Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чугунные коленчатые валы: особенности

Подшипники коленчатого вала – проверка

  • Коренная шейка —
    опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.
  • Шатунная шейка
    — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).
  • Щёки
    — связывают коренные и шатунные шейки.
  • Передняя выходная часть вала
    (носок) — часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.
  • Задняя выходная часть вала
    (хвостовик) — часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.
  • Противовесы
    — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.


Выемка коленчатого вала из блока дизельного двигателя трактора

Коленчатые валы из чугуна

Номенклатура чугунных валов разнообразна – от малых (ДВС автомобилей) до весьма крупных, массой 700–1300 кг, длинной до 2–3,5 м и диаметром шеек 200–250 мм. Их изготавливают из высокопрочного чугуна типа ВЧ50–2 или легированного серого чугуна. Эти чугуны не регламентированы по легирующим элементам и содержат, примерно, 3,4–3,6 %С, 1,9–2,2 %Si, 0,7–1,0 %Mn, 0,04–0,08 %Mg, <0,03 %S и <0,1 %P.

Основные преимущества – литье в оболочковые формы и возможности повышения их прочности за счет придания форм, благоприятной по распределению напряжений. Наличие графита обеспечивает высокую износостойкость при более низкой твердости, чем у стальных валов. Крупные валы подвергают нормализа-

ции при 880–900℃. Иногда с последующим высоким отпуском 720–740℃. После такой обработки получаем зернистый перлит и шаровидный графит. Шейки чугунных коленчатых валов автомобильных двигателей подвергают поверхностной закалке путем индукционного нагрева. После закалки проводят низкий отпуск при 180–200℃. Затем проводят 100 % контроль валов на наличие трещин.

Либо звоните 8-800-250-88-72. Доставка по России

Плохо зафиксированный вал не может быстро вращаться, поэтому цилиндрические опорные проставки располагаются по всей длине вала, создавая при этом неплохую точку опоры. Опорные проставки дают возможность валу вращаться внутри блока цилиндра. Опорные проставки также имеют особые подшипники, но у них нет роликов. Такие подшипники называются коренными вкладышами. Роль роликов и шариков выполняет смазка, которая поступает непрерывно в область опорных проставок. Вал коленчатый – это сложная металлическая деталь, которая должна быть выполнена в строгих технических пропорциях, профессиональным специалистом и только на современном оборудовании. Все это и многое другое имеется у нас, поэтому закажите изготовление коленчатых валов в научно-производственной компании Уральская оснастка.

При изготовлении наши специалисты соблюдают высочайшие условия точности, даже до такого уровня, что отсутствует минимальное биение при запуске коленчатого вала.

В самом коленчатом вале при изготовлении имеются специальные каналы и пустоты, по которым к шатунным вкладышам поступает масло. Там также имеются закрытые пробки, которые в свою очередь служат для улавливания частиц и грязи, которые могут находиться в залитом масле.

За счет пустот и каналов вал вращается мягко и плавно скользит в точках фиксации, обильно смазывая мотор чистым маслом. При изготовлении валов любой сложности, на самом переднем конце (носке) вала коленчатого с использованием специального фрезерного оборудования вырезаются шпоночные пазы, служащие для крепления специальных звездочек, шкива привода, а также вспомогательных элементов привода ГРМ.

С другой стороны коленчатого вала, на токарно-фрезерном оборудовании нашими специалистами вытачивается по специальной технологии фланец, где заранее под подшипник просверливается центральное отверстие, оно сложит первичной опорой вала КПП. На фланце также находится отверстие под фиксацию маховика с резьбой.

Сзади с спереди вала коленчатого находятся уплотнительные сальники, которые не дают маслу протекать в местах концов маховика выходящие из блока цилиндров наружу.

Материал и конструкции кривошипов

Для судовых дизелей коленчатые валы изготавливают цельными ковкой или штамповкой из углеродистых сталей марок 35, 40, 45, 45Г2, 50 и 50Г, из легированных сталей марок 18ХНВА, 38XH3MA, 40ХНМА. Категория прочности легированных сталей должна быть КП-40, КП-50, КП-60, КП-80, т. е. предел текучести их 392— 785 МПа.

