Составные части коленвала. Из чего состоит коленвал – вспомогательные механизмы. Основные дефекты коленвала

🔧 Устройство коленвала и его принцип работы.

Задача коленвала преобразовать возвратно-поступательное движение поршней ДВС в крутящий момент. Коленчатый вал принимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов и сил инерции движущихся и вращающихся масс. Является составной частью кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и одним из наиболее дорогостоящих и важных конструктивных элементов двигателя.

Табл. 1 Достигнутые сопротивления. Если приложенная нагрузка ниже предела усталости, это приведет к значительному повышению надежности. Все это еще более усугубляется, когда оно проявляется в эффекте резки, что очень часто происходит в механике; можно подчеркнуть, что контролируемая паллетизация наиболее эффективна во всех тех компонентах, которые критически важны геометрическими усадочными формами, факторами формы, эффектами резьбы и хрупкими материалами. Вкладка 2 показывает временные приращения, которые можно найти на некоторых механических компонентах.

Чаще всего коленвал представляет собой цельный конструктивный элемент – являются неразборными. Есть и исключения - разборные коленчатые валы, которые используются на мототехнике, мотоциклах, квадроциклах и т.д. На автомобили устанавливают неразборные коленвалы, которые после возникновения трещин или поломки не восстанавливаются.

Вкладка 2 Повышенная долговечность некоторых механических компонентов. Поэтому он приходит к выводу о том, что в отношении механической усталости преимущества использования лечения действительно замечательны. Можно продлить срок службы деталей, увеличить уровень нагрузки в эксплуатации, уменьшить вес и переборки, использовать высокопрочные материалы, но считать их слишком чувствительными к растрескиванию, в некоторых случаях улучшить условия смазки и иногда избегать дорогостоящего капитального ремонта.

Разнообразие случаев, когда вы можете применять лечение, получая отличные результаты, действительно необычайно. Как уже упоминалось, контролируемая паллетизация может быть использована с удовлетворением в подавляющем большинстве трибологических явлений.

По этой причине высока популярность контрактных (б.у.) коленвалов из Японии, Европы, Америки. При покупке коленчатого вала с авторазборки, он как правило, поставляется со вкладышами, снятыми непосредственно с разбираемого автомобиля. В этом случае вопрос «подойдет-не подойдет» не ставится, также немаловажно, что приобретая б.у. запчасть, вы покупаете 100% оригинал. Можно, конечно, приобрести и оригинальный новый коленвал, но цена его будет в разы выше, чем у контрактного. Так, например, б.у. коленвал на Хонду Цивик можно купить за 2 000 рублей, а стоимость нового начинается от 15 000 рублей.

Пружины - отличный пример применения лечения. В этих особенностях внешняя нагрузка почти всегда имеет один и тот же знак, и достижимые преимущества замечательны. Соединительные стержни представляют собой чрезвычайно напряженные механические компоненты, и их геометрия является неизбежным источником существенных эффектов резьбы: научные исследования показали, что контролируемое переливание особенно эффективно при наличии резьбового эффекта.

Деревья, оси и коленчатые валы часто закрепляются в ущельях, фитингах и во всех областях, которые часто являются источником растрескивания. Сварка всегда очень деликатная в механических деталях. Они часто являются источником дефектов и тяговых остаточных напряжений. Результаты, достигнутые в этих деталях, действительно удивительны и по существу связаны с тремя явлениями.

Однако распространены такие виды ремонта коленвала, как балансировка, рихтовка, восстановление механически деформированной поверхности шеек (восстановление задранных шеек коленвала).

Рассмотрим, как устроен коленвал. Он состоит из ряда шатунных и коренных шеек, связаных щеками. Наиболее популярный тип коленвала – полноопорный, в нем коренных шеек на одну больше. Шатунные шейки имеют меньший диаметр, чем коренные. Противовес в коленвале гарантирует плавную работу мотора, поскольку уравновешивает вес поршней и шатунов. Коленом именуют шатунную шейку, расположенную между двумя щеками. Сколько колен в коленвале и как они размещены, зависит от принципа работы цилиндров двигателя, а также его тактности. Шатунная шейка выполняет роль опоры для шатунов.

Улучшение питтинга Улучшение улучшения зуба зуба до корня зуба Улучшение условий смазки: Созданная шероховатость создает смазочные микроволны, которые позволяют лучше цепляться за стену. Контролируемое переливание - это холодная механическая обработка. Воздействие шара с поверхностью конкретного вызывает пластическое скольжение поверхностных волокон; обычно эффект влияет на толщину в несколько десятых миллиметра. Пластмассовая деформация не влияет на основной металл. Эластичные наружные волокна имеют тенденцию растягиваться, а те, которые находятся ниже пластикового слоя, имеют тенденцию возвращать их в исходное положение.

