|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
Кафедра «Сервис и
техническая эксплуатация автотранспортных средств»
Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Учебное пособие
3. КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ
3.3. Коленчатый вал и маховик
Коленчатый вал. Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы инерции
возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма.
Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи трансмиссии передается на
колеса автомобиля.
Коленчатый вал изготовляют штамповкой из легированных сталей или отливают из высокопрочных магниевых чугунов
(двигатели ЯМЗ, ЗМЗ, ВАЗ и др.).
Коленчатый вал (рис. 23) состоит из коренных 8 и шатунных шеек 7, противовесов 29, заднего конца с отверстием для установки
шарикоподшипника 18 ведущего вала коробки передач и фланца 19 для крепления маховика, переднего конца, на котором установлен храповик 2 пусковой
рукоятки и шестерня 30 газораспределения, шкива 1 привода вентилятора, жидкостного насоса и генератора.
Рис.23. Коленчатый вал и маховик
1—шкив; 2— храповик; 3— маслоотражатель; 4— упорная шайба; 5—упорное кольцо;
6— вкладыш коренного подшипника; 7—шатунная шейка; 8—коренная шейка; 9—щека; 10— смазочный канал; 11— шатун; 12— поршень; 13— сливные отверстия;
14— маслосбрасывающий гребень; 15— маслоотгонная канавка; 16 — зубчатый венец маховика; 17 — сальник; 18 — шарикоподшипник; 19 — фланец; 20 — болт;
21 — маховик; 22 — резиновая прокладка; 23 — деревянные уплотнители; 24 — крышка подшипника; 25— масляная полость; 26— заглушка; 27— выступ;
28— антифрикционный слой; 29— противовес; 30— шестерня газораспределения; 31— передний конец коленчатого вала
Шатунные шейки 7 со щеками 9 образуют кривошипы. Для разгрузки коренных подшипников от
центробежных сил служат противовесы 29, которые изготовляют за одно целое со щеками, имеющими каналы 10 для подвода масла, или прикрепляют к ним болтами.
Если с обеих сторон шатунной шейки 7 расположены коренные шейки 8, то такой коленчатый вал называют полноопорным.
Полноопорные валы двигателей (ЗИЛ-130, КамАЗ-740, ВАЗ-2108) отличаются большой жесткостью, что повышает работоспособность
кривошипно-шатунного механизма. Число коренных шеек зависит от типа и числа цилиндров двигателя. Так, в четырехцилиндровом двигателе с рядным
расположением цилиндров их может быть три или пять, в шестицилиндровых — четыре или семь, в V-образных восьмицилиндровых — пять.
В щеках 9 коленчатого вала просверлены наклонные каналы 10 для подвода масла от коренных подшипников к масляным полостям
25, выполненных в шатунных шейках в виде каналов большого диаметра, закрываемых резьбовыми заглушками 26. Эти полости являются грязеуловителями,
в которых под действием центробежных сил при вращении коленчатого вала собираются продукты изнашивания, содержащиеся в масле.
Гнезда в блоке цилиндров под коренные подшипники и их крышки 24 растачивают совместно, поэтому при сборке двигателя их
необходимо устанавливать по меткам только на свои места. Тонкостенные вкладыши 6 коренных подшипников покрыты таким же антифрикционным сплавом, что и
вкладыши шатунных подшипников, и отличаются от последних только размерами. Широкое использование триметаллических сталеалюминиевых и сталесвинцовых
вкладышей связано с тем, что слой 28 антифрикционного покрытия обладает хорошими противозадирными свойствами и повышенной прочностью. От продольного
смещения и проворачивания вкладыши удерживаются выступами 27, входящими в соответствующие пазы в гнездах блока и их крышках.
Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве карбюраторных двигателей воспринимаются упорной шайбой 4 и стальными
упорными кольцами 5, залитыми с внутренней стороны антифрикционным сплавом СОС-6-6, содержащим свинец, олово и сурьму.
Осевые нагрузки коленчатого вала дизелей воспринимаются двумя парами упорных полуколец из бронзы или сталеалюминия,
установленных в выточках задней коренной опоры.
Для предотвращения утечки масла из картера двигателя на переднем и заднем концах коленчатого вала легковых автомобилей
семейства «Москвич» и ВАЗ устанавливают самоподжимные сальники и отражатели.
На двигателе ЗИЛ-130 передний конец 31 коленчатого вала уплотнен резиново-каркасным сальником, расположенным в крышке
распределительных шестерен, а между шестерней 30 и шкивом 1 коленчатого вала установлен маслоотражатель 3, отгоняющий масло внутрь картера. Уплотнение
заднего конца коленчатого вала обеспечивается графито-асбестовым сальником 17, размещенным в кольцевой канавке гнезда подшипника и его крышке 24, в
плоскости разъема которой дополнительно устанавливаются резиновые прокладки 22, а по бокам - деревянные уплотнители 23. Кроме того, на задней шейке
коленчатого вала находятся спиральная маслоотгонная канавка 15 и маслосбрасывающий гребень 14, от которых масло отбрасывается через сливные (дренажные)
отверстия 13 в поддон картера.
При работе двигателя коленчатый вал испытывает переменные нагрузки, под действием которых в нем возникают крутильные
колебания. Частота внешних сил, действующих на кривошипы коленчатого вала, зависит от частоты вращения вала и числа цилиндров двигателя. При совпадении
частоты внешних сил с частотой собственных колебаний вала наступает резонанс, приводящий к интенсивному изнашиванию некоторых деталей, а иногда и к
поломке коленчатого вала. Частота вращения коленчатого вала, при которой наступает резонанс, называется критической. Чтобы избежать резонанса,
коленчатым валам придается возможно большая жесткость и тем самым повышается критическая частота вращения. Однако избежать резонанса во всем диапазоне
эксплуатационных частот вращения вала не всегда возможно. Для гашения крутильных колебаний на коленчатых валах некоторых автомобильных двигателей
устанавливают гасители (демпферы) крутильных колебаний. Принцип их действия заключается в том, что энергия крутильных колебаний коленчатого вала
частично превращается в работу трения гасителя. Гасители размещают на переднем конце вала, где амплитуды колебаний имеют наибольшее значение.
Гаситель крутильных колебаний коленчатого вала двигателя ЗИЛ-114 (рис. 24) представляет собой массивный диск 1,
привулканизированный слоем резины 2 к фланцу 3; который прикреплен к ступице шкива 4 привода вентилятора. Крутильные колебания коленчатого вала
приводят к колебаниям диска 1 относительно вала.
Рис.24. Гаситель крутильных колебаний двигателя ЗИЛ-114
Энергия колебания диска превращается в работу внутреннего трения резины, вследствие чего
амплитуда крутильных колебаний уменьшается.
Маховик. Маховик служит для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого
вала многоцилиндрового двигателя при его работе на режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных перегрузок при трогании
автомобиля с места и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах работы двигателя. Маховик 21 (см. рис. 23) изготовляют из чугуна и
динамически балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце 19 маховик центрируется в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов 20,
которыми он крепится к фланцу.
У дизелей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 маховик центрируется с помощью двух штифтов и крепится болтами не к фланцу, а непосредственно
к коленчатому валу.
На обод маховика напрессован зубчатый венец 16, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске
двигателя. На торце или ободе маховика многих двигателей наносят метки, по которым определяют ВМТ поршня первого цилиндра при установке зажигания
(у карбюраторных двигателей) или момента начала подачи топлива (у дизелей).
|