С целью повышения износоустойчивости, особенно, если подшипники бронзовые, поверхности кривошипных и рамовых шеек закаливают ТВЧ, азотируют или цементируют Так как стоимость коленчатого вала достигает 30% общей стоимости двигателя, для ее снижения применяют чугунные валы. Их изготавливают из чугуна с шаровидным графитом, модифицированного сферодозирующими добавками Рекомендуется легировать такой чугун никелем, медью и другими элементами. Временное сопротивление разрыву чугуна должно быть не менее 490 МПа. Для повышения эксплуатационных свойств чугунные коленчатые валы подвергают механическому наклепу, термической, химикотермической обработкам или сочетанию этих обработок. Особое внимание при изготовлении коленчатых валов обращают на точность и чистоту обработки шеек Валы также балансируют.

Читать еще:  Особенности стальных коленвалов

Коленчатый вал состоит из нескольких соосных рамовых или коренных шеек и кривошипов, а каждый кривошип — из шатунной шейки 2 (рис 78, а), двух щек 5, 3 и двух рамовых или коренных шеек 4, 6. Шейки 4, расположенные между двумя соседними кривошипами, являются для них общими. На задний конец вала насажен маховик 1, на передний — фланец 7

Шатунные и рамовые шейки обычно изготовляют одного диаметра. Но если шатунные шейки меньше рамовых, диаметр шатунных болтов может быть увеличен Места перехода шеек к щекам (галтели) выполняют плавными, их минимальный радиус допускается 0,05 диаметра шейки вала, но не менее 0,5 мм.

Внутреннюю полость коленчатого вала используют для подвода смазочного масла к рамовым подшипникам. В двигателях с фундаментными рамами оно поступает от смазочной магистрали к рамовому подшипнику, а от него — к кривошипному.

Рис. 78 Коленчатый вал с маховиком

Для этого предназначен канал а, соединяющий внутреннюю полость рамовой шейки 6 с полостью шатунной 2 (рис. 78, а, б а в). В данном случае масло выходит из канала лишь в одном месте шатунной шейки, в связи с чем нужны кольцевые канавки в рамовых и кривошипных подшипниках. Только при этом масло будет непрерывно поступать в канал а, а из него — в осевой канал шатуна и далее на смазывание подшипника верхней головки шатуна. Чтобы исключить полукольцевые канавки, предусматривают по два отверстия для входа масла в шейки и по два отверстия для выхода масла из них.

Так, у двигателей типа Ч18/22 (рис. 78,6) в рамовых 6 и шатунных 2 шейках просверлены диаметральные каналы а и б, соединенные наклонным каналом в. Так как с одного конца канал б всегда сообщен с полукольцевой канавкой верхнего вкладыша рамового подшипника, масло поступает в канал непрерывно. В данном случае наклонный канал в закончен сепарационным колодцем г. Под действием центробежных сил при вращении вала в колодец будут отбрасываться загрязнения, находящиеся в масле. При отсутствии такого колодца загрязнения попадают в подшипник. Пробка 8 закрывает отверстие для промывки колодца.

Чтобы облегчить вал и уменьшить центробежные силы инерции, шейки кривошипов высокооборотных двигателей выполняют полыми и закрывают заглушками.

На рис. 78, в изображен кривошип двигателей типа Д6. Полости в шейках закрыты заглушками 10, 12, 14, 16, стягиваемыми болтами 11, 13, 15.

Масло для смазывания поступает с торца вала и проходит из одной полости в другую по каналам а и б. Ввод его в подшипники предусмотрен в наименее нагруженные части шеек через сепарационные трубки 17 и 19.

Загрязнения, имеющиеся в масле, отбрасываются центробежной силой к Стенкам полостей В подшипники из центральной части поступает чистое масло. Периодически заглушки снимают и полости промывают.

Задние концы валов. Для соединения с валопроводом, валом генератора или грунтового насоса и для крепления маховика на заднем конце вала предусматривают фланец 2 (рис. 79,а). Чтобы предотвратить просачивание масла, на валу со стороны концевого подшипника 6 находится маслосбрасывающий гребень 5. У нереверсивных двигателей в месте выхода вала из кожуха 3 предусмотрена маслосгонная резьба 1. Направление резьбы должно быть такое, чтобы масло перемещалось к гребню 4, с которого оно сбрасывается в поддон фундаментной рамы.

У реверсивных двигателей вал на выходе из кожуха 16 (рис. 79,6) уплотнен войлочным кольцом 17, к которому изнутри примыкает маслосбрасывающий диск 9, крепящийся болтами 7. На шейке подшипника предусмотрен маслоотбойный гребень 10, Если у двигателей на задний конец вала будет насажена шестерня привода распределительного вала, то ее изготовляют составной из двух половин 20, 24 (рис. 79,в), соединенных шпильками, болтами или хомутами 19, 21. Шестерню фиксирует на шейке 22 вала шпонка 23.