Поскольку место перехода от шейки к щеке нагружено, для уменьшения нагрузки переход от шейки к щеке выполняется с радиусом закругления. Такой радиус именуют галтелью. Так как галтели существенно удлиняют коленвал, их производят с углублением в шейку или щеку.

Для обеспечения вращения шатунов в шатунных шейках и коленчатого вала в опорах применяются подшипники скольжения. К каждой из опор коренных шеек существует индивидуальный подвод масла, затем масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам.

Из полученного равновесия поверхностный пластический слой находится в остаточном сжатии. Все это, как упоминалось выше, приводит к улучшению усталостной жизни обработанных деталей. Подводя итог, можно сказать, что контролируемый пиннинг вызывает следующие эффекты для заготовки.

Пластическая деформация поверхностных слоев материала; введение остаточных напряжений сжатия; пластическая пленка; изменение шероховатости. Чтобы получить лучший лечебный эффект, процесс должен происходить в строго контролируемых и повторяемых условиях, в противном случае нельзя было бы предсказать состояние кусков после пемзы.

Отбор мощности с коленчатого вала осуществляется с хвостовика, на который устанавливается маховик. На переднем конце коленвала размещены посадочные места. На них крепятся: шкив привода вспомогательных агрегатов, шестерня привода распределительного вала, а также гаситель крутильных колебаний. Традиционно коленвал производится из стали (для дизельных и турбированных моторов) или чугуна.

Всегда коленчатый вал является одним из самых коварных и стимулирующих механических органов для механических конструкторов. Это связано с многими аспектами и проблемами, возникающими при проектировании и строительстве этих элементов, решение которых требует глубоких знаний в области материалов, обработки поверхности, динамики машин, анализа режима напряжений и усталостной конструкции. Но начнем с заказа, и сначала мы увидим основные особенности конструкции и конструкции коленчатых валов.

Некоторые поведенческие и конструктивные замечания

Как хорошо известно, коленчатый вал представляет собой механический элемент, действующий как кривошип, трансформирующий через шатун чередующееся движение вращающихся поршней. Реализация этой функции дает коленчатый вал, иногда называемый коленчатым валом, конкретную геометрическую конфигурацию, показанную на рисунке 1, которая распознает шарнирные и кривошипные штифты, бедра и конец, на которые в случай фотографии, связанные органы распределения. Специфическая геометрия вместе с изменчивостью времени приложенных нагрузок является причиной некоторых характерных аспектов поведения коленчатого вала.


Коленчатый вал – это важная часть , потому как он преобразует возвратно-поступательные движения поршней в крутящий момент. Устройство коленчатого вала следующее: щёки, шатунные и коренные шейки, противовесы, хвостовик, фланец.

Фактически, применяемые нагрузки изменяются циклически с течением времени, и в большинстве случаев условия труда вызывают важные силы инерции, которые необходимо учитывать в конструкции дерева. Эти эффекты могут быть уменьшены противовесом. Тем не менее, очевидно, что существует необходимость в конструктивном подходе, способном количественно оценивать такие эффекты и приводить к использованию коленчатых валов вдали от так называемых критических, промывных и крутильных скоростей. Последние обычно представляют собой те, которые вызывают наибольшие динамические эффекты, особенно для двигателей с 6 или более цилиндрами.

Опора – коренные шейки. В классических четырехцилиндровых двигателях коленвалы с пятью опорами. Конструкция из трех опор применяется редко, потому как не такая прочная. Семиопорные валы имеют шестицилиндровые двигатели. Обычно в блоках цилиндров с небольшим диаметром цилиндра применяют коленвалы с одинарным противовесом. Во время изготовления и ремонта поверхность коренных и шатунных шеек тщательно полируется.

Но есть еще один аспект, связанный с геометрией коленчатого вала. На самом деле его сложная геометрическая разработка не отвечает требованиям для применения теоретических формул для расчета сгибающих и торсионных напряжений. Поэтому необходимо будет использовать анализы, способные количественно оценить влияние перенаселенности, вызванное геометрическими деталями.

Эти проблемы более или менее ощущаются в зависимости от мощности в игре и результирующего размера коленчатого вала, который может быть изготовлен в виде одной детали или в нескольких сборках. Размер дерева также определяет технологический процесс получения и используемый материал.

Виды коленвалов

Различают коленвалы с двойными противовесами и без них . Коленвал должен быть износостойким, иметь низкую массу, уравновешен, иметь точную обработку. Изготавливаются коленчатые валы из высокопрочной легированной стали. Также бывают литые коленвалы из высокопрочного чугуна, которые закаляются токами высокой частоты. Также бывают полые коленвалы .

Типы анализа конечных элементов

Не желая вдаваться в подробности, можно также сказать, что структурные проблемы, связанные с усталостью, приводят к применению поверхностных обработок, таких как азотирование, прокатка или паллинг. Вышеизложенное, хотя и без каких-либо претензий быть исчерпывающим и полностью иллюстрировать аспекты, связанные с проектированием коленчатых валов, позволяет оценить сложность конструкции этого механического элемента, а вместе с ним и анализ конечных элементов может помочь улучшить конечный результат.

Однако очевидно, что успех такого анализа требует правильного подхода, который зависит от цели самого анализа. Другими словами, анализ конечных элементов коленчатого вала будет иметь различную настройку в зависимости от конечной цели, которую вы хотите использовать для расчета собственных частот для расчета внутренних операций сгибания и скручивания, связанных с применяемыми нагрузками затем выполнить проверку усталости с помощью традиционной методологии, которая относится к определению коэффициента резака, или для определения локальных усилий в критических точках в течение рабочего цикла, а затем выполнить тестирование усталости.

Как работает коленчатый вал?

На коленвал воздействуют изгибающие и скручивающие силы в процессе работы. Чтобы не было преждевременного разрушения сопряжение между шатунными шейками и щеками делают слегка закругленным. Если двигатель работает нормально, то коренные и шатунные шейки коленчатого вала постепенно изнашиваются, как и при скольжении подшипников.

Анализ собственных частот

Если окончание анализа - определение его собственных частот, основным требованием модели является уважение распределения масс и жесткости вдоль развития дерева. Таким образом, картина пучка может быть достаточной при условии правильной моделировки масс вдоль оси дерева и их эксцентриситета. Для достижения этой цели хорошо отказаться от схемы масс с концентрическими параметрами и использовать модель, в которой инерция ассимилируется с распределенной нагрузкой, интенсивность которой в экстремумах каждого элемента пропорциональна узловым ускорениям.

Создается тонкая масляная пленка, благодаря подачи масла под давлением. Через некоторое время зазор между вкладышем и шейкой станет больше, уменьшится давление и снизится качество масляной пленки. Износ увеличивается, шейка с большим усилием задевает вкладыш, давление уменьшается снова и теперь работа невозможна, потому что из-за излишнего трения повышается температура, шейка сцепляется с вкладышем и он проворачивается.

Анализ для расчета внутренних действий

Если окончание анализа - это расчет внутренних действий, которые происходят из приложенных нагрузок, первым шагом является анализ механизма определения нагрузок, которые выходят из шатуна в коленчатый вал. Это можно сделать либо путем применения понятий и формул, связанных с кинематикой, и динамики кривошипа, либо с помощью многоуровневого решателя, особенно для самых сложных случаев. Тогда хорошо определить сплошную систему отсчета с осевым, нормальным и касательным направлениями к одному из кривошипов и разбить силы в этих направлениях.

Проверить, износились ли шейки коленчатого вала можно благодаря давлению масла в масляной магистрали на максимальных и минимальных оборотах прогретого двигателя. Между шейками и вкладышами на разобранном двигателе с помощью пластмассовой проволоки можно измерить зазор. Чем меньше зазор, тем деформация больше. В зависимости от конструкции двигателя на хвостовик коленвала устанавливается шкив, демпфер крутильных колебаний, звёздочка привода распредвала, вспомогательных и балансирных валов.

Наконец, необходимо определить условия ограничения, которые хорошо описывают те, которые сделаны подшипниками. На этом этапе можно установить статический анализ коленчатого вала, который использует элементы «пучка»; это должно повторяться в течение всего рабочего цикла вала, поскольку угол поворота изменяется в зависимости от осевых, нормальных и тангенциальных сил.

Это позволит вам понять, как внутренние действия изменяются в течение цикла. Обратите внимание, что внутренние действия возможны, применяя формулы формулы для расчета максимальных и минимальных номинальных напряжений в рабочем цикле в критических точках. С этими значениями, если вы знаете коэффициенты гибкости и кручения, представляющие интерес, вы можете выполнить тестирование усталости, применяя традиционную процедуру.