Коленчатый вал и маховик

Силы давления газов на поршень, передающиеся ими на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи транс­миссии передается на колеса авто­мобиля. Коленчатый вал воспринимает также и силы инерции воз­вратно-поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма.

Коленчатый вал штампуют из легированных сталей или отливают из высокопрочных маг­ниевых чугунов (двигатели ЯМЗ, ЗМЗ, ВАЗ и др.).

Конструкция коленчатого вала (рис. 3.8) включает: коренные 6 и шатунные шейки 5, противовесы 17, задний конец с отверстием для установки шарико­подшипника ведущего вала короб­ки передач и фланца 13 для крепле­ния маховика, передний конец, на котором установлен храповик 20 пус­ковой рукоятки и шестерня 19 газо­распределения, шкив 1 привода вен­тилятора, жидкостного насоса и ге­нератора.

 

 

Рис.3.8. Коленчатый вал и маховик:

1—шкив; 2— маслоотражатель; 3— упорная шайба; 4— вкладыш коренного подшипника; 5—шатунная шейка; 6—коренная шейка; 7—щека; 8— смазочный канал; 9— шатун; 10— поршень; 11 — зубчатый венец маховика; 12— маслосбрасывающий гребень; 13 — фланец; 14 — маховик15— масляная полость; 16— заглушка; 17— противовес; 18 — крышка подшипни­ка; 19— шестерня газораспределения; 20— храповик

 

Щеки 7 с шатунными шейками 5 образуют кривошипы. Противовесы 17 служат для разгрузки коренных подшипников от центро­бежных сил. Противовесы изготовляют за одно целое со щеками, имеющими каналы 8 для подвода масла, или прикрепляют к ним болтами. У полноопорного коленча­таго вала с обеих сторон шатунной шейки 5 расположены ко­ренные шейки 6.

Работоспособность кривошипно-шатунного механизма повышается за счет большой жесткостью полноопорных коленчатых валов (двигатели автомобилей ЗИЛ-130, КамАЗ-740, ВАЗ-2108). Число коренных шеек зависит от типа и числа цилиндров двигателя. Например, в четырехцилиндровом двига­теле с рядным расположением ци­линдров их может быть три или пять, в шестицилиндровых — четыре или семь, в V-образных восьмицилиндровых — пять.

Для подвода масла в щеках 7 коленчатого вала прос­верлены наклонные каналы 8 от коренных подшип­ников к масляным полостям 15. Полости выполненны в шатунных шейках в виде каналов большого диаметра, закрываемых резьбовыми заглуш­ками 16. Эти полости выполняют роль грязеуловителей, в которых под дейст­вием центробежных сил при враще­нии коленчатого вала собираются продукты износа, содержа­щиеся в масле.

При сборке двигателя гнезда в блоке цилиндров под коренные подшипники и их крышки 18 требуется устанавливать по меткам только на свои места, т.к. их растачивают совместно. Тонкостенные вкладыши 6 коренных подшипников покрыты антифрикционным спла­вом. Широко используются триметаллические сталеалюминиевые и сталесвинцовые вкладыши в связи с тем, что слой антифрикционного покрытия обладает хорошими противозадирными свойствами и повышенной прочностью. Выступы, входя­щие в пазы в гнездах блока и их крышках удерживают вкладыши от продольного смеще­ния и проворачивания.

Осевые нагрузки коленчатого ва­ла дизелей воспринимаются двумя парами упорных полуколец из брон­зы или сталеалюминия, установлен­ных в выточках задней коренной опоры.

Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве карбюраторных дви­гателей воспринимаются упорной шайбой 3 и стальными упорными кольцами, залитыми с внутренней стороны антифрикционным сплавом, содержащим свинец, оло­во и сурьму.

На перед­нем и заднем концах коленчатого вала легковых автомобилей семейства «Москвич» и ВАЗ для предотвращения утечки мас­ла из картера двигателя устанавливают отража­тели и самоподжимные сальники.

Передний конец коленчатого вала двигателя автомобиля ЗИЛ-130 уплотнен резиново-каркасным сальником, рас­положенным в крышке распредели­тельных шестерен, а между шестер­ней 19 и шкивом 1 коленчатого вала установлен маслоотражатель 2, направляющий масло внутрь картера. Уплотнение заднего конца коленчато­го вала обеспечивается графито-асбестовым сальником, который размещен­ в кольцевой канавке гнезда подшипника и его крышке. В плоскости разъема крышки устанавлены резиновые прокладки, а по бокам - дере­вянные уплотнители. Также, на задней шейке коленчатого вала имеются спиральная маслоотгонная канавка и маслосбрасывающий гребень, от которых масло отбрасывается через дре­нажные отверстия в поддон кар­тера.

Коленчатый вал при работе двигателя испытывает переменные нагрузки, под действием которых в нем возникают крутильные колебания. При совпадении частоты внеш­них сил, действующих на кривошипы коленчатого вала, с частотой собственных колеба­ний вала наступает явление резонанса, приводя­щее к интенсивному изнашиванию не­которых деталей, а иногда и к поломке коленчатого вала. Такая частота вращения коленчатого вала называется критической. Чтобы избежать резонанса, коленчатым валам придается, возможно большая жесткость и тем самым повышается критическая частота вращения. Другим средством борьбы с резонансом являются гасители (демпферы) крутильных колебаний, которые разме­щают на переднем конце коленчатого вала некоторых автомобильных двига­телей. В этом месте амплитуды колебаний имеют наиболь­шее значение. Принцип действия гасителей заключается в том, что энергия крутильных колебаний коленча­того вала частично превращается в ра­боту трения гасителя.

На двигателе автомобиля ЗИЛ-114 (рис. 3.9) гаситель крутильных колебаний ко­ленчатого вала представляет собой массивный диск 3, привулканизированный слоем резины 4 к фланцу 1. Фланец прикреплен к ступице шкива 2 привода вентилятора. Крутильные колебания коленчатого ва­ла приводят к колебаниям диска 3 отно­сительно вала. Энергия колебания диска превращает­ся в работу внутреннего трения резины, поэтому амплитуда крутильных колебаний уменьшается.

Маховик служит для облегчения пуска двигателя и более равномерного вращения коленчатого вала много­цилиндрового двигателя при его ра­боте на режиме холостого хода, для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, сниже­ния кратковременных перегрузок при трогании автомобиля с места и пере­дачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах рабо­ты двигателя. Маховик 14 (см. рис. 3.8) изготовля­ют из чугуна и динамически балан­сируют в сборе с коленчатым валом. На фланце 13 маховик центрируют в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов.

У дизелей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 маховик центрируют с помощью двух штифтов и крепят болтами непосредственно к коленчатому валу.

Зубчатый венец 11 предназначен для вращения коленчатого вала стар­тером при пуске двигателя, он напрессовывается на обод маховика. На торце или ободе маховика многих двига­телей наносят метки, по которым определяют ВМТ поршня первого цилиндра при установке момента начала подачи топлива (у дизелей) или момента зажигания (у карбюраторных двигателей).

 

 

Рис.3.9. Гаситель крутильных колебаний двигателя ЗИЛ-114