Читать еще:  Коленвал: главные элементы детали

На двигателях комбината СКЛ в кормовом отсеке фундаментной рамы установлен подшипник, воспринимающий упор гребного винта. В связи с этим на заднем конце вала предусматривают гребень И (см. рис. 79,6), через который упор винта передается подшипнику. Поскольку диаметр гребня 11 больше диаметра фланца 18, шестерню 12 привода распределительного вала изготавливает цельной и насаживают на гребень 11. Фиксирует ее шпонка 13, а стопорят от продольного смещения полукольца 14 и 15. Бурт 8 предназначен для центровки маховика.

Передние концы валов

Их обычно используют для привода навешенных вспомогательных механизмов (насосов, компрессоров), а иногда и для привода распределительного вала.

Наиболее проста конструкция переднего конца вала вспомогательных двигателей (рис. 79, г) На вале установлены шестерня 25 привода распределительного вала и шестерня 26 привода вспомогательных агрегатов Обе шестерни насажены на шпонках и закреплены концевой гайкой 27, навернутой на нарезанный хвостовик вала.

У тихоходных главных двигателей с переднего торца размещают обычно поршневые насосы и компрессор Для их привода к торцу коленчатого вала 28 (рис 79, д) крепят дополнительный кривошип 30, к шейке которого по каналу а вала поступает масло от рамового подшипника. Рядом с кривошипом насажена шестерня 29 привода других механизмов. В данном случае шестерня 29 зажата между фланцем коленчатого вала и фланцем 31 дополнительного кривошипа, причем она одновременно центрирует вал и кривошип (двигатели НФД48). На современных дизелях поршневые насосы не устанавливают, поэтому нет дополнительного кривошипа, а шестерня привода агрегатов остается. На носовой конец коленчатого вала у многих двигателей насажен демпфер крутильных колебаний.

Наиболее сложна конструкция переднего конца вала при торцовом подводе в него масла.

Например, у двигателя ЗД6 (рис. 79, е) масло поступает внутрь полого хвостовика 36, вставленного в расточку коренной шейки 34 коленчатого вала.

Рис 79 Конструктивное исполнение задних концов коленчатых валов

a, 6, в задних, г, д, е — передник

По каналам е оно проходит в кольцевую выточку д хвостовика и по каналам б поступает внутрь первой шатунной шейки 33. Далее масло проходит по валу уже известным путем, а для смазывания первой коренной шейки 34 оно направляется по сепарационной трубке 32 в кольцевую канавку г и затем через отверстие в, Шестерня 35 предназначена для привода вспомогательных агрегатов и одновременно является ведущей шестерней привода распределительного вала Вал дополнительного отбора мощности 37 позволяет приводить в движение любые вспомогательные механизмы машинного отделения. Подобные валы предусматривают на главных двигателях, устанавливаемых на небольших теплоходах

Расположение кривошипов. Кривошипы однорядного двигателя должны быть повернуты один относительно другого на угол ф=360°/z у двухтактного двигателя и ф=720°/z у четырехтактного (z — число цилиндров)

У многоцилиндрового двигателя последовательность (порядок) работы цилиндров может быть различной При ее выборе стремятся по возможности облегчить работу рамовых подшипников. Для этого рабочие ходы в цилиндрах, стоящих рядом, не должны следовать один за другим.

Например, если в цилиндре условно справа от подшипников будет вспышка, то в цилиндре слева от него будет вторая половина такта расширения Если в цилиндре слева будет, например, такт выписка или впуска то рамовый подшипник будет нагружен меньше. Это возможно тогда, когда цилиндры работа ют не подряд, а в последовательности 1-5-3-6-2-4

Выбирая порядок работы цилиндров, стремятся также достичь наиболее полной уравновешенности сил инерции деталей кривошипно-шатунного механизма. Иногда при выборе порядка работы цилиндров учитывают также вопросы повышения эффективности наддува и улучшения технологии изготовления вала.

В табл 2 приведены схемы расположения кривошипов двигателей серийного флота и дана оценка принятого порядка работы цилиндров по нагрузке на подшипники и уравновешенности сил инерции. При работе на задний ход реверсивные двигатели имеют обратный порядок работы цилиндров, приведенный в табл 2 в скобках. Поскольку условия работы подшипников и уравновешенность сил инерции при прямом и обратном порядках работы одинаковы, коленчатый вал аналогичной конструкции применяется для двигателей разного вращения Поэтому двигатель левого вращения при ходе вперед имеет такой порядок работы цилиндров, какой у двигателя правого вращения бывает при ходе назад, и наоборот.

Читать еще:  Механическая обработка коленчатых валов

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Требования

Мы уже знаем, для чего нужен данный узел. Так как он является основной кривошипно-шатунного механизма, к нему предъявляются особые требования. Вал должен выдерживать колоссальные нагрузки во время работы ДВС. Поэтому изготавливается он из высокопрочных сплавов и чугуна с добавлением молибдена и хрома.

Высокие требования предъявляются не только к составу, но и технологии изготовления механизма. На обычных ДВС коленвал изготавливается методом чугунного литья. А вот для форсированных, спортивных авто, вал должен быть кованым. Изготавливаются такие механизмы из особых сплавов. Данный коленчатый вал имеет более меньший вес, что позволяет увеличить мощность ДВС и его КПД. Почему такие валы не изготавливаются повсеместно? Ответ кроется в стоимости изготовления. Технология, по которой выполняются кованые валы, сложная и дорогая. Это значительно увеличит конечную стоимость ДВС и самого автомобиля.

Шатунно-поршневая группа

Шатун коленвала КамАЗ 740 10 сделан из стали методом ковки. Он оснащен стержнем с двутавром, головка вверху — неразъемного типа, снизу — сделана с прямым разъемом. Окончательная обработка шатуна производится в сборе с крышкой, которая не является взаимозаменяемой для аналогов. В верхней головке детали имеется втулка из сплава бронзы и стали, которая установлена путем прессовки. В нижней части смонтированы сменные вкладки.

Нижняя крышка фиксируется болтами с гайками, которые запрессованы в стержень. На элементы наносятся метки сопряженности в виде порядковых номеров из трех знаков. Также на крышке выбивается номерное клеймо цилиндра. Поршень отливается из алюминиевого состава, имеет вставку из чугуна для верхнего кольца компрессии. Также головка поршня оснащается камерой сгорания с центральным вытеснителем. Элемент смещен по оси в направлении от клапанных выточек на пять миллиметров. Боковая часть имеет бочкообразную конфигурацию с уменьшением размера в районе отверстий под палец поршня.

Виды коленвалов

По соотношению количества шей коленчатые валы делятся на два вида:

  • Полноопорные
  • Неполноопорные

На двигателях КамАЗ 740 устанавливают полноопорные коленвалы. Несмотря на более сложное их исполнение во время производства, они наиболее распространены в виду своей легкости и высокой степени надежности.

Способы изготовления коленвала Камаз

Поначалу коленвалы были составными и изготавливались из нескольких частей. Но со временем мощность и оборотистость движков увеличивались, и сборные КВ не выдерживали больших нагрузок. В результате чего от них отказались и стали изготавливать цельные.

Материалом для изготовления может служить сталь или чугун. Чугунные детали производят литьем, а для стальных используют метод ковки или штамповки. Далее следует механическая обработка, чтобы достичь нужных параметров: чистота поверхности шеек, балансировка и др.

Максимальная нагрузка сконцентрирована в местах стыка шейки и щеки. Для её снижения и равномерного распределения, место соединения выполнено скругленным, если выражаться научно, то образуют галтель.

Подшипники и смазывание

Вращается коленвал и опирается на подшипники скольжения (вкладыши), расположенные в картере движка. Также как и шейки бывают коренные и шатунные. Изготавливают их из специальной стальной ленты, поверхность которой покрыта антифрикционным составом, для снижения трения.

Обязательным условием для нормального функционирования и вращения коленчатого вала является наличие необходимого количества смазки между трущимися поверхностями, а именно шейками и подшипниками скольжения (вкладышами). С этой целью в коленвалу имеются специальные подводящие каналы, куда под давлением подается моторное масло из системы смазки. Во избежание вытекания масла из картера двигателя ставятся два сальника коленвала: передний и задний.

Проверка и замена

Так как коленчатый вал работает в тяжелых условиях под воздействием высоких температурных и других нагрузок, то на оси его могут удерживать только эти подшипники. Шейки выполняют роль внутренней обоймы, а вкладыши – наружных. Как и прочие элементы двигателя, эти детали также нужно периодически менять.

Меняют вкладыши чаще по причине износа, а также по причине проворота. Провернуть вкладыш может по следующим причинам. Это вязкое масло, попадание в масло абразива, малый натяг при установке крышки, недостаточная вязкость смазочного материала, эксплуатация в условиях перегрузок.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector