Коленчатый вал в автомобиле

Коленчатый вал — это одна из основных и нагруженных деталей двигателей внутреннего сгорания. С его помощью возвратно-поступательное движение преобразовывается во вращательное движение. В процессе работы двигателя силы, разные по характеру воздействия оказывают влияние на коленчатый вал. Это противоположные по знаку силы, которые передает группа поршней, а при вращении самого вала на него действуют силы инерции.

Коленчатый вал в автомобиле

Коленчатый вал может быть изготовлен двумя способами: чугунное литье и ковка из стали самой высокой прочности. Из стали делают коленчатый вал, который используется для двигателей и дизелей, имеющих турбонаддув.

Все коленчатые валы имеют типовую конструкцию. Основные элементы коленчатого вала: щеки, шатунные шейки, коренные шейки, противовесы. Коренные шейки нужны для того, чтобы в корпусе двигателя на них держался вал. Это детали конструкции вала, и, как правило, шатунных шеек всегда меньше, чем коренных (на одну штуку). При такой компоновке вала он называется полноопорным.

Для установки шатунов (второй конец шатунов крепится пальцами в поршнях) нужны шатунные шейки. Шейки между собой соединяются щеками, которые плавно переходят в противовесы.

Функция противовесов заключается в том, чтобы компенсировать возникающие на валу центробежные силы и обеспечивать плавное вращение коленчатого вала. С коренной шейкой шейка шатуна соединяется при помощи щек, в результате такого соединения образовывается так называемое колено.

Расположение колен и количество колен зависит от того, сколько камер сгорания в моторе, в каком порядке в них воспламеняется горючая смесь и каков показатель тактности мотора.

Конструкцией вала предусмотрено то, чтобы колена располагались с минимальными изгибающими моментами, обеспечивали ровное вращение вала, и горючая смесь своевременно воспламенялась.

Если двигатель сделан по V-образной схеме, длину шейки шатуна проектируют так, чтобы она была опорой для пары шатунов правого и левого рядов. Есть конструкции двигателей, в которых на коленчатом валу шейки совмещенных шатунов сдвинуты на 18 градусов относительно друг друга. Такая конструкция обеспечивает более равномерное воспламенение горючей смеси в рабочих камерах.

На коленчатый вал в двигателе приходится большая нагрузка. Самыми уязвимыми местами вала являются переходы от шеек к щекам, это — основные места концентрации напряжений. Чтобы нагрузки распределялись плавно и равномерно эти места имеют вид радиусных переходов (галтели). Длина всех галтелей способствует увеличению общей длине коленчатого вала, что снижает общую жесткость конструкции вала.

Расположив галтели в тело шейки или щеки, удалось найти решение этой проблемы. В местах соединения опорных и шатунных шеек с опорными составляющими корпуса и шатунами образовываются силы трения. Чтобы снизить значение сил трения используют разъемные подшипники скольжения, их делают из стальной ленты и покрывают специальным покрытием, которое уменьшает возникающее трение. Их конструкция предусматривает специальный выступ (чтобы не было проворачивания подшипников).

Чтобы подшипники не смещались по оси, на одной из коренных шеек устанавливают упорную антифрикционную опору. Чтобы увеличить ресурс работы и уменьшить износ деталей участков коленчатого вала, которые испытывают наибольшую нагрузку, конструкция двигателей предусматривает специальную систему подачи смазки.

К каждой опоре шатуна и коренной шейки при помощи насоса подается масло. С коленчатого вала (участвует хвостовая часть вала, где размещен маховик), крутящийся момент передается в коробку передач.

При помощи специальных шеек, которые расположены в передней зоне вала, к валу прикреплена шестерня, которая заставляет двигаться распределительный вал. Вспомогательные механизмы приводят в движение шкив ременной передачи.

Здесь коленчатый вал (в некоторых моделях) имеет особый механизм балансирных валов для того, чтобы погасить нежелательные вибрации, которые образуются при вращении вала.