Vetaif.ru

Авто журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коренная шейка коленчатого вала

Вал коленчатый — деталь кривошипно-шатунного механизма (КШМ) поршневого двигателя внутреннего сгорания всех типов; вал коленчатой конструкции, обеспечивающий преобразование возвратно-поступательного движения поршней и шатунов во вращательное движение связанных с ним деталей силового агрегата и трансмиссии.

Именно коленчатый вал составляет основу КШМ любого поршневого мотора внутреннего сгорания, на него возложен целый ряд функций:

  • Преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, которое обеспечивает привод всех остальных агрегатов;
  • Обеспечение центровки и правильного положения деталей поршневой группы в цилиндрах;
  • Смазка шарнирных соединений кривошипно-шатунного механизма — подача масла на коренные и шатунные шейки, а через них по шатунам к поршням. Также вращение вала приводит к образованию масляного тумана в картере;
  • Привод навесных агрегатов двигателя и трансмиссии — передача крутящего момента на моховик и далее на коробку передач, привод газораспределительного механизма, водяного насоса, генератора, вентилятора, компрессора и т.д.

От состояния и условий работы коленвала во многом зависят не только параметры всего силового агрегата, но и сама возможность его функционирования. Поэтому коленчатому валу уделяется самое серьезное внимание, а при его неисправностях без промедлений выполняется ремонт или полная замена. Но прежде, чем приобретать новый коленвал, следует разобраться в конструкции, характеристиках и особенностях этой детали мотора.

Размеры коленчатых валов [ править | править код ]

Определяются как результат расчётов, причём часть размеров задаётся исходя из выбранной компоновки. Например, количество шатунных шеек определяется в зависимости от числа цилиндров. В многорядных двигателях (V, W, X-образных, звездообразных) одна шатунная шейка воспринимает нагрузки сразу нескольких шатунов (или одного центрального, соединённого с прицепными). Коленчатый вал воспринимает крутящий момент, имеющий переменное значение, а следовательно, работает на скручивание и должен иметь достаточный запас прочности по усталостному напряжению на сдвиг. Прочность коленчатого вала зависит от соосности его опор, смещение вызывает значительный рост с возможностью разрушения по щёкам [1] .

Стальные валы (чаще всего) имеют невысокое внутреннее демпфирование крутильных колебаний, что в некоторых случаях угрожает валу разрушением из-за резонанса при прохождении опасной зоны по числу оборотов. Поэтому валы такие снабжают демпферами крутильных колебаний, расположенными на переднем носке вала [1] .

Кроме усталостной прочности, коленвалы должны иметь определённую площадь шеек, задающую контактное давление подшипников скольжения или качения. Максимальное контактное давление и скорость скольжения для антифрикционных материалов может быть несколько повышено при высокой твёрдости шеек и высококачественной смазке. Превышение их выше допустимых ведёт к выплавке/растрескиванию антифрикционного слоя или питтингу роликов (подшипники качения) [1] .

Диаметр шатунных шеек (исходя из упомянутых соображений) может быть увеличен косым разъёмом шатуна (что увеличивает его трудоёмкость и стоимость), длину же можно увеличить либо за счёт коренных шеек (что увеличивает контактное давление), либо увеличением расстояния между цилиндрами (что ведёт к увеличению габаритов и массы двигателя). В последние десятилетия, в связи с появлением новых высокопрочных антифрикционных сплавов и высококачественных масел, длину шеек валов (а вместе с ним — и межцилиндровое расстояние) конструкторы сокращают [1] .

Рисунок 1.1.2 — Коленчатый вал двигателя автомобиля ЗИЛ-130

На рисунке 1.1.3 приведен коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236. Характерной конструктивной особенностью двигателя ЯМЗ-236 являются развитые по диаметру, но относительно короткие коренные и удлиненные шатунные шейки, что является закрепленной пары шатунов на общую шейку. Коленчатый вал данного дизеля не имеет фланцев для крепления маховиков, также как и коленчатый вал двигателя КамАз-740. Вкладыши коренных подшипников трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Диаметр шатунной шейки 88 мм, а коренной 110 мм. Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236 имеет, три шатунные шейки 3, расположенные под углом 120, и четыре коренные шейки

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.

Как работает коленчатый вал двигателя

Итак, в камерах двигателя внутреннего сгорания, после воспламенения нагнетенного туда горючего, образуются газы, которые, расширяясь, толкают поршни. Те, в свою очередь, оказывают воздействие на присоединенные к ним шатуны через кинематическую пару (бронзовая втулка и палец, тончайший зазор между ними заполнен маслом, подающимся сквозь отверстие во втулке). Шатун нижней головкой через подшипник соединен с шейкой колена, расположенного на валу, и каждое движение поршня, таким образом, проворачивает весь коленчатый вал двигателя.

Читать еще:  Охлаждаемый вещевой ящик что это

Чтобы крутящий момент был передан на трансмиссию без ослабления, каждую коренную шейку охватывает специальный подшипник коленвала, состоящий из двух половинок, установленных внутри крышек картера. В последнем предусмотрены ячейки для вращающихся колен, с отверстиями для шатунов в верхней части и поддоном для масла в нижней. Между ячейками, по числу опорных шеек, располагаются подшипники, у каждого вместо элементов качения с внутренней стороны имеется канавка для масла.

Чтобы масло не вытекало из картера, на оба конца вала устанавливаются сальники, которые также имеются с каждой стороны от опорных подшипников.

Как работает коленвал – взгляд изнутри

Принцип работы коленчатого вала заключается в следующем. В момент максимального удаления поршня щеки и шатун коленвала вытягиваются в одну линию. В это время в цилиндрах начинает гореть топливо, и, соответственно, выделяются горючие газы, которые перемещают поршень по направлению к коленвалу. Вместе с ним также перемещается и шатун, нижняя головка которого поворачивает относительно своей оси коленчатый вал. Как только он развернется на 180°, шатунная шейка начинает движение в обратном направлении, таким образом, перемещается и поршень.

Получается следующая картина: поршень равномерно то удаляется, то приближается к детали, крайние точки поршня называются «мертвыми», так как в этих положениях его скорость равна нулю. Таким образом, мы разобрались, как работает коленчатый вал.

Немаловажную роль играет и система смазки в детали. От общей магистрали к опорам коренных шеек обеспечивается подвод масла, которое подается под давлением. Далее по специальным каналам, расположенным в щеках, это масло подается к шатунным шейкам. Благодаря масляной пленке, повышается износостойкость данных элементов. Кроме того, благодаря давлению масла можно проверить, нуждаются ли шейки коленчатого вала в замене. Определившись, для чего нужен коленчатый вал, можно смело утверждать, что он занимает одну из ведущих позиций среди деталей двигателя.

Как заменить сальник коленвала?

На большей части ДВС, если из-под коленвала сочится масло, это указывает на изношенность сальников. Их назначение — максимально уплотнять отверстие, в котором устанавливается коленчатый вал. Они же не дают смазке вытекать из внутренней полости. Различают передний и задний сальники. Один располагается со стороны шкива, другой — маховика. Легче осуществляется замена переднего сальника коленвала.

На некоторых автомобилях места расположения манжет может отличаться. Например, на заднеприводных классических Жигулях сальник ставится в коленвальном щитке за опорным подшипником. А вот на Ваз 2109, 2110, Ладе Гранта, Приоре и Калине, сальник чаще всего находится в блоке цилиндров.

Быстрое истирание манжеты удивления не вызывает. Ресурс её ограничен, так как она постоянно соприкасается с движущимся коленвалом. Кроме того, сальник подвергается воздействию высоких температур. Поэтому даже самые качественные изделия служат не более 200 тыс. км пробега машины. Дополнительно сокращает его срок службы перегрев двигателя, а также использование грязного или низкосортного моторного масла.

Замена сальников коленвала производится одновременно. Другими словами, если повредился только передний или задний элемент, всё равно оба лучше заменить.

Ниже приведена подробная инструкция по замене сальников автомобильного коленвала:

  • первым делом снимаются шкивы;
  • затем демонтируется защитный кожух ремня ГРМ;
  • снимается зубчатый шкив коленвала;
  • удаляется передний сальник, вместо него ставится новый.

Задний сальник удастся вытащить только после демонтажа коробки передач и механизма сцепления. После снятия старого уплотнителя, посадочное место в обязательном порядке очищается. Только затем устанавливается новый сальник.

На многих автомобилях демонтируется также маховик. Вначале отмечается его положение относительно коленвала. Затем откручиваются крепёжные болты — чтобы маховик не проворачивался, его удерживают монтажкой.

Пример замены сальников коленвала на автомобиле Опель Астра:

  • снять коробку передач и сцепление;
  • отметить расположение маховика, затем демонтировать его;
  • вытащить приёмную трубу глушителя;
  • слить масло двигателя;
  • скинуть колодку датчика уровня масла;
  • отвернуть фиксаторы картера двигателя, крепящие его к механизму сцепления;
  • открутить также болты картера, соединяющие его с блоком цилиндров;
  • снять масляный поддон;
  • вывернуть регулятор положения коленвала ДПКВ;
  • отвернуть болты крышек заднего коренного подшипника;
  • снять крышку, извлечь задний сальник, поддев его отвёрткой с плоским жалом.
Читать еще:  Потекла рулевая рейка форд фокус 2

Снятие и установку переднего уплотнительного сальника коленвала проводят обычным способом.

На многих автомобилях, в том числе Вазах, на задней стороне коленвала сальник располагается в специальном дюралевом держателе. Прежде чем его снимать, надо очистить поверхность от грязи и старого масла. Обойма сальника крепится обычно шестью основными болтами. Помимо этого, его фиксируют два болта поддона. Держатель вытаскивается вместе с манжетой. Между ним и блоком предусмотрена прокладка, которую тоже надо заменять.

Выпрессовать старую манжету из держателя легко. Надо поставить обойму на деревянные мягкие упоры, затем с помощью выколотки и молотка элемент выбивается с обратной стороны по кругу, так как сидит он почти всегда очень плотно. Посадочное место обязательно зачищается — можно тряпкой, смоченной в керосине.

Кромка нового сальника обмазывается небольшим количеством моторного свежего масла. Это делается для простоты установки. Запрессовка обычно проводится специальной оправкой, но можно это сделать и от руки. Новая манжета подбивается молотком через деревянную наставку или старый сальник до намеченных значений. Зазор между ней и обоймой должен составлять 0,5 мм.

Дальше остаётся поставить на место держатель с новым уплотнителем. Посадочное место сальника на коленвале также тщательно прочищается тряпкой. Сначала устанавливается новая прокладка из ремкомплекта, затем уже обойма. Замена переднего резинового сальника проводится намного проще.

Коренная шейка коленчатого вала

105037, г. Москва, Измайловский проезд, д. 11, стр.2.
тел. +7 (495) 234-78-05; +7 (495) 764-27-21
www.avtotehexpert.ru, е-mail: avtotehexpert@mail.ru

ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА

23.05.2018 г. ООО «ЭКЦ «Автотранспорт» и . заключили договор № . /18 на проведение автотехнического и материаловедческого исследования причины выхода из строя коленчатого вала двигателя автомобиля . , идентификационный номер . .

На разрешение исследования поставлены вопросы:
1. Каковы причины разрушения коленчатого вала?

Исследование поручено специалисту . (автотехническое исследование), имеющему высшее техническое образование (Московский автомеханический институт) по специальности инженер-механик двигателей внутреннего сгорания, квалификацию судебного эксперта по специальностям «Исследование транспортных средств в целях определения стоимости восстановительного ремонта и остаточной стоимости», «Исследование технического состояния транспортных средств», «Исследование обстоятельств дорожно-транспортного происшествия»; «Исследование следов на транспортных средствах и месте дорожно-транспортного происшествия» (транспортно-трасологическая диагностика), полученных в Российском Федеральном Центре Судебной Экспертизы при Министерстве Юстиции РФ и в Московском автодорожном институте (МАДИ), квалификацию эксперта-автотехника I категории (ГТУ МАДИ), являющийся экспертом-техником и зарегистрированный в государственном реестре Минюста (номер 4551), стаж экспертной работы с 2002 года и специалисту . (металловедческое исследование), имеющей высшее образование по специальности инженер-металлург «05.16.01 — «Металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов» Волгоградского политехнического института, диплом с отличием: №Э412629 от 03 июня 1975г. Кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология конструкционных материалов» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ), имеющая сертификат автотехнического эксперта по специальности 10.4 «Исследование изделий из металлов и сплавов» (регистр МАДИ № 01.000148), имеющая аттестат и допуск к проведению трасологических экспертиз Волгоградской Академии МВД РФ. Стаж работы по специальности 35 лет. Стаж экспертной работы 17 лет.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

1. Коленчатый вал двигателя автомобиля . .

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА И ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. Экспертное исследование технического состояния транспортных средств, — М.: ВНИИСЭ, — 1984.
2. Методическое руководство «Исследование недостатков легковых автомобилей отечественных моделей, находящихся в эксплуатации — РФЦСЭ, Москва 2006 г.
3. Автомобильные двигатели. Теория и техническое обслуживание – Джеймс Д. Холдерман, Чейз Д. Митчелл-мл. – четвёртое издание, издательский дом «Вильямс» 2006 год.
4. Системы управления дизельными двигателями – BOSCH – издательский дом «За рулём», 2005 год.
5. Ремонт двигателей зарубежных автомобилей – Хрулёв А.Э. – изд. «За рулём», 1998 г.
6. ГОСТ Р 53444-2009 Автомобильные транспортные средства, валы коленчатые двигателей, общие технические требования и методы испытаний.
7. ГОСТ 10.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.
8. РД 50-672-88 Руководящий документ по стандартизации и методические указания «Расчеты и испытания на прочность. Классификация видов изломов металлов»
9. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П.. Материаловедение. ООО ”Издательский дом Альянс”, 2009.
10. Материаловедение. Под общей редакцией Б.Н. Арзамасова, Г.Г.Мухина. М.: МГТУ им. Баумана, 2001.
11. Фактография и атлас фрактограмм. Справочник. Перевод с англ. Под ред. М.Л. Бернштейна, М.: Металлургия, 1982.
12. Справочник по конструкционным материалам. Под общей редакцией Б.Н.Арзамасова, Т.В. Соловьевой. Москва, Изд-во МГТУ им. Баумана, 2005.
13. Автомобильные двигатели. Под ред. М.С. Ховаха, М.:Машиностроение,1977, 591 с.
14. Луканин В. Н. Двигатели внутреннего сгорания. — М., Высшая школа,1995.
15. ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия.

Читать еще:  Pioneer dvh 330ub схема

ИССЛЕДОВАНИЕ

В процессе осмотра и исследования были применены:
— фотокамера Canon Power Shot A3400IS HD;
— приборы оптического увеличения: лупа 6х;
— портативный цифровой микроскоп Levenhuk DTX 500;
— химический состав определялся на спектрометре «OBLF QSN 750»;
— исследование микроструктуры проводилось на оптическом микроскопе Neophot-21, производство Германия;
— твердость замерялась на динамическом твердомере NOVOTEST T-ДЗ.

На исследование поступил разрушенный коленчатый вал двигателя автомобиля . . Осмотр проводился при искусственном достаточном освещении.

В процессе исследования проводились внешний осмотр, органолептическое исследование, фотографирование и металловедческое исследование.

Признаки масляного голодания на коренных и шатунных шейках вала отсутствуют. Коленчатый вал имеет заводские обозначения . .

Коленчатый вал разрушен в районе между первой и второй шатунными шейками (фото № 1).

Поломки коленчатых валов чаще всего вызваны недосмотром за необходимым количеством смазки в двигателе, реже — длительной работой двигателя на максимальных оборотах. Основные дефекты — задиры шеек, сопровождаемые увеличением зазора в подшипнике, износом рабочих поверхностей с глубокими кольцевыми рисками, реже — перегрев и расплавление вкладышей. Перечисленные возможные дефекты в ходе исследования обнаружены не были, что говорит о том, что двигатель автомобиля не работал в условиях масляного голодания, на что указывает хорошее состояние пар трения (фото № 1,2).

Стоит отметить, что исследуемый коленчатый вал имеет углубление галтели в шейку – разгрузочную канавку (указано стрелкой на фото № 2), которая способствует уменьшению концентрации напряжений. При наличии разгрузочной канавки на шейке КВ эпюра напряжений более равномерная, с меньшими максимальными напряжениями, как вдоль образующей шейки, так и по ширине.

Поломки коленчатого вала, как показала статистика дефектов, носят обычно усталостный характер и вызываются переменными напряжениями изгиба и кручения. На фото № 3, № 4 представлены ответные части излома коленчатого вала. Следует обратить внимание, что к зоне разрушения примыкает поверхность со следами грубой механической обработки (выделено желтым овалом на фото 4).

Исследование фрактографии излома установило усталостный характер разрушения (фото № 5). Разрушение вызвано усталостными трещинами, которые образовались на противоположных сторонах на галтели у основания разгрузочной канавки и распространялись в двух направлениях к зонам долома.

Галтель является концентратором напряжений и конструктивно ослабляет деталь. Шейки коленчатого вала упрочняют закалкой токами высокой частоты (ТВЧ) или азотированием. Судя по фиолетовому следу на одной из галтелей, шейки упрочнялись закалкой ТВЧ.

Для определения химического состава от коленчатого вала был отрезан фрагмент.

Химический состав материала вала представлен в Таблице 1.

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации можно сделать вывод о том, что появление стука в двигателе является поводом для немедленного прекращения эксплуатации ТС. Также следует учитывать, что на состояние вкладышей сильно влияет и температурный режим работы силового агрегата. Другими словами, перегрев двигателя может привести к проворачиванию шатунных или коренных вкладышей, заклиниванию мотора и т.д. В таком случае двигатель может полностью прийти в негодность, так как разбивается постель коленвала, выходит из строя сам коленчатый вал, блок цилиндров и т.д.

Что касается моторного масла, необходимо использовать только те ГСМ, которые соответствуют всем требованиям и необходимым допускам завода-изготовителя силового агрегата. Также масло и масляный фильтр необходимо своевременно менять, не допускать попадания грязи и механических частиц в смазку. Повышенного внимания заслуживает и сама система смазки, так как снижение производительности или неисправности могут привести к масляному голоданию, в результате чего существенно повышается риск проворачивания вкладышей.

Напоследок добавим, что бензиновый двигатель нуждается в прогреве после холодного запуска, затем ездить необходимо без нагрузок до момента выхода силовой установки на рабочие температуры. В случае с дизелем мотор прогревается в движении, до полного прогрева не рекомендуется резко нагружать агрегат. Также следует помнить, что как новый двигатель, так и мотор после ремонта нуждается в обкатке, так как нагруженные пары и сопряженные элементы нуждаются в притирке.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector