими свойствами они должны обладать? Эта статья дает вам ответы.

Функция коленчатого вала

Коленчатый вал преобразует силу, возникающую при сгорании в двигателе, во вращательное движение. Линейное движение поршней вверх и вниз преобразуется в крутящий момент шатуном и затем передается на маховик.

Строительство и недвижимость

Чтобы выдерживать большие нагрузки, коленчатые валы имеют закаленную поверхность и прочный сердечник. Поэтому коленчатые валы часто изготавливают из кованой стали. Непрерывный слой зерна позволяет достичь высокого сопротивления кручению. Позиции подшипников на коленчатом валу закалены, что делает их более устойчивыми к износу.

Ключевые слова :

подшипник распределительного вала , шатунный подшипник

Группа товаров :

Кривошипный механизм

видео

Структура и функция коленчатого вала (3D-анимация)

Группы продуктов на ms-motorservice.

com

Это также может вас заинтересовать

Информация по диагностике

Повреждение коленчатых валов

причины и их предотвращение

Каковы наиболее частые причины поломки коленчатого вала? Как правильно установить коленчатый вал, чтобы не повредить его? Здесь вы можете узнать, как осуществляется установка пошагово…

Только для технического персонала. Все содержимое, включая изображения и диаграммы, может быть изменено. Для назначения и замены обратитесь к текущим каталогам или системам, основанным на TecAlliance.

Использование файлов cookie и защита данных

Motorservice Group использует файлы cookie, сохраненные на вашем устройстве, для оптимизации и постоянного улучшения своих веб-сайтов, а также для статистических целей. Дополнительную информацию об использовании нами файлов cookie можно найти здесь, а также информацию о нашей публикации и уведомление о защите данных.

Нажав «ОК», вы подтверждаете, что приняли к сведению информацию о файлах cookie, заявлении о защите данных и деталях публикации. Вы также можете в любое время изменить настройки файлов cookie для этого веб-сайта.

Настройки конфиденциальности

Мы придаем большое значение прозрачной информации, касающейся всех аспектов защиты данных. Наш веб-сайт содержит подробную информацию о настройках, которые вы можете выбрать, и о том, какое влияние оказывают эти настройки. Вы можете изменить выбранные настройки в любое время. Независимо от того, какой выбор вы выберете, мы не будем делать никаких выводов о вас как о личности (за исключением случаев, когда вы явно указали свои данные). Для получения информации об удалении файлов cookie обратитесь к функции справки в вашем браузере. Вы можете узнать больше в заявлении о защите данных.

Измените настройки конфиденциальности, нажав на соответствующие кнопки

• Необходимый
• Удобство
• Статистика

Необходимый

Файлы cookie, необходимые для системы, обеспечивают правильную работу веб-сайта. Без этих файлов cookie могут возникнуть сбои или сообщения об ошибках.

Этот веб-сайт будет:

• Сохранение файлов cookie, необходимых системе
• Сохранение настроек, которые вы делаете на этом веб-сайте

Этот сайт никогда не будет делать следующее без вашего согласия:

• Сохраните ваши настройки, такие как выбор языка или баннер cookie, чтобы вам не пришлось повторять их в будущем.
• Анонимно оценивайте посещения и делайте выводы, которые помогут нам оптимизировать наш веб-сайт.
• Сделать выводы о вас как о личности (за исключением случаев, когда вы явно указали свои данные, например, в контактных формах)

Удобство

Эти файлы cookie упрощают использование веб-сайта и сохраняют настройки, например, чтобы вам не приходилось повторять их каждый раз, когда вы посещаете сайт.

Этот веб-сайт будет:

• Сохранение файлов cookie, необходимых системе
• Сохранение ваших настроек, таких как выбор языка или баннер с файлами cookie, чтобы вам не пришлось повторять их в будущем.

Этот сайт никогда не будет делать следующее без вашего согласия:

• Оценивайте посещения анонимно и делайте выводы, которые помогут нам оптимизировать наш веб-сайт.
• Сделать выводы о вас как о личности (за исключением случаев, когда вы явно указали свои данные, например, в контактных формах)

Конечно, мы всегда будем соблюдать настройку «не отслеживать» (DNT) в вашем браузере. В этом случае файлы cookie для отслеживания не устанавливаются и функции отслеживания не загружаются.

Типы, функции и примеры — StudiousGuy

Коленчатый вал — это механическая деталь, которая используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение. Это вращательное движение далее достигает маховика и создает необходимый крутящий момент, необходимый для его работы. Он соединен с поршнем с помощью шатуна. Коленчатый вал является важной частью системы передачи мощности двигателя и в основном используется для привода различных частей машины, таких как распределительный вал, вентилятор радиатора и т. д. Коленчатый вал отвечает за передачу движения на распределительный вал, который в очередь управляет открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов двигателя. Коленчатый механизм обычно состоит из кривошипа и шатунов, прикрепленных к шатунам. Коленчатый вал вращается с высокой скоростью; следовательно, на него действует центробежная сила. Кроме того, поршень и шатун оказывают значительное воздействие на его поверхность.

Указатель статей (щелкните, чтобы перейти)

Конструкция коленчатого вала

Коленчатый вал обычно изготавливается из чугуна. Обычно процесс литья используется для изготовления рамы коленчатого вала. Коленчатый вал должен быть легким и обладать высокой прочностью на растяжение, поэтому некоторые коленчатые валы также изготавливаются методом штамповки стали. Для этого стальной блок нагревают до красна. Позже эту кованую сталь выдерживают под высоким давлением, чтобы придать ей желаемую форму. Коленчатые валы также подвергаются поверхностной закалке и термообработке для повышения прочности и снижения скорости износа. Наиболее предпочтительные процессы термической обработки включают азотирование, науглероживание, хромирование и т. д. Азотированная сталь, хромованадиевая сталь, никелевая сталь, никель-хромовая сталь, никельхромованадиевая сталь или другая легированная сталь являются материалами, которые обычно предпочтительны для изготовления. коленчатый вал.

Детали коленчатого вала

Коленчатый вал состоит из восьми важных частей, как указано ниже:

1. Коренные шейки

Шейки — это часть коленчатого вала, которая удерживает его прикрепленным к блоку двигателя. Шейки коленчатого вала расположены по прямой, т. е. расположены линейно друг к другу.

2. Шатун

Шатун или шатун — это часть коленчатого вала, которая помогает шатуну оставаться прочно прикрепленным к коленчатому валу. Шатун имеет цилиндрическую форму. Основная цель шатунной шейки — передать вращающее усилие на больший конец шатуна с максимальной эффективностью.

3.

Кривошип

Кривошип также известен как перемычка или перемычка кривошипа. Шестерня кривошипа является одной из наиболее важных частей коленчатого вала. Основная цель кривошипа или щеки кривошипа — соединить коленчатый вал с коренными шейками подшипников. Перемычка кривошипа расположена напротив шейки кривошипа.

4. Груз кривошипа

Другое название веса кривошипа — балансировочный груз. Как следует из названия, он используется для балансировки коленчатого вала. Грузы кривошипа установлены на щеке кривошипа. Они имеют тенденцию прикладывать силу равной величины в противоположном направлении, чтобы нейтрализовать или уравновесить приложенную вращающую силу. Грузы кривошипа обычно улучшают стабильность системы, тем самым обеспечивая плавную работу системы при высоких оборотах в минуту (об/мин).

5. Масляный канал

Маслопровод коленчатого вала пропускает масло от коренных шеек к шатунным подшипникам для надлежащей смазки. Для смазки в шейке кривошипа просверлены отверстия. Когда шатунная шейка движется вверх, шатуны имеют тенденцию двигаться вниз, что позволяет маслу попасть между шейкой и подшипником.

6. Упорные шайбы

Упорные шайбы используются для предотвращения смещения коленчатого вала по длине. Они необходимы для сохранения зазора между двумя частями коленчатого вала и устанавливаются между шейкой и седлом коленчатого вала. Ранее в коленчатом механизме использовались упорные шайбы отдельно; однако в современных двигателях используются распределительные валы, в которых упорные шайбы встроены как часть основного подшипника.

7. Фланец крепления маховика

Коленчатый вал крепится к маховику с помощью фланцев. Диаметр коленчатого вала со стороны маховика больше, чем на другом конце, что позволяет легко устанавливать маховик на фланец.

8. Сальники 

Масло, заливаемое в отверстия, просверленные в шейке кривошипа, разливается или вытекает из обоих концов картера. Чтобы предотвратить эту утечку с торцов, используются сальники. К переднему и заднему концам шатуна прикреплены два сальника, указанные ниже:

1. Передний сальник

Передний сальник устанавливается за шкивом и распределительным механизмом. Выход из строя передних масляных уплотнений является сравнительно менее разрушительным и его легко отследить.

2. Задний сальник

Задний сальник устанавливается в коренных шейках и маховиках. Сальники удерживаются на месте с помощью крышки, плотно удерживаемой между коленчатым валом с помощью пружины, известной как стягивающая пружина. Разрушения, вызванные выходом из строя заднего сальника, труднодоступны и ремонтируемы.

Работа коленчатого вала

Передний конец коленчатого вала прикреплен к шестерне, звездочке, шкиву и гасителю вибрации. Шестерня или звездочка используются для привода распределительного вала. Шкив, прикрепленный к поверхности коленчатого вала, отвечает за приведение в действие водяного насоса, вентилятора двигателя или генератора переменного тока. Назначение гасителя вибрации, соединенного с коленчатым валом, состоит в том, чтобы ослабить ненужный поворот кривошипа и подавить вибрации в двигателе. К заднему концу коленчатого вала крепится маховик и сальник. Маховик помогает коленчатому валу постоянно вращаться с постоянной скоростью, а сальник предотвращает проливание и утечку масла. Чтобы избежать дальнейших вибраций в системе, коленчатый вал и маховик необходимо отбалансировать по отдельности. Это помогает улучшить и поддерживать исправность машины и снизить риск повреждения или отказа двигателя.

Типы коленчатого вала

1. Цельный коленчатый вал

Как следует из самого названия, цельный коленчатый вал состоит из цельного куска материала. Эти типы коленчатых валов обычно используются в многоцилиндровых двигателях и совместимы с двигателями, работающими как на умеренных, так и на высоких оборотах. Конец шатуна цельного коленчатого вала состоит из двух частей. Цельные коленчатые валы способны выдерживать нагрузки при обжиге и цилиндрические напряжения, возникающие в основном из-за перекоса коренных подшипников или из-за осевых и крутильных колебаний.

2. Сборный коленчатый вал

В сборном коленчатом вале все компоненты коленчатого вала изготавливаются и изготавливаются отдельно с помощью нескольких отдельных частей материалов. Например, шейки кривошипа, шатунные шейки и шейки обрабатываются отдельно. Затем эти детали нагревают и искусственно соединяют вместе. Поскольку подогнанные детали имеют тенденцию остывать, они уменьшаются в размерах и образуют плотное сцепление друг с другом. Большой конец шатуна составного коленчатого вала выполнен из цельного куска элемента.

3. Коленчатые валы полуфабрикатов

В коленчатых валах полуфабрикатов все части коленчатого вала не собираются вместе, вместо этого некоторые части выкованы и сконструированы как единое целое. Например, шейка коленчатого вала и общие подшипники коленчатого вала выкованы, имеют форму и полностью собраны вместе. Эти типы коленчатых валов обычно используются в дизельных двигателях, используемых в качестве главного двигателя корабля.

4. Кованые коленчатые валы

Кованые коленчатые валы производятся с помощью процесса ковки. Здесь выковывается цельный кусок или блок металла, которому придается форма коленчатого вала. Сборка частей коленчатого вала с помощью таких процессов, как сварка, не требуется. Кованые распределительные валы обычно используются для двигателей, работающих на средних оборотах, таких как генератор. Для тяжелых и громоздких двигателей, таких как двухтактный двигатель, ковочный процесс изготовления коленчатых валов не является предпочтительным. Кованые коленчатые валы сравнительно прочнее литых коленчатых валов. Для повышения прочности кованых коленчатых валов используется процесс индукционной закалки.

5. Сварные коленчатые валы

В сварных коленчатых валах все части коленчатого вала, такие как щека кривошипа, шейки и т. д., изготавливаются отдельно, а затем свариваются вместе. Сварные коленчатые валы прочнее по сравнению с другими типами коленчатых валов, но стоимость производства довольно высока, поэтому эти типы коленчатых валов не являются предпочтительными для общего применения.

 

6. Литые коленчатые валы

Литые коленчатые валы изготавливаются литьем из ковкого чугуна. Литые коленчатые валы наиболее часто используются в дизельных и бензиновых двигателях, поскольку они просты в изготовлении и дешевле других типов коленчатых валов. Литой коленчатый вал часто подвергают термической обработке для повышения его прочности на растяжение и снижения скорости износа, тем самым увеличивая срок службы двигателя.

7. Заготовки коленчатых валов

Заготовки коленчатых валов изготовлены из легированной стали 4340, которая обычно состоит из никеля, хрома, алюминия и молибдена. Заготовочные коленчатые валы выгодны тем, что они имеют наименьшее время обработки и способны передавать максимальную мощность на нагрузку. Также такие типы коленчатых валов требуют минимальной балансировки.

Примеры коленчатого вала

1. Дизельные двигатели

Коленчатый вал дизельного двигателя обычно изготавливается ковкой из легированной стали. Для этого сталь сначала нагревают до достаточно высокой температуры и формуют с помощью ковочного штампа. Дизельные двигатели обычно имеют более длинный ход, чем диаметр отверстия, поэтому коленчатые валы, используемые в дизельных двигателях, сравнительно больше. Коленчатые валы из заготовок также можно использовать для улучшения характеристик дизельного двигателя, поскольку они прочнее других типов коленчатых валов.

2. Электрические генераторы

Электрические генераторы — еще один пример машин, используемых в повседневной жизни, в которых используется коленчатый вал. Возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное с помощью коленчатого вала. Вращательное движение также используется для привода маховика. Полученная мощность затем используется для перемещения генератора переменного тока по круговой траектории, что позволяет преобразовывать механическую энергию в электрическую. Генерируемая выходная энергия может храниться или использоваться для привода различных электроприборов.

3. Двигатели внутреннего сгорания

Коленчатый вал является основой работы двигателей внутреннего сгорания. Он установлен в блоке двигателя. Коленчатый вал соединен с поршнями при помощи шатунов. Основная цель коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания — преобразовать прямолинейное движение поршня во вращательное движение, тем самым обеспечивая прямую связь мощности с высокими динамическими нагрузками.

4. Ведущие распределительные валы

Одним из основных применений коленчатого вала является привод распределительного вала. Коленчатый вал используется для передачи энергии распределительному валу с помощью механизма цепной передачи или механизма ременной передачи. Механические части распределительного вала и коленчатого вала обычно используются в комбинации. Скорость системы, содержащей как распределительный вал, так и коленчатый вал, поддерживается таким образом, что распределительный вал вращается один раз за каждые два оборота коленчатого вала.

5. Передача мощности на части двигателя

Коленчатый вал в основном предназначен для передачи мощности на различные части системы двигателя, такие как синхронизация клапанов, компрессор кондиционера, топливный насос, водяной насос, генератор переменного тока и многие другие.

6. Мотоциклы

Коленчатый вал является важной частью двигателя мотоцикла. Он используется для обеспечения движущей силы, необходимой для перемещения различных частей двигателя, а также для контроля и минимизации вибраций двигателя. Коленчатый вал, используемый в мотоциклах, может быть литым или кованым. Для гоночных велосипедов коленчатый вал изготавливается из легких материалов, таких как алюминий, титан, сплав алюминия и стали и т. д. Материал, используемый для изготовления коленчатого вала мотоцикла, должен иметь плотную массу и должен превосходить по качеству уменьшить вибрации.

Насос и коленчатый вал. Книга знаний об изобретательных механических устройствах

Введение

Четвертая машина для подъема воды представляет собой насос, основанный на ползунково-кривошипном механизме. Более подробное объяснение кривошипа, его истории и того, чем он интересен, последует. Поскольку рисунок аль-Джазари труден для понимания, я представлю исправленный рисунок доктора Дональда Р. Хилла, переводчика и аннотатора книг. Это хорошая возможность написать несколько слов о Хилле, который сыграл важную роль в донесении до нас этой книги и в понимании аль-Джазари и его важности для истории инженерии.

Машина для подъема воды из бассейна, Библиотека Честера Битти в Дублине, вероятно, 15 век из Ирана или Ирака

Дональд Рутледж Хилл (1922-1994)

Хилл родился в Лондоне. Он присоединился к инженерному подразделению английской армии во время Второй мировой войны, пока не был ранен в бою в Италии. Вернувшись в Англию, он изучал инженерное дело в Лондонском университете, получив диплом инженера в 1949 году. Позже он работал в Иракской нефтяной компании в Ливане, Сирии и Катаре. Хилл был одарен языками, и до прибытия на Ближний Восток он уже свободно говорил на французском, немецком, испанском и итальянском языках. Этот шаг позволил ему добавить разговорный арабский язык, а также освоить литературный арабский язык. В 19В 64 г. он получил степень магистра истории ислама, а в 1970 г. — докторскую степень. из Лондонского университета. Его впечатляющие достижения являются результатом уникального сочетания инженерных знаний и владения арабским языком, а также ориентализма в его лучших проявлениях, изучения арабской культуры, а не романтического восприятия или контраста с Западом. Его основным вкладом являются переводы «Книги знаний об изобретательных механических устройствах» аль-Джазари, что является единственной целью этого блога. Он также перевел «Бану Муса» упоминается здесь неоднократно, а «О конструкции водяных часов» приписывается Архимеду. Его вклад намного превышает традиционную роль переводчика и включает в себя аннотации, рисунки и написание нескольких книг по истории инженерии и технологии, которые помогли вернуть технологию в золотой век ислама на ее надлежащее место.

Как это работает?

Техническое пояснение, как всегда, будет выделено синим цветом, поэтому те, кому не интересны Крэнки (Вы сериал? Без Крэнков у нас не было бы ни локомотивов, ни вагонов!) или зубчатых колес, могут пропустить эти биты

Бык в верхней комнате вращает систему. Если вы запутались после бутафорской коровы, в предыдущем посте это реальное животное, и без него помпа работать не будет. Часть шестерен и преобразование вращательного движения в линейное сложно понять (для меня и других), и похоже, что рисунок аль-Джазари ошибочен. Я привожу рядом оригинальную иллюстрацию аль-Джазари и рисунок Хилла и добавляю подписи.

Комбинированный рисунок, аль-Джазари и высота

Бык в верхней комнате вращает горизонтальное зубчатое колесо, которое, в свою очередь, вращает вертикальное зубчатое колесо, очень похоже на классическую сакию, уже описанную здесь. Отличие состоит в том, что вертикальное зубчатое колесо прикреплено к кривошипу. Мы встречали этот механизм в водяном колесном насосе, где он преобразовывал круговое движение в прямолинейное и, возможно, наоборот. Это важный компонент в двигателях и насосах и по сей день. Это анимация насоса, и вы можете ясно видеть кривошипно-ползунковый механизм:

Легко видеть, что когда колесо вращается, кривошип перемещается внутри паза, и, поскольку ковш закреплен на оси, он будет поднимать воду и опорожнять их позже. На рисунке аль-Джазари (в отличие от текста, который вполне понятен) кажется, что вертикальное зубчатое колесо находится под углом 900, а кривошип находится под нечетным углом относительно паза. Рисунок Хилла исправляет все эти проблемы и хорошо объясняет, как это работает. Большие двигатели обычно многоцилиндровые, чтобы уменьшить пульсации от отдельных тактов зажигания, с более чем одним поршнем, прикрепленным к сложному коленчатому валу:

Плоский коленчатый вал (красный), поршни (серые) в цилиндрах (синие) и маховик (черный)

Коленчатый вал

Многие интернет-сайты считают кривошип изобретением аль-Джазари, например здесь:

«В 1206 году аль-Джазари изобрел ранний коленчатый вал, который он включил в свой двухцилиндровый насос с кривошипно-шатунным механизмом. Подобно современному коленчатому валу, устройство аль-Джазари состояло из колеса, приводившего в движение несколько шатунных шатунов, причем колесо двигалось по кругу, а шатуны двигались вперед и назад по прямой линии. Коленчатый вал, описанный аль-Джазари, преобразует непрерывное вращательное движение в линейное возвратно-поступательное движение и занимает центральное место в современных типах машин, таких как паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания и автоматическое управление.

Прежде чем я немного расскажу об эволюции рукоятки, важно отметить, что концепция индивидуального изобретателя в большинстве случаев чрезмерно романтизирована. Это ненормально, когда у нас есть определенный изобретатель, и тем более для средневековья или до него. Возьмем, к примеру, Джеймса Уатта, который изобрел паровую машину в 1769 году и выдал на нее патент. В нескольких детских книгах говорится, что идея парового двигателя пришла ему в голову в возрасте 12 лет, когда юный Джеймс сидел на кухне со своей тетей, уставившись на чайник. Вода кипела так сильно, что крышка чайника начала подпрыгивать. Это просто неправда. Уатт изобрел паровую машину, ремонтируя паровую машину Ньюкомена для Университета Глазго. Этот двигатель был изобретен в 1712 году и имел большое значение. Более 100 таких двигателей были установлены в качестве водяных насосов на шахтах Англии и Уэльса. Также двигатель Ньюкомена не первая паровая машина, и есть предшественники от 16 ^-й и 17 ^-й вв. Не поймите меня неправильно, Джеймс Уатт вполне достоин своей славы, его усовершенствования (отдельный паровой конденсатор, а затем и двигатель двойного действия) были очень значительны, и промышленная революция, к лучшему или к худшему, является следствием усовершенствований. по Ватт.

Электрическую лампочку изобрел Эдисон, а самолет изобрели братья Райт, но их история мало чем отличается от истории Джеймса Уатта. Не умаляя их бессильного вклада, их изобретения, как и паровая машина Уатта, являются звеном длинной цепи.

Ручные рукоятки появились в Китае во времена династии Хань (202 г. до н.э. – 220 г. н.э.), и мы находим керамические модели в гробницах того периода. Однако потенциал кривошипа по преобразованию кругового движения в возвратно-поступательное, похоже, так и не был полностью реализован в Китае.