Двигатель без коленвала принцип работы: Двигатель без коленвала принцип работы

Как работают двигатели без коленвала

Первые автомобильные двигатели были изобретены более века назад. С того времени в их конструкции мало что изменилось.

Двигатель без коленвала

Конечно, двигатели усовершенствуются, модернизируются, становятся экологичными, лёгкими и компактными, но основы конструкции остаются прежними. Сейчас всё чаще говорят про ДВС без коленвала.

Зачем нужно убирать коленчатый вал? Как работают такие агрегаты? Такие ли они совершенные или всё же некоторые отрицательные характеристики для них свойственны?

Отчего же таким ненавистным устройством является коленчатый вал, который ещё называется кривошипно-шатунным механизмом? Почему все так упорно желают избавиться от него? Главная причина скрывается в присутствии чрезмерного бокового усилия, которое приходится на стенки цилиндра. Эта особенность обуславливает наличие ряда негативных факторов:

• сокращение долговечности поршневой системы и её ускоренный износ;
• увеличение потерей, которые приходятся на трение;
• снижение КПД.

Чтобы убрать все эти отрицательные моменты, необходимо создать такой агрегат, конструкция которого будет предполагать возвратно-поступательные движения без углового качения.

Свободнопоршневой двигатель машины

Такие механизмы уже существуют в большом количестве. Далеко не все из них могут применяться на практике, лишь некоторые экземпляры достойны внимания. Мы выбрали две модели двигателей без коленвала, презентация которых всколыхнула общественность.

Бесшатунный двигатель Баландина

Первый достойный двигатель без коленвала, который сейчас ложится в основу многих разработок и изобретений, носит имя Баландина. Суть функционирования такого механизма заключается в преобразовании движений возвратно-поступательного типа. Это стало возможным за счёт наличия специального эксцентрического механизма. К этой детали предъявляются высокие требования, которые делают силовой агрегат дорогим и недоступным для широкого использования.

Конструкция является особенной, для неё характерны уникальные характеристики, о которых мы как раз сейчас будем говорить:

• шатуны заменены на поршневые штоки, они жёстко скрепляются с поршнями;
• поршневые штоки аналогично шатунам охватывают шейки с коленвала;
• по обе стороны от подшипника штока располагаются ползуны, которые за счёт направляющих свободно скользят;
• поршень является обоймой для уплотнительных колец, которые располагаются между цилиндром и поршнем.

В такой конструкции отсутствуют боковые усилия, за счёт чего допустимо сокращение размеров поршня. Сам мотор демонстрирует высокую производительность, является экономичным и характеризуется ёмким ресурсом. Также конструкция становится компактной и более лёгкой. О недостатке мы уже говорили, он заключается в высоких требованиях относительно точности эксцентрика.

Многие специалисты работают над усовершенствованием этого механизма, используя его в качестве основы для своих изобретений.

Двигатель Фролова — мотор без шатунов и коленвала

Этот гениальный человек считал коленвал совершенно неидеальной деталью, которая нуждается в серьёзной доработке или, вовсе, является лишней в ДВС. Инженер долго и тщательно изучал конструкцию механизма Баландина. Эти наблюдения натолкнули его на создание другого механизма.

Бесшатунный мотор Баландина

Фролов изначально модернизировал эксцентрик, чтобы в дальнейшем его требования к точности не стали проблемой. Полностью убрать недостатки, характерные для двигателя Баландина, является крайне сложной задачей, даже для Фролова. Украинский инженер продолжил свои разработки, в надежде полностью убрать из механизма коленвал. Его внимание привлёк механизм, который используется в ткацких станках.

Результатом длительной и плодотворной работы стал сегментно-роторный механизм. В его структуре отсутствует коленвал, он заменён элементом, напоминающим шарнир с разными угловыми скоростями. Такой механизм известен, как шарнир Гука. Вращение деталей в двигателе внутреннего сгорания Фролова обеспечивается подшипниками качения.

Модель мотора без коленвала

Эра эволюции ДВС только начинается, и пока неизвестно, что нас ожидает в конце. Существующие наработки показывают хороший старт и дают повод надеяться на великие открытия. Возможно, уже не за горами момент, когда будет изобретён вечный двигатель.

Автомобильный двигатель без распределительного вала

В схеме газораспределительного механизма Архангельского имеется центробежный регулятор, сдвигающий моменты открытия и закрытия клапанов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Клапан Архангельского открывается при срабатывании электромагнита и закрывается возвратной пружиной.

Использование для перемещения клапана двух электромагнитов позволяет избавиться от возвратных пружин.

В новой конструкции газораспределительного механизма привод расположен сбоку от блока цилиндров. Применение длинных соленоидов увеличивает ход клапанов, позволяет его регулировать в широких пределах.

