Коленвал ваз из какого металла

Обновлено: 08.01.2025

В статье рассматривается конструкция коленчатого вала, принцип работы, а также проводится анализ основных материалов, применяемых при производстве коленчатых валов.

Один из наиболее ответственных и дорогостоящих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания – это коленчатый вал (коленвал), расположенный в цилиндровом блоке. Его основное назначение – преобразовать возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент.

Сложная конструкция коленвала показана на рисунке и представлена в виде шатунных шеек, расположенных по одной оси колен и соединенных специальными щеками. При этом число, формы и месторасположения цилиндров влияют на количество колен. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения. Коленчатый вал воспринимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов, а также сил инерции движущихся и вращающихся масс.

Рис. Конструкция коленчатого вала

Основными элементами коленчатого вала являются:

Коренная шейка – основная часть вала, опора вала, размещающаяся на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере двигателя.

Шатунная шейка – деталь- опора, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных подшипников осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.

Щеки – детали, соединяющие коренные и шатунные шейки.
Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов. Они обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил энергии первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.
Передняя (фронтальная) часть вала или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний. Основное назначение этой части вала - осуществлять контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других вспомогательных узлов, систем и агрегатов.
Задняя (тыльная) часть или хвостовик – часть механизма, соединяющаяся с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы. Ее основное назначение - осуществлять отбор части мощности вала.

Коленчатые валы, как отмечает автор [1] бывают составные, кованные, литые, цельные и в соответствии с требованиями ГОСТ 53444-2009 [2] для их изготовления рекомендованы углеродистые, легированные стали, и чугун. Материал и технология изготовления коленвала тесно увязаны между собой. Для коленчатых валов средних размеров, изготовленных из стали в крупносерийном и массовом производстве в основном используется ковка в закрытых штампах на молотах или прессах, при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций. После предварительной и окончательной ковки коленчатого вала в штампах производят обрезку слоя на обрезном прессе и горячую правку в штампе под молотом. Целью данного способа – является получение структуры с наивысшей прочностью и вязкостью. Чугунные коленчатые валы получаются методом литья. Известно, что чугун в связи с повышенной хрупкостью ковке не поддается. Преимущество стальных валов – это наивысшая прочность, возможность получения высокой твёрдости шеек, особенно благодаря азотированию.

Для изготовления коленчатых валов для двигателей малой и средней напряженности в основном используются углеродистые стали 35, 40, 50. Применение сталей таких марок объясняется низкой стоимостью термообработки и хорошими механическими свойствами этих сталей. Для подавляющего большинства коленчатых валов стационарных, судовых и тепловозных дизелей чаще всего применяют низколегированные стали 35Г, 40Г, 45Г, 50Г и др. Хромовые, хромоникелевые, хромомолибденовые стали (40Х, 40ХН, 35ХМ, 30ХН2МА, 18Х2Н4МА и др.) в основном применяются для изготовления валов быстроходных двигателей. Наибольший интерес вызывают коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей. Здесь наиболее широко применяют стали 45, 50Г, 40Х, 45Г2, 38ХГН, 40ХН2МА. Стали, легированные ванадием, хромом, молибденом, никелем (30ХМА, 20ХН3А, 38Х2МЮА, 40Х2Н2МА, 25Х2Н4МА, 38Х2МЮА и др.), имеющие повышенную твердость, пластичность, износостойкость в основном служат для изготовления коленчатых валов дизелей повышенной мощности.

Стальные коленчатые валы для увеличения прочности и износостойкости шеек всегда подвергают термической, реже химико-термической обработке: закалка токами высокой частоты, закалка поверхностного слоя, азотирование. Твёрдость, получаемая при этом, зависит от количества углерода. Так, твердость при закалке ТВЧ находится в диапазоне 50..55 HRC, при азотировании она увеличивается до 60 HRC и выше.

