Видео по теме:
3D анимация
 
Обработка
 

Во всех двигателях внутреннего сгорания наиболее нагруженной и ответственной деталью является коленчатый вал. Его основная функция – это преобразование возвратно-поступательного движения в движение вращательное. Особенностью работы этой детали является то, что на него действуют разные по характеру нагрузки (знакопеременные, передаваемые от поршневой группы, а также инерция сил возникающих при вращении самого коленчатого вала).

Заготовки для изготовления коленчатых валов могут быть получены двумя способами:

  • Чугунным литьем
  • Методом ковки из высокопрочных легированных марок стали

Для дизелей и двигателей с турбонаддувом коленчатые валы изготавливаются, как правило, из стали.

Конструкция всех коленчатых валов является типовой. Каждый вал состоит из следующих конструктивных элементов:

  • Коренные шейки
  • Шатунные шейки
  • Щеки
  • Противовесы

Название коренных шеек говорит само за себя. Они предназначены для базирования вала в корпусе двигателя. Этих конструктивных элементов, как правило, всегда больше чем шатунных шеек на одну коренную. Валы, выполненные по такой компоновке, являются полноопорными.

Шатунные шейки предназначены для установки шатунов, вторые концы которых закреплены пальцами в поршнях. Между собой шейки соединяются щеками, плавно переходящими в противовесы. Функциональное назначение последних конструктивных элементов заключается в компенсации возникающих на валу центробежных сил и обеспечение плавного вращения коленчатого вала.

Шейка шатуна, соединенная посредством щек с коренной шейкой образует так называемое колено. Число колен и их расположение зависит от количества камер сгорания, порядка воспламенения в них горючей смеси и показателя тактности мотора. Конструктивно колена располагаются так, чтобы обеспечить плавное вращение вала, своевременное воспламенение горючей смеси, минимальные изгибающие моменты.

На двигателях, выполненных по V-образной схеме, длина шейки шатуна проектируется с таким расчетом, чтобы она могла служить опорой для пары шатунов левого и правого рядов. В некоторых конструкциях двигателей, на коленчатых валах, для обеспечения более равномерного воспламенения горючей смеси в рабочих камерах, шейки спаренных шатунов сдвигают одну относительно другой на восемнадцать градусов.

Выше уже упоминалось о том, что коленчатый вал является наиболее нагруженной деталью двигателя. Наиболее уязвимыми на валу являются так называемые места концентрации напряжений, другими словами это переходы от шеек к щекам. Для плавного распределения нагрузок эти места выполняются в виде радиусных переходов (галтелей). Совокупная длинна галтелей в значительной мере увеличивает общую длину коленчатого вала, что чревато снижением общей жесткости конструкции вала. Решение возникшей проблемы удалось найти, утопив галтели в тело щеки или шейки.

Для снижения сил трения, возникающих в местах соединения шеек (опорных и шатунных) с опорными элементами корпуса и шатунами, применяются, выполненные из стальной ленты, разъемные подшипники скольжения, покрытые специальным покрытием, снижающим возникающее трение. Для предотвращения проворачивания этих конструктивных элементов, в их конструкции предусмотрен специальный выступ. Для ликвидации возможных осевых смещений на одной из коренных шеек устанавливается упорная антифрикционная опора.

Для снижения износа и увеличения ресурса работы, наиболее нагруженных участков коленчатого вала, в конструкции двигателей предусмотрена специальная система подачи смазки. По специальным каналам к каждой опоре коренной шейки и шатуна, насосом подается масло.
Передача крутящего момента с коленчатого вала в коробку передач происходит через хвостовую часть вала, на которой размещен маховик. В передней части вала расположены специальные шейки для крепления шестерни, приводящей в движение распределительный вал, шкив ременной передачи, приводящий в движение вспомогательные механизмы. В некоторых моделях в этой части коленчатого вала также устанавливается специальный механизм балансирных валов, предназначенный для гашения нежелательных вибраций возникающих при вращении вала.

Самые крутые обои на рабочий стол