В эту группу входят коленчатый вал, противовесы, маховик, распределительная шестерня, шкив, узел осевой фиксации вала, уплотняющие устройства (рис.8.). Коленчатый вал воспринимает усилия со стороны шатунов и трансформирует их в крутящий момент, который используется потребителем.
1 — коренная шейка; 2 — шатунная шейка; 3 — щека; 4 — галтель; 5 — противовес
Основными элементами конструкции коленчатого вала являются:
— носок коленчатого вала, для крепления шкивов привода вспомогательных агрегатов;
— коренные опоры (шейки), на которых вал установлен в опорах картера;
— шатунные шейки, к которым присоединяются нижние головки шатунов;
— щеки, соединяющие шатунные и коренные шейки и образующие кривошипы вала;
— противовесы, разгружающие коренные опоры от центробежных сил. Для уменьшения вибраций коленчатый вал динамически балансируют, высверливая металл в противовесах;
— хвостовик коленчатого вала для крепления маховика.
Изготовляют вал целиком из одной поковки (отливки) или собирают из отдельных колен (кривошипов), получая составной вал. Внутри вала имеется сеть масляных каналов, обеспечивающий подвод масла под давлением к трущимся частям вала (шатунным и коренным подшипникам), трение в подшипниках жидкостное, толщина масляной пленки 3—15 мкм.
К коленчатым валам предъявляются требования высокой изгибной и крутильной жесткости, высокой усталостной прочности и износостойкости трущихся поверхностей, статической и динамической уравновешенности. Изготовляют валы из среднеуглеродистых или легированных сталей (сталь 45, 50Т, 18ХНВА, 40XНМА), а в ряде случаев — из высокопрочного ковкого чугуна, модифицированного магнием. Износостойкость чугунных валов выше, чем стальных. Они хорошо поглощают энергию колебаний, однако их прочность при изгибе ниже. Шейки валов закаливают на глубину 3—4 мм. Все переходы в валах выполняют с галтелями — это повышает усталостную прочность. Важным показателем конструкции вала, характеризующим его жесткость, служит перекрытие шеек.
В рядных двигателях число шатунных шеек соответствует числу цилиндров, в V-образных двигателях число шатунных шеек может быть меньше вдвое. Число коренных опор в рядных двигателях может быть на одну больше, чем число цилиндров (полноопорный вал), или меньше числа цилиндров (неполноопорный вал). Валы бывают плоские (все кривошипы лежат в одной плоскости) и неплоские (кривошипы лежат в разных плоскостях).
Коленчатые валы в эксплуатации неоднократно подвергают ремонтным воздействиям, перешлифовывают шатунные и коренные шейки под меньшие размеры, удаляя дефекты, вызванные износом. При этом жесткость вала уменьшается. Из-за отложений шлама в полостях масляных магистралей может нарушиться балансировка всего узла.
На носке коленчатого вала, как правило, устанавливаются шкив с помощью шпоночного соединения, а также распределительная шестерня и маслоотражательная шайба. На хвостовом фланце крепится маховик (Рис.9.). Хвостовик имеет маслоотражающую накатку и уплотняющий сальник. Маховик крепится болтами.
 |
Рис. 9. Способы крепления маховика к коленчатому валу:
а — фланцевое крепление: б — крепление к торцу вала
При работе двигателя на машине на коленчатый вал могут действовать усилия вдоль его оси. Они возникают, например, при включении или выключении сцепления, при наличии косозубых шестерен в приводах от вала. Под действием осевых сил вал может сместиться вдоль оси, что нежелательно из-за опасности возникновения повышенного трения в подшипниках или просто механического повреждения вала. Для предотвращения осевых смещений используют фиксирующие узлы (Рис 10.). Это могут быть упорные подшипники скольжения или неподвижные упорные кольца, установленные с обеих сторон одной из коренных опор (передней или задней), коленчатого вала, и подвижные упорные элементы самого вала — кольцевой поясок на щеке вала и стальная упорная шайба. При сборке узла обеспечивается зазор 0,1—0,2 мм во избежание защемления вала. Заднюю опору для фиксации вала чаще используют в дизелях. В этих двигателях неподвижные упорные элементы изготовляются в виде полуколец из бронзы, устанавливаются в гнезда коренной опоры и фиксируются штифтами. Соответственно вал имеет торцовые упорные элементы в виде поясков.
Читайте также: Метки промежуточного вала двигателя
 |
Рис. 9.13. Способы фиксации коленчатого вала:
а —фиксация в передней опоре; б —фиксация в задней опоре; 1 — упорные кольца.
Повышение усталостной прочности достигается комплексом мероприятий: конструктивных (увеличение перекрытия шеек, увеличение их диаметра, уменьшение действующих нагрузок путем уменьшения масс, вызывающих изгиб при вращении); технологических (обработка галтелей роликами большого радиуса и выполнение галтелей из нескольких элементов разных радиусов, обработка их дробью, шлифование элементов вала, зенковка и обжатие шариком отверстий, выходящих на поверхность вала, а иногда и их полирование, улучшение качества металла заготовок). Перечисленный комплекс мероприятий позволяет избежать раннего развития микротрещин в валах и существенно повысить срок их службы и не лимитировать долговечность двигателя.
Маховик — стальной диск, накапливающий энергию во время рабочего хода, необходимую для вывода поршней из «мертвых точек».
Видео:Строение и функция коленчатого вала (3D анимация) - Motorservice GroupСкачать
Коленвал: разновидности, диагностика и ремонт неисправностей
Коленчатый вал — ключевой узел кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Благодаря коленвалу возвратно-поступательные движения поршней преобразуются в механическое вращение. Суть коленвала — это кривошип, который совершает вращательные движения вокруг одной неподвижной оси. Удвоенный радиус кривошипа равен длине хода поршня. Шатунные шейки расположены под такими углами, что цилиндры работают попарно, но немного опережают друг друга. По такому принципу устроен коленчатый вал.
Изготавливают коленвалы из высокопрочных сталей или чугуна методом литья, ковки, механической обработки. По причине высокой степени сжатия к коленвалу дизельного двигателя предъявляют более высокие требования по прочности. В остальном коленвал дизеля по строению не отличается от вала бензинового двигателя. Коленчатый вал из стали, особенно выточенный на станке, имеет высокую стоимость, поэтому чугунные коленвалы получили более широкое распространение.
Видео:Особенности шлифовки коленчатых валовСкачать
Устройство коленвала
Коленчатый вал состоит из плоских проточенных пластин с противовесами (так называемых «щек»), которые соединены между собой «шейками». Противовесы необходимы, чтобы гасить возвратно-поступательные движения поршней и стабилизировать вращение вала.
На некоторых современных двигателях для дополнительной стабилизации применяются балансирные валы со смещенным центром тяжести и приводом от коленчатого вала. Они вращаются в разные стороны, помогая уравновешивать движения поршней.
В V-образных и W-образных двигателях шатуны из противоположных цилиндров давят на соединенные между собой шейки. Это позволяет обеспечить более равномерную работу двигателя, уменьшить его габариты. В рядных двигателях каждый шатун закреплен на отдельной шейке с балансирами.
Шейки коленвала имеют цилиндрическую форму с шлифованной поверхностью. По оси вала располагаются коренные шейки, по оси шатунов — «шатунные шейки». Трущиеся пары коленвала, как правило, устанавливаются на подшипниках скольжения. Для предотвращения продольных смещений вала предусмотрены опорные подшипники, их также называют полукольца коленвала.
Читайте также: Замок рулевого вала шкода
Коленчатый вал расположен в блоке цилиндров в ответных посадочных местах «постели коленвала». На коленчатом валу расположен хвостовик для крепежа звездочки привода ГРМ, шкива генератора и водяной помпы. На обратной части вала закреплен фланец для крепежа маховика. Во фланце устанавливается подшипник качения, в него заходит первичный вал КПП. Внутри коленчатых валов расположены каналы для принудительной смазки вкладышей шеек, шатунов и цилиндропоршневой группы. Конструктивное исполнение коленчатых валов зависит от компоновки цилиндров, их количества. На коленвал могут устанавливаться ведущие шестерни для различного оборудования, например, маслонасоса.
Видео:Как проводится дефектовка коленчатых валовСкачать
Неисправности коленчатых валов
Рассмотрим типичные неисправности коленчатых валов:
- течи сальников коленчатого вала;
- «масляное голодание» рабочих поверхностей;
- механические повреждения коленчатых валов;
- естественный физический износ;
- ненормальный повышенный физический износ.
Как правило, первое, с чем сталкиваются автомобилисты, — это течь масла из-под резиновых уплотнений (сальников коленвала). Это широко распространенная проблема на двигателях с пробегом. Подтекающий сальник требует замены. В некоторых случаях замена масла на более вязкое поможет остановить течь на какое-то время.
Для коленчатых валов, как и для других деталей двигателя, наиболее опасно «масляное голодание». Причиной может быть поломка маслонасоса, забитый канал подачи масла, низкий уровень масла в двигателе. Это приводит к повышенному трению подшипников, нагреванию элементов. Дальнейшая эксплуатация двигателя в таком режиме приведет к его перегреву, полному заклиниванию и к капитальному ремонту. «Клин» на ходу может привести к критическим повреждениям вала или других узлов двигателя.
Вода и топливо попадая в масло меняют его хим. состав и степень вязкости. Причиной может быть значительный износ цилиндропоршневой группы, нарушенная структура прокладок, микротрещины в блоке двигателя или ГБЦ.
Со временем шейки и подшипники подвергаются износу, увеличивается допустимый зазор, появляется люфт коленвала, это приводит к возрастанию вибраций, двигатель начинает «стучать». Характерный стук двигателя — критичный сигнал. При его появлении необходимо прекратить движение и срочно обратиться в автосервис. Если коленчатый вал разбалансирован или смонтирован неправильно, может возникнуть повышенный ненормальный износ контактных поверхностей.
Видео:Как немцы делают огромные коленвалы.Скачать
Ремонт коленвала
Ремонт или замена коленчатого вала — процесс трудоемкий. Как правило, он требует практически полной разборки двигателя, осмотра и дефектовки всех его узлов и механизмов. Коленчатый вал снимают и измеряют осевые биения. В случае допустимой выработки поверхности шеек и шатунов коленчатого вала пришлифовывают под ремонтные размеры подшипников. Постель с выработкой тоже подлежит механической обработке с «одной установкой» на специальном станке. Расточка коленвала позволяет установить вкладыш следующего ремонтного размера.
Размеры шеек имеют ремонтные допуски. Простая шлифовка коленвала не поможет в случае, если износ или повреждения слишком сильные. Коленчатый вал — деталь недешевая, а если речь идет, например, о крупногабаритной сельхозтехнике, сумма будет внушительной. Даже сильно изношенные поверхности трения можно восстановить. Толщина выработки компенсируется с помощью наплавки электросваркой под флюсом, плазменного напыления твердых сплавов, газотермичекого напыления и др. Затем коленвал шлифуется, «доводится» до необходимых ремонтных размеров. Это технологически сложный процесс, его лучше доверить специалистам.
Качественно выполненное восстановление и шлифовка коленвала может обеспечить 100% ресурса его работы. Следует учитывать, что с увеличением ремонтного размера коленчатый вал может сместиться со своего заводского посадочного места. Потребуется точная установка коленвала с подборкой вкладышей. Коленвал с критическими повреждениями или осевым искривлением придется поменять.
Как проверить коленвал? Опытные автомобилисты могут определить характерный стук коленчатого вала на слух, используя медицинский стетоскоп. При плановых ТО можно снять поддон, визуально осмотреть коленчатый вал на предмет трещин и сколов и с помощью щупа выполнить контроль зазоров между полукольцами.
Повышенное содержание металлической стружки в фильтре и поддоне указывает на износ пар трения. В таких случаях нужно срочно найти причину образования такой стружки.
Читайте также: Датчик положения коленчатого вала нет сигнала калина
Диаметр шеек коленвала можно измерить обычным микрометром. Параметры разбалансировки, биений и осевых люфтов коленчатых валов определяют с помощью специальных индикаторов. Для этого нужно либо разместить вал на специальный стенд или станок, либо установить индикатор с магнитным штативом на блок двигателя. Замер выполняется при вращении.
Для определения зазора между шейками коленчатого вала и подшипниками применяют калиброванную пластиковую проволоку и бумажный шаблон со специальной шкалой. Способ довольно прост и доступен. Кусочек проволоки устанавливают на обезжиренную поверхность шейки коленчатого вала. Для ее фиксации можно применить небольшое количество густой смазки. Затем шейка накрывается подшипником и крышкой. Крышки обтягиваются, проволока внутри раздавливается на плоскости шейки (резьбовые соединения нужно затягивать динамометрическим ключом). Болты раскручивают и снимают крышку. Далее остается измерить ширину расплющенной полоски шаблоном. Значение будет соответствовать достаточно точному значению зазора.
Видео:Проверка коленчатого вала на радиальное биение.Скачать
Замена коленвала
Итак, как снять коленвал? Для этого потребуется полная разборка двигателя.
Для замены необходимо:
- стандартный набор инструментов;
- динамометрический ключ;
- фиксатор коленвала MR 1-233.
Снятие коленвала возможно выполнить после демонтажа двигателя и установки его на ремонтный стенд, узлов ГРМ, оборудования двигателя, ГБЦ, шатунов и поршней.
Видео:Изготовление коленчатого вала двигателяСкачать
Последовательность работ по замене коленчатого вала
1. На «венец» маховика установить фиксатор коленвала MP 1-223 (он будет препятствовать вращению коленвала). Положение А для затяжки, В — для ослабления.
2. Открутить болты крепления маховика 15, демонтировать маховик.
3. Открутить болты 13 и, вытащив установочный штифт, демонтировать колесо датчика коленвала.
4. Открутив по периметру болты 1 и 17, демонтировать прижимной передний фланец 3, передний сальник 2, промежуточную пластину 16, уплотнительную прокладку 18.
5. Раскрутить болты 10, демонтировать крышки коренных шеек, верхние половинки подшипников 7 и полукольца 8.
6. Выполнить выемку вала 6 из блока двигателя, убрать нижние части подшипников 4 и полуколец.
7. Произвести дефектовку, шлифовку, балансировку коленчатого вала. Выполнить очистку постелей коленвала и блока двигателя.
8. Установку коленчатого вала выполнить в последовательности, обратной разборке. При монтаже колеса положения коленвала выполнить контроль размера превышения установочного штифта 11 согласно со схемой проверки.
9. После монтажа коленчатого вала в блок двигателя произвести контроль биений.
Существует целый ряд концепций двигателей внутреннего сгорания, в которых коленчатый вал и шатуны заменены на другие узлы. На сегодняшний день коленчатый вал со стандартной компоновкой оптимально подходит для крупносерийного производства, а «безшатунные» двигатели — единичные экспериментальные экземпляры.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📺 Видео
РЕМОНТ ШЕЙКИ КОЛЕНВАЛА: СВАРКА + ШЛИФОВКА. Минск. AvtoPro.byСкачать
Дефектовка коленчатых валовСкачать
Коленвал! Балансировка, Ковка и Литье!Скачать
А вы знали как делают коленвал ? Изготовление коленвала в ГерманииСкачать
Восстановление коленчатых валов ПФ Универсал КоломнаСкачать
Производство Коленвала)Скачать
Шлифовка коленчатого вала k6s310dr (ЧМЭ-3). Основные операции.Скачать
Балансировка коленчатого вала КАМАЗ. Балансировка коленчатого вала V-образного двигателяСкачать
Шлифовка коленчатых валов. Устройство станкаСкачать
Способы ремонта коленчатых валов, оборудование и приспособление, применяемое прСкачать
354) Судоремонт коленчатые валы (базовые знания)Скачать
Рихтовка коленваловСкачать
Шлифовальный станок для обработки коленчатых валов Saritas STH 1800Скачать
РЕМОНТ ПОСТЕЛИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА | Восстановление работоспособности двигателя | МеханикаСкачать