Литые коленчатые валы изготовляют обычно из высокопрочных чугунов с шаровидным графитом, модифицированного магнием перлитного класса (ВЧ 45; ВЧ-50, ВЧ-60, ВЧ-70), ферритного класса ВЧ-40 или ковкого перлитного с хлопьевидными включениями графита КЧ 60-3, КЧ 70-2, реже из легированного никель-молибденового чугуна. В основном используется метод прецизионного литья, т.е. в оболочковых формах. Литые коленчатые валы по сравнению со «штампованными» также имеют ряд преимуществ: дешевизна, высокий коэффициент использования металла, хорошее демпфирование крутильных колебаний, позволяющее часто отказаться от внешнего демпфера на переднем носке вала. В литых заготовках можно получить и ряд внутренних полостей при отливке. Изготовление литых чугунных валов технологически проще и существенно дешевле. Эта технология, известная еще с советских времен (так чугунные коленчатые валы в автомобильных двигателях стали применять с 1960 года), с учетом ряда преимуществ становится очень популярной для двигателей тракторной и автомобильной техники в настоящее время. Безусловно, при изготовлении чугунных коленвалов особую роль играет качественное литье на современном оборудовании с целью исключения литейных пороков. В случае использования высокопрочных марок чугуна коленчатый вал имеет достаточные характеристики прочности и не нуждается в дальнейшей термообработке. Литой коленчатый вал имеет равномерную твердость по всему сечению и она не снижается после шлифовки. Масса обработанного литого коленчатого вала на 10-15% меньше массы кованого.

Таким образом, в статье рассмотрена конструкция коленчатого вала, дана его классификация, принцип работы, а также проводится анализ основных материалов, применяемых при его производстве и их сравнительная характеристика.

Коленчатый вал ДВС

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, он же коленвал — это однородная деталь (если состоит она из нескольких частей, то это составной вал) сложной формы в виде стержня с коленами, функция которой является преобразование возвратно-поступательного движения в крутящее.

Металл коленвала

Коленчатый вал ДВС воспринимает большие нагрузки, поэтому он изготавливается с большим запасом прочности. Материалы для изготовления коленвала следующие:

углеродистая сталь;
хромомарганцевая сталь;
хромоникельмолибденовая сталь;
высокопрочный чугун.

Марки стали состава коленвала в порядке распространенности:

Сталь 45. Означает, что в сплаве металла содержится от 0,42 до 0,5 % углерода (С).
Сталь 45Х. Это конструкционный легированный сплав, в котором содержится хром в количестве 1%. Из справочников по ГОСТу хрома содержится в этой марке от 0,8 до 1,1 %.
Сталь 45Г2. Буква Г в шифре стали означает, что содержится марганец (Mn) в количестве 2%.
Сталь 50Г. Этот шифр обозначает, что это марганцевая сталь с содержанием 1% марганца (Mn) и 0,5% углерода (С).

Если в шифре сплава металла содержится более, чем 2,14% углерода (С), то — это чугун.

Марки стали коленвалов дизельных двигателей:

Элементы коленвала

Коленчатый вал (коленвал) ДВС состоит из:

Коренная шейка.
Шатунная шейка.
Щёки.
Передняя выходная часть вала или, по-другому — носок.
Задняя выходная часть вала, или, по-другому — хвостовик.
Противовесы.

Коренная шейка вала коленчатого вала — это специальное посадочное место для коренного подшипника, на котором сидит и вращается коленвал.

Обозначения рисунка «Коленчатый вал ДВС»:

Фланец маховика.
Противовесы.
Шатунные шейки.
Коренные шейки.
Щека.
Отверстия подвода масла к шейкам.
Противовесы.
Коренная шейка упорного подшипника.
Посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала.
Носок коленчатого вала.

В строении коленвала ДВС имеются коренные шейки, соединяющиеся с шатунныйми шейками посредством щёк. Помимо соединительной функции щек, они еще являются балансирами кривошипно-шатунного механизма, то есть выравнивают вес поршней и шатунов. Благодаря сбалансированному вращению коленвалу, двигатель работает плавно, без рывков.

На коренные и шатунные шейки надеваются подшипники скольжения, называемые вкладышами. Вкладыши тонкостенные располовинчатые из стальной ленты с антифрикционным слоем (то есть, устойчивым к трению).

Шатунная шейка является опорой для шатуна. Самой большой нагрузке в строении коленвала ДВС подвергаются места перехода от шеек к щекам.