‹

›

Открыть в полном размере

Исторически сложилось так, что отечественное автомобилестроение развивалось в попытках догнать западных коллег. По-настоящему оригинальные модели (к ним относится, скажем, “Победа”) можно пересчитать по пальцам. И все же интересные разработки, внедрение которых позволило бы нашим автомобилестроителям успешно конкурировать с зарубежными, появляются. Предлагаем вниманию читателей рассказ о необычном механизме, предложенном доцентом кафедры “Электротехника и электрооборудование” Московского автомобильно-дорожного института (Государственного технического университета) Д. А. Сосниным. Устройство позволяет отказаться от применения в двигателе привычного распределительного вала и в то же время гибко управлять фазами газораспределения и величиной хода клапанов.

ТАМ, ГДЕ ЭЛЕКТРОНИКА ПАСУЕТ

Любой автомобилестроитель стремится к тому, чтобы двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на его машинах работали в оптимальном режиме: обеспечивали максимальную мощность, равномерность крутящего момента, минимальный расход топлива, наименьшую токсичность выхлопных газов. Однако пока этого никому не удалось добиться в полной мере, поскольку улучшение одних характеристик приводит к ухудшению других. В последнее время, правда, достигнут существенный прогресс благодаря применению автоматизированного управления работой двигателя с широким использованием электроники.

При составлении программы для системы управления двигатель на специальном испытательном стенде вводят в устойчивый режим работы и последовательно корректируют все параметры так, чтобы для данного режима они обеспечивали наилучшие выходные характеристики. То же проделывают при других режимах. Результаты записывают в постоянную память электронного блока в виде многомерной диаграммы, с помощью которой в дальнейшем формируются управляющие сигналы по каждому из параметров.

Например, в комплексной электронной системе “Motronic” (ФРГ), которая управляет впрыском топлива и зажиганием, пять таких диаграмм: для корректировки угла опережения зажигания, времени впрыска топлива, положения клапана рециркуляции (устройства, возвращающего часть выхлопных газов в цилиндр для лучшего дожигания топлива), времени накопления энергии в катушке зажигания и положения дроссельной заслонки. В качестве входных параметров в этой системе используются частота вращения коленчатого вала, крутящий момент и температура двигателя, а также напряжение аккумуляторной батареи. На выходе контролируют соответствие оборотов двигателя крутящему моменту и содержание окиси углерода в выхлопных газах.

К сожалению, в автомобиле есть система, которая не поддается регулированию даже самой изощренной автомобильной электроникой. Это газораспределительный механизм с жесткой кинематической связью между коленчатым и распределительным валами.

Специалисты считают, что классический двигатель достаточно совершенен и если иногда плохо работает, то лишь потому, что “задыхается от собственного выхлопа”; стоит дать двигателю побольше кислорода, позволить “дышать полной грудью”, и ему не будет альтернативы.

Помочь двигателю можно, если бы удалось сдвигать моменты открытия и закрытия клапанов, в первую очередь впускных. Вспоминается, как еще в начале 70-х годов прошлого века автогонщики прибалтийских

республик выигрывали состязания, добиваясь частоты вращения коленчатого вала до 3000 об/мин на холостом ходу и до 8000 об/мин на полном газу. Впоследствии выяснилось, что они раздобыли шаблон распределительного вала, наплавляли кулачки и затем вручную доводили их форму. С такими распредвалами двигатели выдавали высокие характеристики (мощность и крутящий момент), но только на больших оборотах. Для спортивных машин это хорошо, но для “частных” — неприемлемо. Тем не менее такой факт говорит о заметной роли запаздывания или опережения фазы клапанов.

Как же заставить клапан открываться и закрываться в тот момент, который соответствует оптимальной работе двигателя? Ясно, что нужно управлять фазами газораспределения в зависимости от частоты вращения, положения и нагрузки коленчатого вала. Традиционный кулачковый распредвал не позволяет решить эту задачу.

В небольших пределах соотношение фаз газораспределения можно регулировать с помощью механических, электромеханических, гидравлических, пневматических приводов клапанов. Но наиболее перспективным считается электромагнитный привод, управляемый электроникой. С его помощью можно не только оптимизировать работу двигателя, но и расширить его функциональные возможности. Так, четырехцилиндровый двигатель при изменении порядка срабатывания клапанов можно заставить действовать как двух- или трехцилиндровый; он более равномерно работает при переменных нагрузках, потребляет меньше топлива на максимальных оборотах при заданной мощности. Не будет у такого двигателя проблем с изменением направления вращения коленчатого вала.

На первый взгляд все выглядит очень просто, но почему-то на автомобилях электромагнитные клапана пока встречаются только в экспериментальных разработках.

КЛАПАН АРХАНГЕЛЬСКОГО

Попытку реализовать идею электромагнитного клапана с гибким управлением предпринял в середине XX века профессор МАДИ В. М. Архангельский. Включение и выключение электромагнитов происходило при замыкании и размыкании контактов, связанных с кулачками распределительного вала. На место клапан возвращался пружиной.

В схеме Архангельского был предусмотрен центробежный регулятор на распределительном валу. При изменении частоты вращения он смещал положение кулачков и вызывал опережение открывания и закрывания клапанов. Таким образом, регулятор играл роль обратной связи. Это позволяло обходиться без программного управления, которого, кстати, тогда и не могло быть.

К сожалению, несмотря на изящество схемы, работоспособную конструкцию создать не удалось. Дело в том, что клапан должен быстро срабатывать и надежно закрываться, а поэтому требуется возвратная пружина с большой жесткостью. Соответственно нужен мощный электромагнит, который потребляет значительный ток из бортовой сети автомобиля. В те времена не было мощных полупроводниковых вентилей и металлические контакты при коммутации больших токов быстро выгорали. Наконец, при закрытии клапана возвратной пружиной происходил сильный удар головки клапана о гнездо, что вызывало шум при работе газораспределительного механизма и вело к частым поломкам клапанов.

ОДИН ХОРОШО, А ДВА ЛУЧШЕ

Избавиться от многих недостатков, присущих клапану Архангельского, можно, если вместо одного электромагнита поставить два — открывающий и закрывающий. Подобная схема была разработана одним из студентов Тольяттинского государственного университета в дипломном проекте под руководством доктора технических наук профессора В. В. Ивашина.

В данном варианте конструкции пружины не нужны, и поэтому электромагниты могут быть меньших размеров и мощности — ведь большой ток потребляется лишь при закрывании и открывании клапанов, а для их удержания достаточна сила тока в десять раз меньше.

Но главное, теперь можно обойтись совсем без распределительного вала, поскольку задавать время срабатывания и силу тока через обмотку электромагнита может программируемый контроллер — электронное устройство, обычно на микропроцессоре, управляющее работой двигателя и других систем автомобиля.

В НАМИ под руководством кандидата технических наук А. Н. Терехина начали проводить исследовательские и конструкторские разработки газораспределительного механизма с электромагнитным приводом клапанов на базе двигателя М-412. В результате был создан действующий макет газораспределительного механизма с двухсторонними электромагнитами на восьми клапанах. Но с начала 1990-х годов финансирование прекратилось, и перспективная разработка затерялась в архивах.

Несколько лет назад работы над новым газораспределительным механизмом были возобновлены на Волжском автозаводе под руководством главного конструктора АвтоВАЗа П. М. Прусова. Так, среди тем Всероссийского конкурса “Русский автомобиль” (см. “Наука и жизнь” № 12, 2002 г.) была объявлена “Разработка системы электромагнитного привода газораспределительных клапанов для 16-клапанного двигателя ВАЗ”. На конкурс были представлены два проекта, но оба совсем “не по делу”, и их даже не стали рассматривать.

Тем временем над усовершенствованием электромагнитного привода клапанов начали работать японские, американские и (с наибольшим успехом) немецкие автомобилестроители. Уже в 2002 году компания БМВ приступила к испытаниям на реальном 16-клапанном двигателе газораспределительного механизма с электромагнитным приводом всех клапанов.

КОНКУРЕНТОСПОСОБНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Тогда же к разработке электромагнитных газораспределительных клапанов приступили на кафедре “Электротехника и электрооборудование” МАДИ (ГТУ).

Хотя на Западе нас не признавали конкурентами: мол, “отстали на 10 миль” (на жаргоне автогонщиков так говорят об отставших на два круга, что означает — слабаки), однако автором запатентована конструкция, которая решает большинство проблем, присущих электромагнитным приводам.

В ней вместо громоздких электромагнитов, установленных над клапанами, применены длинные соленоиды. Торможение сердечника в длинном соленоиде реализуется не жесткими упорами, а краевыми магнитными полями, и работа привода становится бесшумной. Кроме того, ход клапана может быть сколь угодно большим и регулируемым. Возвратно-поступательное движение от электромагнита к клапану передается через штангу и качающееся коромысло. Благодаря этому привод можно устанавливать не над блоком цилиндров, а на его боковой поверхности. В результате значительно уменьшается высота двигателя, а для охлаждения и смазки деталей привода используются штатные системы автомобиля.

Теперь дело за моторостроителями. Если удастся воплотить идею в металле, в России появится приемистый и экономичный автомобиль, который к тому же будет удовлетворять самым жестким требованиям по чистоте выхлопа.

Коленчатый вал: принцип работы, функции, детали, проблемы

Коленчатый вал представляет собой вращающийся вал, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение. Он обычно используется в двигателях внутреннего сгорания для выполнения такой операции. Коленчатые валы состоят из серии кривошипов и шатунов, к которым прикреплены шатуны.

Коленчатый вал, по крайней мере, с одним валом вращается внутри блока цилиндров. Он вращается с помощью коренных подшипников. Шатунные шейки вращаются внутри шатунов с помощью шатунных подшипников.

Конструкция и работа кривошипов…

Включите JavaScript

Конструкция и работа коленчатого вала

Содержание

• 900 23

Как коленчатые валы изготавливаются

Коленчатые валы обычно изготавливаются из металла, такого как чугун. Расплавленный металл заливают в форму во время процесса (литья).

Современные коленчатые валы изготавливаются из кованой стали, которая используется в некоторых высокопроизводительных двигателях. Его изготавливают путем нагревания стального блока до красна. Затем ему придают форму с помощью чрезвычайно высокого давления.

Коленчатые валы выкованы, чтобы противостоять износу и нагрузке при вращательном движении. Используются материалы из легированной термообработанной стали или нитридной стали. Шейки коленчатого вала также имеют поверхностную закалку.

Читать: Компоненты автомобильного двигателя

Функции

Функции коленчатых валов заключаются в обеспечении более плавного привода огромных многоцилиндровых двигателей. Линейное движение поршней, переходящее во вращательное движение.

При сгорании топливно-воздушной смеси вырабатывается мощность. Эта мощность преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Линейное движение поршней преобразуется через шатун в крутящий момент. Затем он передается на маховик

Вал коленчатого вала расточен с несколькими отверстиями, которые питают двигатель маслом. Это масло смягчает движения. Противовесы помогают регулировать раму и вес шатуна.

Коленчатые валы также функционируют как несущие, так как во время процесса выдерживается некоторая нагрузка. Одной из нагрузок является серьезное напряжение изгиба и кручения.

Поскольку вращательное движение коленчатого вала постоянно ускоряется и замедляется, добавляются дополнительные нагрузки от крутильных колебаний. Подшипники также испытывают высокую степень износа.

Компоненты и конструкция коленчатого вала

Составные части коленчатого вала включают:

• Главные шейки
• Шатунные шейки
• Шатуны
• Противовес s

Коренные шейки несут коренные подшипники и обозначают ось вращения вала.

Шатуны позволяет прикрепить к ним шатун.

Перемычки шатунов соединяют шатунные шейки с коренными шейками.

Противовесы обеспечивают балансировку и крепятся к перемычкам.

Конструкция коленчатого вала зависит от мощности двигателя и количества цилиндров. Он также определяется конструкцией двигателя, номерами подшипников коленчатого вала и величиной хода поршня.

Смазка коленчатого вала

Смазка играет важную роль в эффективности двигателя, так как его рабочий механизм состоит из двух металлических частей. Чтобы избежать ненужного износа коленчатого вала, коренных и шатунных шеек, они скользят по масляной пленке. Эта масляная пленка остается на поверхности подшипника.

Подача масла к коренным подшипникам осуществляется по масляным каналам из блока цилиндров. Он ведет к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в вкладыше подшипника собирает масло на шейку.

Как работает коленчатый вал

Работа коленчатого вала довольно интересна и проста. Между центром коренной шейки и центром шейки коленчатого вала есть расстояние. Это расстояние известно как радиус кривошипа или ход кривошипа. Его измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Расстояние от верха до низа известно как ход. Ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и поддерживается фланцем маховика. Этот фланец представляет собой прецизионно обработанную деталь, которая крепится болтами к маховику. Его большая масса позволяет плавно пульсировать поршням, стреляющим в разное время.

Вращение маховика проходит через маховик и трансмиссию и главную передачу к колесам. Коленчатые валы прикручены к зубчатому венцу в автоматическом приводе. Он несет гидротрансформатор и передает его на автоматическую коробку передач.

Для большего понимания посмотрите видео о том, как работает коленчатый вал:

Распространенные неисправности коленчатого вала

Проблемы с коленчатым валом возникают редко, только если двигатель находится в экстремальных условиях. Компоненты двигателя надежны и прочны, но некоторые распространенные неисправности включают в себя:

Изношенные шейки : возникает из-за недостаточного давления масла. Шейки коленчатого вала соприкасаются с поверхностями подшипников. Это постепенно увеличивает клиренс и ухудшает давление масла.

Изношенные шейки могут вызвать серьезные проблемы с двигателем, если не соблюдать осторожность. Это приводит к разрушению подшипников и наносит огромный ущерб двигателю.

Усталость : когда постоянные нагрузки на коленчатый вал приводят к поломкам. Эта проблема обычно возникает на скруглении, где соединяются журналы и перемычка.

Гладкий радиус галтели имеет решающее значение, чтобы избежать слабых мест, которые приводят к усталостным трещинам. Трещины на коленчатом валу можно осмотреть магнитным флюсом.

что такое шасси автомобиля и его значение?

Надеюсь, эта статья принесла вам много пользы. Он содержит функции, типы, проблемы, детали и принцип работы коленчатого вала. Пожалуйста, прокомментируйте, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей. Спасибо!

 

Что такое коленчатый вал? | Как работает коленчатый вал?

Содержание

Двигатель является наиболее важной частью всех транспортных средств, которая помогает управлять транспортным средством. Двигатель состоит из разных компонентов. Коленчатый вал и поршень являются неотъемлемыми частями поршневого двигателя. Без этих двух жизненно важных частей поршневые двигатели не могут работать. Кривошип известен как основа двигателя внутреннего сгорания. В этой статье объясняется работа коленчатого вала, конструкция, детали и области применения.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал — механическая деталь, преобразующая возвратно-поступательное движение поршня во вращательное и вращающая колеса автомобиля. Он соединен с поршнем через шатун.

Основной функцией коленчатого вала является преобразование прямолинейного движения поршня во вращательное и поворот колес автомобиля. Он работает в соответствии с движением поршня вверх и вниз.

Без кривошипа поршневой двигатель не может передать возвратно-поступательное движение поршня приводному валу. Проще говоря, поршневой двигатель не может привести в движение транспортное средство без коленчатого вала.

Работает на кривошипно-шатунном механизме. Коленчатый вал расположен внутри блока цилиндров. У него много шатунов и кривошипов. Через эти шатунные шейки и кривошипы шатун двигателя соединен с коленчатыми валами.

Разные двигатели завершают рабочий цикл за разное число оборотов коленчатого вала. Например, двухтактный двигатель завершает рабочий цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.

Коленчатые валы могут быть сварными, полуинтегральными или цельными. Эта часть двигателя соединяет выходную часть двигателя с входной секцией.

Действует как звено, передающее выходную мощность в виде кинетической энергии вращения — поршень соединяется с центром кривошипа через шатун. Пусковой рычаг позволяет поршню вращать коленчатый вал, создавая мощность для движения автомобиля.

Работа коленчатого вала

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме . Кривошип имеет несколько шатунов и кривошипов, которые используются для соединения его с шатунами. Он имеет гаситель вибрации, который уменьшает усилие на кривошипе.

Коленчатый вал четырехтактного двигателя работает следующим образом:

• При движении поршня двигателя от ВМТ к НМТ (ход вниз) он передает свое движение коленчатому валу через шатун.
• Кривошип преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение и передает его на распределительный вал.
• Когда распределительный вал получает вращательное движение, он открывает впускной клапан, и топливно-воздушная смесь поступает в камеру сгорания.
• По мере заполнения камеры сгорания топливно-воздушной смесью поршень перемещается вверх (от НМТ к ВМТ) и сжимает смесь. Во время этого процесса распределительный вал закрывает как впускной, так и выпускной клапаны. По завершении процесса сжатия совершается и первый оборот коленчатого вала.
• В конце процесса сжатия происходит процесс воспламенения.
• Тепло, выделяемое сжатой смесью в процессе воспламенения, заставляет поршень двигаться вниз. Этот удар известен как Power Stroke. При движении этого поршня вниз поршень снова передает свое возвратно-поступательное движение шатуну, который далее отправляет его к коленчатому валу.
• Один конец кривошипа соединяется с маховиком. Когда кривошип воспринимает движение поршня, он передает это движение маховику. Маховик запоминает это движение и далее приводит в движение колеса автомобиля.
• После рабочего такта поршень движется вниз для выпуска отработавших газов. Во время этого процесса распределительный вал получает движение поршня от кривошипа и открывает выпускной клапан, в то время как впускной клапан остается закрытым. Поршень выталкивает выхлопные газы из камеры сгорания.
• После такта выпуска совершаются два оборота кривошипа, а также завершается один рабочий цикл 4-тактного двигателя. После этого весь цикл повторяется.

Для лучшего понимания представьте, что ваши ноги крутят педали велосипеда. В этом примере считайте педали шатунами, а ваши ноги — поршнями. Когда вы толкаете поршень, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Подробнее: Работа шатуна?

Конструкция коленчатого вала

Конструкция коленчатого вала различается в зависимости от типа двигателя, но максимальное количество коленчатых валов содержит несколько коренных подшипников, противовесы и кривошипы. Противовес помогает уравновешивать силы вращения, а коренные шейки обеспечивают плавное вращение коленчатого вала в блоке цилиндров.

Следующие материалы используются для изготовления коленчатого вала:

• Чугун
• Углеродистая сталь
• Микролегированная сталь ванадия
• Кованая сталь

Шатуны могут быть собраны из различных частей или изготовленных в форма неразъемная (монолитная). Монолитный тип является наиболее часто используемым коленчатым валом во всем мире.

Некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют сборные коленчатые валы. Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или ковкой стали. Процесс ковки имеет отличную прочность. Поэтому процесс ковки известен как предпочтительный процесс изготовления коленчатых валов.

Процесс литья и ковки кривошипа

Коленчатые валы, как правило, могут быть выкованы из отливок из ковких сталей или методом ковки с использованием стальных стержней. В настоящее время большинство производителей используют кованые коленчатые валы из-за их превосходного демпфирования, компактной конструкции и легкого веса.

Сталь, легированная ванадием, в основном используется для изготовления кованых коленчатых валов. Это связано с тем, что эти стали можно охлаждать на воздухе без дополнительной термической обработки, за исключением закалки опорной поверхности после достижения ими высокой прочности. Он также имеет более низкое содержание легирующих элементов, что делает материал более дешевым по сравнению с высоколегированной сталью.

В настоящее время только в некоторых двигателях используются коленчатые валы из чугуна для дешевой и маломощной модели, а в дорогих и мощных моделях двигателей используются коленчатые валы из кованой стали.

Подробнее: Различные типы двигателей

Детали коленчатого вала

Детали коленчатого вала приведены ниже: 

1. Основной журнал
2. Шкив коленчатого вала
3. Масляные каналы
4. Балансировочное отверстие
5. Противовес
6. Смазка коленчатого вала

1) Коренная шейка

Коренная шейка крепится к блоку цилиндров. Все шейки коленчатого вала очень закалены, закруглены и гладкие. Коренная шейка установлена ​​в седле, где может быть размещен сменный вкладыш подшипника.

Подшипник мягче по сравнению с коренными шейками, и они могут меняться по мере износа. Конструкции подшипников используются для улавливания небольшого объема примесей (при их наличии) для предотвращения повреждения коленчатых валов.

Крышка коренного подшипника навинчивается на шейку и затягивается с определенным моментом.

Цапфа двигателя наезжает на масляную пленку. Эта масляная пленка проталкивается в зазор между подшипником и шейкой через отверстия седла коленчатого вала и соединительные отверстия вкладыша подшипника. При достаточной подаче и давлении масла подшипники и шейки не соприкасаются.

Читайте также: Различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС)

2) Шатунная шейка

Шатунная шейка смещена от оси вращения и соединена с большим концом поршневого штока.

Шатунная шейка обеспечивает опорную поверхность или точку поворота для большой головки шатуна. Проще говоря, он действует как точка, в которой шатун соединяется с коленчатым валом.

Обычно имеет цилиндрическую круглую форму. Он имеет точный размер, чтобы обеспечить низкий коэффициент трения и гладкую кромку с подшипником шатуна. Подшипник шатуна представляет собой тонкую сменную металлическую оболочку, которая образует смазанную и износостойкую поверхность между шейкой шатуна и шатуном.

3) Смазка коленчатого вала

Металлический контакт – враг эффективных двигателей. Для эффективной работы движущихся частей двигателя требуется надлежащая подача смазочного материала. Шатунная шейка и коренная шейка перемещаются по масляной пленке, собравшейся на поверхности подшипника.
Смазать коренные опорные подшипники очень просто. Масляные каналы от блока цилиндров к каждому гнезду коленчатого вала и соответствующие отверстия в корпусе подшипника позволяют моторному маслу достигать шеек.
Подшипник скольжения шатуна требует такой же смазки, но он вращается не по центру вокруг коленчатого вала. Для подачи масла в эти подшипники масляный канал проходит внутри коленчатого вала по коренным шейкам, по диагонали по перемычке и выходит из отверстия в шатунной шейке.

Канавки в коренных шатунных подшипниках отводят масло под действием центробежной силы вращения коленчатого вала и удерживают масло вдавленным в канал шатунной шейки.
Зазор между подшипником и шейкой является основной причиной давления моторного масла. Если зазор слишком велик, масло будет течь свободно, и давление не будет поддерживаться.
Если зазор слишком мал, давление масла увеличивается, и металлы могут соприкасаться друг с другом.

Читайте также: Низкий уровень масла в двигателе Признаки и причины большая сила. Противовес используется для уравновешивания этих сил. Эти противовесы делают двигатель быстрее и тише.
Балансировка коленчатых валов на заводе. Во время этого процесса маховик прикрепляется, и вся сборка вращается к машине, которая может измерить место дисбаланса маховика.

Противовес имеет балансировочное отверстие для уменьшения веса. Если вам нужно добавить вес, сначала сделайте отверстие, а затем заполните его тяжелым металлом. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока коленчатый вал не придет в состояние балансировки.

5) Упорные шайбы

Более двух или более упорных шайб устанавливаются в определенных местах по длине коленчатого вала, чтобы предотвратить его вертикальное перемещение.

Эти шайбы располагаются между обработанной поверхностью шейки и гнездом коленчатого вала, чтобы обеспечить небольшой заданный зазор и свести к минимуму боковое перемещение, доступное коленчатому валу. Это расстояние, которое перемещает вал от одного конца к другому, известно как осевой люфт, и допуск указан в руководстве по обслуживанию.

В некоторых типах двигателей эти шайбы входят в состав основного подшипника скольжения, в то время как в других типах двигателей (обычно старых) используются отдельные шайбы.

6) Главный сальник

Концы коленчатого вала выступают за пределы картера. Итак, вам нужно предусмотреть способ предотвращения просачивания масла через эти отверстия. Эта проблема просачивания масла решается через два основных сальника; один находится спереди, а другой сзади или сзади.
Задний коренной сальник расположен между маховиком и задними коренными шейками. Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Это уплотнительное кольцо вставляется в канавку между масляным поддоном и блоком цилиндров. Это уплотнение имеет формованную кромку, которая, в отличие от коленчатого вала, проталкивается через пружину, известную как стягивающая пружина.

Читайте также: Симптомы и причины неисправности масляного поддона

7) Шкив коленчатого вала

Шкив коленчатого вала также известен как шкив коленчатого вала или гармонический баланс. Это рифленый узел в форме колеса, который непосредственно соединяется с кривошипом автомобиля. Он соединяется с другими частями вашего автомобиля через ремень вспомогательного оборудования.

Каковы причины повреждения коленчатого вала?

Наиболее распространенные причины поломки коленчатого вала приведены ниже:

• Коленчатый вал может сломаться из-за перегрузки из-за гидравлического удара, ненормального сгорания и т. д.
• Дефектный материал вала также может привести к повреждению коленчатого вала поврежден до исправления.
• Ненужное вращение и вибрация из-за отказа сцепления, неисправного маховика или поврежденного гасителя колебаний.
• Недостаточная доработка подшипников коленчатого вала.
• Материальный ущерб из-за раннего выхода подшипника из строя, отожженных шеек и т. д.
• Подшипниковая шейка стала мягкой в ​​результате преждевременного выхода подшипника из строя или неправильного ремонта (например, ненужной переточки).
• Ввод двигателя в эксплуатацию не соответствовал инструкции производителя.
• Использование неправильного вкладыша подшипника.
• Использованы старые болты головки подшипника или неправильный момент затяжки.
• Слишком мало смазки при вводе в эксплуатацию, поскольку масляная система не заполнена и не сжата.
• Крышки подшипников шатуна/коренного подшипника перепутаны или установлены криво.
• Размер отверстия подшипника картера внутри коленчатого вала не проверялся и не ремонтировался после повреждения.
• Несвоевременно заменены масляный фильтр, моторное масло и масляный радиатор.
• При повреждении подшипника стружка, оставшаяся в масляном контуре двигателя, также может стать причиной поломки коленчатого вала.

Причины разбалансировки коленчатого вала

Основные причины разбалансировки коленчатого вала:

• Возвратно-поступательное движение поршня внутри камеры сгорания.
• Из-за скручивания и кручения коленчатого вала.
• Пожар или взрыв картера
• Из-за рабочего хода. Потому что после завершения рабочего такта в двигателе поршень прикладывает рывковую силу к коленчатому валу, чтобы провернуть его больше.
• Заземление корабля

Читайте также: Работа распределительного вала 

Распределительный вал и коленчатый вал

Основное различие между коленчатым валом и распределительным валом приведено ниже: Изготавливается литьем из стали или чугуна. Изготавливается литьем из стали или чугуна. Этот вал есть как у двухтактных, так и у четырехтактных двигателей. Изготовлен методом ковки из легированной стали. Устанавливается внутри цилиндра Этот вал устанавливается на головке блока цилиндров. Коленчатый вал получает движение от поршня через шатун. Распределительный вал получает движение или мощность от шатуна. Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное. Распределительный вал используется для закрытия и открытия всасывающего и выпускного клапанов в зависимости от движения поршня. Поршень двигателя вращает его через шатун. Ремень ГРМ вращает распределительный вал, соединенный с коленчатым валом. Имеет большой вес. Имеет малый вес. Коленчатый вал дороже распредвала. Распредвал стоит дешево. Этот вал имеет смазочное отверстие, коренной подшипник шатуна и шатунную шейку. Этот вал имеет встроенную шестерню и кулачки. В случае 4-тактного двигателя он совершает два оборота, чтобы завершить рабочий цикл. В 4-тактном двигателе он вращается только один раз, чтобы завершить рабочий цикл.

Применение коленчатого вала

1. Автомобильная промышленность: Коленчатые валы чаще всего используются в двигателях различных транспортных средств, включая автобусы, автомобили, грузовики, мотоциклы и другие транспортные средства. Коленчатые валы являются основной частью двигателей внутреннего сгорания (как бензиновых, так и дизельных двигателей).
2. Поршневые компрессоры: Коленчатые валы чаще всего используются в поршневых компрессорах и поршневых насосах. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение, которое приводит в действие компрессорную установку.
3. Аэрокосмическая промышленность: Коленчатые валы также используются в некоторых авиационных двигателях, особенно в двигателях с поршневым приводом, используемых в небольших самолетах. В этих двигателях коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение, которое приводит в движение воздушный винт.
4. Морская промышленность: Они используются в качестве жизненно важного компонента судовых двигателей, используемых для лодок, кораблей и других плавсредств.
5. Сельскохозяйственное оборудование: Коленчатые валы используются в различном сельскохозяйственном оборудовании, таком как комбайны, комбайны, тракторы и другие машины.
6. Производство электроэнергии: Эта часть двигателя используется в стационарных двигателях, например, используемых в генераторах или электростанциях для производства электроэнергии.
7. Локомотивостроение: Они также используются в локомотивных двигателях, включая дизель-электрические поезда. В двигателях локомотивов коленчатые валы преобразуют возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение для запуска генератора, используемого для привода электродвигателя, прикрепленного к колесам.
8. Промышленное оборудование: Они чаще всего используются в различных промышленных машинах и оборудовании, включая компрессоры, насосы и другие механические системы.

FAQ Раздел

Кто изобрел коленчатый вал?

Коленчатый вал был изобретен аль-Джазари в 1206 .

Какие бывают типы коленчатых валов?

Коленчатый вал бывает следующих основных типов:

1. Коленчатый вал из заготовки
2. Литой коленчатый вал
3. Кованый коленчатый вал
4. Цельный цельный вал
5. Полностью собранный вал
6. Сварные валы
7. Неполный вал

Есть ли тип двигателя, который работает без коленчатого вала?

Существует два типа двигателей

1. Двигатель Ванкеля
2. Поршневой двигатель

Поршневые двигатели сконструированы таким образом, что они не могут работать без поршня и коленчатого вала. В то время как двигатель Ванкеля работает с помощью ротора, и ему не нужен поршень и коленчатый вал.

Коленчатый вал вращает распределительный вал?

Коленчатый вал соединен с распределительным валом посредством цепи или зубчатого колеса. Кривошип передает свое движение распределительному валу через эту зубчатую передачу. Поскольку распределительный вал получает вращательное движение от коленчатого вала, он использует это движение для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В каком двигателе нет распределительного вала?

Двухтактный двигатель не имеет распределительного вала. Единственный 4-тактный двигатель использует его для открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов.

Как завести машину с неисправным датчиком коленвала?

Убедитесь, что зажигание включено только тогда, когда горит индикатор двигателя, а другие признаки минимальны.

Если ваш автомобиль останавливается один или два раза или вы сталкиваетесь с рывками при ускорении после запуска автомобиля, вы можете ехать, но вам нужно отвезти его в мастерскую. Если проблема более серьезная, вождение может привести к серьезному повреждению двигателя, что может увеличить затраты на ремонт.

Поэтому, если датчик коленвала вашего автомобиля поврежден, вам следует как можно скорее заменить или отремонтировать его для отличной работы вашего двигателя.

Коленчатый вал на каком механизме работает?

Коленчатый вал работает на кривошипно-шатунном механизме .

Сколько коленчатых валов в v8?

Почти 99% двигателей V8 имеют только один коленчатый вал.

Из-за чего выходит из строя коленчатый вал?

• Перегрев двигателя
• Плохая смазка
• Загрязненное моторное масло
• Неисправный ремень ГРМ

Как продлить срок службы коленчатого вала?

• Надлежащее обслуживание подшипников двигателя.
• Правильная смазка различных частей коленчатого вала.
• Предотвращает смешивание моторного масла с топливом или охлаждающей жидкостью.

  No related posts.