Чтобы весь коленчатый вал двигателя не перемещался по оси, не имел осевой люфт, используется упорный подшипник скольжения. Подшипник скольжения удерживающий от перемещения по оси коленвала устанавливается на крайней или средней коренных шейках.

В конструкции шеек и щек коленвала конструкторами предусмотрены специальные отверстия для смазки. Через эти отверстия под давлением подается моторное масло к каждой шейке вала. Коренные шейки обеспечены такой индивидуальной смазкой. Через каналы в щеках, масло подается на шатунные шейки.

Задняя часть коленвала — это хвостовик, обеспечивающий передачу крутящего момента маховику, который закрепляется на хвостовике, а маховик, в свою очередь, передает вращение на коробку переключения передач.

Передняя часть коленвала — это носок. На носке монтируются такие детали:

шестерня или звездочка привода распределительного вала (распредвала) газораспределительного механизма (ГРМ);
шкив привода навесного оборудования. Кстати, как снять шкив коленвала, мы рассматривали подробно. Есть несколько способов.

На носке также монтируется, так называемый гаситель крутящих колебаний. Так как коленвал ДВС постоянно испытывает огромные нагрузки на кручение и излом, на носке необходимо подавлять вибрацию (колебания).

Гаситель вибраций коленвала состоит из двух дисков и растягивающегося элемента (резина, силикон, масляная жидкость, пружина). Вибрация на носке вала уменьшается благодаря гасителю крутильных колебаний.

Во всех сложно-технических устройствах происходит возникновение одной одного вида энергии, которая кинематическими схемами преобразуется в другую, например, вращательное — в поступательное, и т.д.

В двигателе ДВС коленчатый вал — это сердце двигателя. Принцип работы коленвала следующий: когда поршень удалился на самое максимальное расстояние — щёки и шатун вытягиваются в одну линию. Далее, в рабочей камере сгорания цилиндра происходит взрыв топливно-воздушной смеси, из-за чего поршень опускается вниз с шатуном. Основание шатуна проворачивается вокруг оси шатунной шейки коленвала, так как шатун сидит на ней. После достижения поворота на 180 градусов, шатун начинает движение вверх и поднимает поршень. Таким образом происходит цикл вращения деталей цилиндро-поршневой группы.

Максимально удаленное и максимально приближенное расстояния от коленвала до поршней называются мертвыми точками, в мертвых точках скорость движения равна нолю.

Обработка коленвала.

Коленвалы ДВС в процессе изготовления подвергаются механической и химико-термической обработкам. Так как коленчатый вал двигателей — это сложное устройство с высокой точностью, оно делается с высокими квалитетами только на заводах. Механобработка вала, в основном, понятна многим — это изменение формы по заданным параметрам.

Химическая обработка коленвалов — это закалка током высокой частоты (ТВЧ), азотирование, закалка поверхностного слоя. Изношенные азотированные валы не шлифуют, они подлежат замене. Благодаря всем этим хим и термическим обработкам повышается прочность и износоустойчивость.

Размеры коленвала ваз 21213

Коленчатый вал – пятиопорный, отлит из чугуна. Поверхности шеек вала закалены токами высокой частоты на глубину 2–3 мм. В заднем конце коленчатого вала выполнено гнездо под передний подшипник ведущего вала коробки передач, по наружному диаметру которого центрируется маховик.

Шатунные и коренные шейки коленчатого вала соединяются каналами, по которым подводится масло для смазки шатунных подшипников. Технологические выходы каналов закрыты колпачковыми заглушками, которые запрессованы и для надежности зачеканены в трех точках.

Для продления срока службы коленчатого вала предусмотрена возможность перешлифовки шеек коленчатого вала при износе или повреждении их поверхностей. Шлифованием диаметры шеек уменьшаются на 0,25, 0,5, 0,75 и 1,00 мм.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников

Вкладыши коренных и шатунных подшипников сталеалюминиевые. Верхние вкладыши 1-, 2-, 4- и 5-го коренных подшипников имеют канавку на внутренней поверхности, а нижние без канавки (до 1987 г. нижние вкладыши этих подшипников устанавливались с канавкой). Вкладыши центрального (3-го) коренного подшипника отличаются от остальных большей шириной и отсутствием канавки на внутренней поверхности. Все вкладыши шатунных подшипников без канавок, одинаковые и взаимозаменяемые.

Маховик отливается из чугуна и снабжен стальным зубчатым венцом для пуска двигателя стартером. Маховик устанавливается на коленчатый вал так, чтобы метка (конусообразная лунка около зубчатого венца) находилась против шатунной шейки 4-го цилиндра. Метка служит для определения ВМТ в первом и четвертом цилиндрах.

Очистка каналов системы смазки

1. Для очистки удалите заглушки каналов. Затем прогоните гнезда заглушек зенкером А.94016/10, надетым на шпиндель А.94016, тщательно промойте каналы бензином и продуйте сжатым воздухом.

2. Нанесите герметик УГ-6 на поверхности гнезд заглушек. Оправкой А.86010 запрессуйте новые заглушки и для большей надежности зачеканьте каждую заглушку в 3-х точках кернером.

Проверка коренных и шатунных шеек

1. Установите коленчатый вал на две призмы (см. рис. Допустимые биения основных поверхностей коленчатого вала ) и проверьте индикатором:

биение коренных шеек (максимально допустимое 0,03 мм); биение посадочных поверхностей под звездочку и подшипник первичного вала коробки передач (максимально допустимое 0,04 мм); смещение осей шатунный шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек (максимально допустимое ±0,35 мм); неперпендикулярность по отношению к оси коленчатого вала торцевой поверхности фланца. При проворачивании вала индикатор, установленный сбоку на расстоянии 34 мм (см. рис. Допустимые биения основных поверхностей коленчатого вала ) от оси вала, не должен показывать биения более 0,025 мм.

Допустимые биения основных поверхностей коленчатого вала

2. На коренных, шатунных шейках и на щеках коленчатого вала трещины не допускаются. Если они обнаружены, замените вал.

3. На поверхностях коленчатого вала, сопрягаемых с рабочими кромками сальников, не допускаются царапины, забоины и риски.

4. Измерьте диаметры коренных и шатунных шеек. Шейки следует шлифовать, если их износ больше 0,03 мм или овальность шеек больше 0,03 мм, а также если на шейках есть задиры и риски.

Коленчатый вал ВАЗ 2101, 2102

Вкладыши коренных и шатунных подшипников

Ремонтный размер коленчатого вала

Снимаем крышку шатуна вместе с вкладышем

Отсоединяем от коленвала остальные шатуны и сдвигаем их вверх

Вынимаем вкладыши из шатунов и их крышек.

Торцовым ключом на 17 мм ослабляем болты крепления крышек коренных подшипников коленвала

Отвернув два болта, снимаем крышку заднего коренного подшипника. В проточках задней опоры коленчатого вала установлены два упорных полукольца. Переднее кольцо А — сталеалюминевое, а заднее Б — металлокерамическое. Кольца можно вынуть, нажав на их торцы тонкой отверткой.

Отворачиваем болты остальных крышек коренных подшипников, удерживая коленчатый вал от падения. Снимаем поочередно крышки и вынимаем коленвал из картера двигателя. Все вкладыши крышек (кроме третьей), установленные в постелях коренных подшипников, имеют проточку. На крышках коренных подшипников выполнены метки, соответствующие их порядковому номеру (отсчет от носка коленчатого вала), обращенные к левой стороне блока цилиндров. На пятой крышке выполнены две метки, разнесенные по краям.

Коленчатый вал и маховик – Коренные и шатунные шейки

Комплекты вкладышей подшипников ремонтных размеров и ремонтные размеры шеек коленчатого вала у двигателей мод. 331, 3317 и 3313

Наименование комплекта	Обозначение	Толщина вкладыша, мм	Ремонтный размер шейки вала после шлифовки и полировки, мм
Комплект вкладышей и подшипников на один двигатель:
номинальный размер	412 – 1000102 – 03	1,823 – 1,830	59,947 – 59,960
уменьшенный на 0,25 мм	412 – 1000102 – 13	1,948 – 1,955	59,697 – 59,710
то же 0,5 мм	412 – 1000102 – 23	2,073 – 2,080	59,447 – 59,460
то же 0,75 мм	412 – 1000102 – 33	2,198 – 2,205	59,197 – 59,210
то же 1,0 мм	412 – 1000102 – 43	2,323 – 2,330	58,947 – 58,960
Комплект вкладышей шатунных подшипников на один двигатель
номинальный размер	412 – 1000102 – 03	1,823 – 1,830	51,994 – 52,012
уменьшенный на 0,25 мм	412 – 1000104 – 13	1,948 – 1,955	51,744 – 51,762
то же 0,5 мм	412 – 1000104 – 23	2,073 – 2,080	51,494 – 51,512
то же 0,75 мм	412 – 1000104 – 33	2,198 – 2,205	51,244 – 51,262
то же 1,0 мм	412 – 1000104 – 43	2,823 – 2,330	50,994 – 51,012

На коренных и шатунных шейках, а также щеках коленчатого вала трещины не допускаются. Если они обнаружены, следует заменить вал.

Незначительные задиры на шейках могут быть зачищены бруском карборунда мелкой зернистости. Если риски очень глубокие или шейки имеют овальность более 0,03 мм, их шлифуют.

Коренные и шатунные шейки необходимо шлифовать, уменьшая их размеры на 0,25 мм, чтобы получить, в зависимости от степени износа, определенный ремонтный размер, приведеный в табл. Комплекты вкладышей подшипников ремонтных размеров и ремонтные размеры шеек коленчатого вала у двигателей мод. 331, 3317 и 3313.

После шлифования и последующей доводки шеек следует хорошо промыть коленчатый вал для удаления остатков абразива. Каналы для смазки с удаленными заглушками несколько раз промыть бензином под давлением. На первой щеке коленчатого вала необходимо указать величину уменьшения шеек (0,25; 0,50 мм и т.д.).

Для чего нужен коленвал в двигателе ВАЗ 2106

Коленчатый вал (коленвал) — важная деталь кривошипно-шатунного механизма любого двигателя. Работа узла направлена на преобразование энергии сгорающих газов в механическую энергию.

Описание коленвала ВАЗ 2106

Коленвал имеет довольно сложную конструкцию, с расположенными на одной оси шатунными шейками, которые соединяются посредством специальных щёк. Количество шатунных шеек на двигателе ВАЗ 2106 равно четырём, что соответствует числу цилиндров. Шатуны обеспечивают соединение шеек на валу с поршнями, в результате чего совершаются возвратно-поступательные движения.

Рассмотрим основные элементы коленчатого вала:

Спереди и сзади коленвала установлены уплотнители — сальники, которые предотвращают выход масла наружу. Весь механизм коленчатого вала вращается благодаря специальным подшипникам скольжения (вкладышам). Эта деталь представляет собой тонкую стальную пластину, которая покрыта материалом с низким коэффициентов трения. Чтобы вал не смещался по оси, используется упорный подшипник. В качестве материала при изготовлении коленчатого вала используется углеродистая или легированная сталь, а также модифицированный чугун, а сам процесс производства осуществляется методом литья или штамповки.

Коленвал силового агрегата имеет сложное устройство, но при этом принцип его работы довольно прост. В цилиндрах двигателя происходит воспламенение и сгорание топливно-воздушной смеси, в результате чего выделяются газы. В ходе расширения газы оказывают воздействие на поршни, что приводит к совершению поступательных движений. Механическая энергия от поршневых элементов передаётся шатунам, которые соединяются с ними через втулку и поршневой палец.

Такой элемент, как шатун, соединяется с шейкой коленвала с помощью вкладыша. Как результат, поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала. Когда вал совершает пол-оборота (проворачивается на 180˚), шатунная шейка движется обратно, тем самым обеспечивая возврат поршня. В дальнейшем происходит повторение циклов.

Не менее важным в работе коленвала является процесс смазывания трущихся поверхностей, к которым относятся шатунные и коренные шейки. Важно знать и помнить, что подача смазки к валу происходит под давлением, которое создаётся масляным насосом. На каждую коренную шейку масло подводится отдельно от общей системы смазки. На шейки шатунов смазывающее вещество подаётся через специальные каналы, которые расположены в коренных шейках.

Размеры шеек

Коренные и шатунные шейки по мере эксплуатации двигателя изнашиваются, что приводит к нарушению правильной работы силового агрегата. Кроме этого, износ может быть связан с разного рода неполадками двигателя. К таковым относятся:

Перечисленные нюансы приводят к повреждению поверхности шеек вала, что говорит о необходимости ремонта либо замены узла. Чтобы оценить износ шеек, необходимо знать их размеры, которые приведены в таблице.

Таблица: диаметры шеек коленвала

Шатунные					Коренные
Номинальные	Ремонтные				Номинальные	Ремонтные
Номинальные	0,25	0,5	0,75	1	Номинальные	0,25	0,5	0,75	1
47,814	47,564	47,314	47,064	46,814	50,775	50,525	50,275	50,025	49,775
47,834	47,584	47,334	47,084	46,834	50,795	50,545	50,295	50,045	49,795

Что делать при износе шеек

Каковы действия при износе шеек коленвала на ВАЗ 2106? Сперва производится деффектовка, делают замеры при помощи микрометра, после чего выполняют шлифовку шеек коленвала на специальном оборудовании до ремонтного размера. В гаражных условиях эту процедуру сделать невозможно. Шлифовка шеек производится до самого близкого размера (исходя из приведённых таблиц). После обработки устанавливаются утолщённые вкладыши (ремонтные) в соответствии с новым размером шеек.

Если производится капитальный ремонт двигателя, совсем не лишним будет осмотреть масляный насос, продуть масляные каналы блока цилиндров, а также самого коленвала. Внимание стоит обратить на систему охлаждения. Если на элементах двигателя или его системах присутствуют следы износа либо повреждений, детали и механизмы нуждаются в ремонте или замене.

Видео: шлифовка коленвала на станке

Выбор коленвала

Необходимость в выборе коленчатого вала на ВАЗ 2106, как и на любой другой автомобиль, возникает в случае ремонта двигателя или для улучшения характеристик мотора. Независимо от поставленных задач нужно помнить, что коленчатый вал должен быть тяжёлым, с противовесами большого веса. Если деталь будет подобрана правильно, механические потери значительно снизятся, также как и другие нагрузки на механизмы.

В процессе выбора узла, даже если он новый, пристальное внимание обращают на его поверхность: никаких видимых изъянов, таких как царапины, сколы, задиры, быть не должно. Кроме этого, внимание уделяют ряду характеристик коленвала, а именно соосности, овальности, конусности и диаметру шеек. Во время сборки мотора выполняют балансировку коленчатого вала для уравновешивания всех вращающихся элементов. Для этой процедуры используется специальный стенд. По окончании балансировки закрепляют маховик и снова продолжают процесс. После монтируют корзину сцепления и другие элементы (шкивы). Необходимости в балансировке с ведомым диском сцепления, нет.

Проверка коренных и шатунных шеек

биение коренных шеек (максимально допустимое 0,03 мм);
биение посадочных поверхностей под звездочку и подшипник первичного вала коробки передач (максимально допустимое 0,04 мм);
смещение осей шатунный шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек (максимально допустимое ±0,35 мм);
неперпендикулярность по отношению к оси коленчатого вала торцевой поверхности фланца. При проворачивании вала индикатор, установленный сбоку на расстоянии 34 мм (см. рис. Допустимые биения основных поверхностей коленчатого вала ) от оси вала, не должен показывать биения более 0,025 мм.

Шкив коленвала

Генератор и водяной насос на ВАЗ 2106 приводятся в движение посредством ремня от шкива коленвала. При проведении ремонтных работ с двигателем, внимание стоит обратить также на состояние шкива: нет ли видимых повреждений (трещины, задиры, вмятины). При обнаружении дефектов, деталь следует заменить.

В процессе монтажа, шкив на коленчатый вал должен садиться ровно, без перекосов. Несмотря на то что шкив на валу сидит довольно плотно, для защиты от проворачивания используется шпонка, которая также может быть повреждена. Деталь с дефектами подлежит замене.

Метки коленвала

Чтобы двигатель работал безукоризненно, после установки коленвала необходима правильная настройка зажигания. На шкиве коленчатого вала есть специальный отлив, а на блоке цилиндров три метки (две короткие и одна длинная), соответствующие углу опережения зажигания. Первые две обозначают угол в 5˚ и 10˚, а длинная — 0˚ (ВМТ).

Метку на шкиве коленвала располагают напротив длиной риски на блоке цилиндров. На звёздочке распредвала также есть метка, которую необходимо совместить с отливом на корпусе подшипников. Для вращения коленчатого вала используют специальный ключ соответствующей размерности. По обозначенным меткам поршень первого цилиндра находится в верхней мёртвой точке, при этом бегунок на распределителе зажигания нужно установить напротив контакта первого цилиндра.

Несмотря на то что коленвал является ответственным узлом любого двигателя, провести ремонт механизма под силу даже начинающему автомастеру, за исключением этапа шлифовки. Главное, подобрать элементы согласно размерам вала, после чего следовать пошаговым инструкциям по его сборке.

Коленчатые валы

Конечно, сложно выделить какую либо самую главную деталь в машине, но коленчатый вал можно отнести к одним из самых важных, ведь именно он преобразует усилия с поршней и шатунов в крутящий момент, который и движет машину.

В этой статье рассмотрим некоторые параметры коленчатых валов на "классику" и особенности их замены и установки.

Итак, у "классических" коленвалов есть несколько параметров, которые могут отличаться.

1.Ход коленвала — расстояние между осями шатунной шейки в нижней мертвой точке(НМТ) и верхней мертвой точки(ВМТ)

На классические двигатели на заводе ставили коленчатые валы с ходом 66 мм 80 мм и 84 мм. Кроме них есть спортивные коленвалы с ходом поршня 86 мм 88 мм и даже 90 мм. Однако не стоит думать, что поставив в блок коленчатый вал с ходом 90 мм мотор сразу станет намного мощнее. Большое влияние на поведение мотора оказывает соотношение длинны шатуна и хода коленвала — так называемое R/S. Многие считают, что "золотая середина" блока цилиндров является величина R/S, равная 1,75.

Если R/S большое, то поршень дольше находиться в ВМТ, поэтому происходит более полное сгорание топливной смеси, следовательно большее давление на поршень после прохождения ВМТ. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах. Так же длинный шатун уменьшает трение свое трение об коленвал. Однакоесть и минусы — при длинном шатуне и малом ходе из-за снижения скорости воздушного потока (опять же из-за меньшей скорости движения поршня после ВМТ) не обеспечивается хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала. А так же существует большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в ВМТ.

Если R/S маленькое, то обеспечивается очень хорошая скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала, а так же из-за малого времени нахождения в ВМТ(а следовательно и большей скоростью поршня в начале такта) смесь становится более однородной что способствует лучшему сгоранию. Но и тут есть минусы — малая величина R/S означает, больший угол наклона шатуна. Поэтому большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Поэтому возрастает нагрузка на шатун, на стенки блока цилиндров, поршни кольца, увеличивается рабочая температура из-за повышенного трения и ухудшается смазка. Ну и из-за увеличенной скорости поршня так же снижается ресурс двигателя.

Еще одной частой проблемой, при установке коленвала с большим ходом, является задевание шатуном стенки блока. В этом случае при помощи шлифовальной машинки или болгарки нужно доработать стенку.

2. Размер шатунной шейки

Шейка коленвала- опора, при помощи которой вал связывается с шатунами.

Стандартный диаметр шатунной шейки в "классическом" двигателе 47.8 мм. Под этот размер сделаны и подшипники качения и шатуны, однако на "спортивных" коленвалах с ходом 86 мм, 88 мм и 90 мм диаметр шатунной шейки может быть 43 мм. Под него нужны специальные вкладыши, а так же шатуны, не забывайте про это!

3. Количество противовесов

Противовесы обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна. На стандартных коленчатых валах 2101 2103 противовесов всего 4, по сути с одной стороны на щеке (связывают коренные и шатунные шейки) от коренной опоры. На остальных коленвалах 21213 и с ходом 86 мм, 88 мм, 90 мм их уже 8, что обеспечивает более сбалансированую разгрузку коренных подшипников от инерционных сил.

Коленчатый вал от А до Я

• Коленчатый вал – один из наиболее ответственных и дорогостоящих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент. Коленчатый вал воспринимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов, а также сил инерции движущихся и вращающихся масс.

• Коленчатый вал двигателя, как правило, цельный конструктивный элемент, поэтому правильно его называть деталью. Вал изготавливается из стали с помощью ковки или чугуна путем литья. На дизельных и турбированных двигателях устанавливаются более прочные стальные коленчатые валы.

— Схема коленчатого вала:

1 носок коленчатого вала;
2 посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала;
3 отверстие подвода масла к 4 коренной шейке;
5 противовес;
6 щека;
7 шатунные шейки;
8 фланец маховика;
9 отверстие подвода масла к шатунной шейке;
10 противовесы;
11 коренные шейки;
коренная шейка упорного подшипника.

• Конструктивно коленчатый вал объединяет несколько коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щеками. Коренных шеек, как правило, на одну больше, а вал с такой компоновкой называется полноопорным. Коренные шейки имеют больший диаметр, чем шатунные шейки. Продолжением щеки в противоположном от шатунной шейки направлении является противовес. Противовесы уравновешивают вес шатунов и поршней, тем самым обеспечивают плавную работу двигателя.

• Шатунная шейка, расположенная между двумя щеками, называется коленом. Колена располагаются в зависимости от числа, расположения и порядка работы цилиндров, тактности двигателя. Положение колен должно обеспечивать уравновешенность двигателя, равномерность воспламенения, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты.

• Шатунная шейка служит опорной поверхностью для конкретного шатуна. Коленчатый вал V-образного двигателя выполняется с удлинёнными шатунными шейками, на которых базируется два шатуна левого и правого рядов цилиндров. На некоторых валах V-образных двигателей спаренные шатунные шейки сдвинуты относительно друг друга на угол 18°, что обеспечивает равномерность воспламенения (технология носит название Split-pin).

• Наиболее нагруженным в конструкции коленчатого вала является место перехода от шейки (коренной, шатунной) к щеке. Для снижения концентрации напряжений переход от шейки к щеке выполняется с радиусом закругления (галтелью). Галтели в совокупности увеличивают длину коленчатого вала, для уменьшения длины их выполняют с углублением в щеку или шейку.

• Вращение коленчатого вала в опорах, а шатунов в шатунных шейках обеспечивается подшипниками скольжения. В качестве подшипников применяются разъемные тонкостенные вкладыши, которые изготавливаются из стальной ленты с нанесенным антифрикционным слоем. Проворачиванию вкладышей вокруг шейки препятствует выступ, которым они фиксируются в опоре. Для предотвращения осевых перемещений коленчатого вала используется упорный подшипник скольжения, который устанавливается на средней или крайней коренной шейке.

— Схема системы смазки:

1 масляный поддон
2 датчик уровня и температуры масла
3 масляный насос
4 редукционный клапан
5 масляный радиатор
6 масляный фильтр
7 перепускной клапан
8 обратный клапан
9 датчик давления масла
10 коленчатый вал
11 форсунки
12 распределительный вал выпускных клапанов
13 распределительный вал впускных клапанов
14 вакуумный насос
15 турбонагнетатель
16 стекание масла
17 сетчатый фильтр
18 дроссель.

• Коренные и шатунные шейки включены в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. К каждой опоре коренной шейки обеспечивается индивидуальный подвод масла от общей магистрали. Далее масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам.

• Отбор мощности с коленчатого вала производится с заднего конца (хвостовика), к которому крепится маховик. На переднем конце (носке) коленчатого вала располагаются посадочные места, на которых крепятся шестерня (звездочка) привода распределительного вала, шкив привода вспомогательных агрегатов, а также в ряде конструкций – гаситель крутильных колебаний. По конструкции это два диска и соединяющий их упругий материал (резина, силиконовая жидкость, пружина), который поглощает вибрации вала за счет внутреннего трения.

Читайте также: