Колянов вал на автомобила

Коляновият вал е един от най-отговорните и скъпи конструктивни елементи на двигателя с вътрешно горене . Той преобразува възвратно-постъпателното движение на буталата в въртящ момент. Коляновият вал възприема периодични променливи натоварвания от силите на налягане на газовете, както и инерционните сили на движещите се и въртящи се маси.

Коляновият вал на двигателя обикновено е твърд компонент, поради което е правилно да го наречем част. Валът е изработен от стомана чрез коване или чугун чрез леене. При дизеловите и турбо двигателите са монтирани по-трайни стоманени колянови валове.

Модел на коляновия вал
Модел на коляновия вал

Структурно коляновият вал комбинира няколко местни и свързващи греди, свързани помежду си бузи. Радикалните шийки обикновено са още един, а шахтата с такава подредба се нарича пълна опора. Радикалните шийки имат по-голям диаметър от колянообразния. Продължението на бузата в противоположната посока от шийката на коляното е противотежест. Противотежестите балансират теглото на свързващите щанги и буталата, като по този начин осигуряват плавна работа на двигателя.

Щифтът между две бузи се нарича коляно. Коляното се намира в зависимост от броя, местоположението и реда на цилиндрите, такт на двигателя. Положението на коленете трябва да гарантира баланса на двигателя, равномерността на запалването, минималните вибрации на усукване и моментите на огъване.

Задвижващият щифт служи като опорна повърхност за конкретен свързващ прът. Коляновият вал на V-образен двигател е изработен с удължени шайби на щанги, на които са базирани две свързващи щанги на левия и десния ред на цилиндрите. На някои валове на V-образни двигатели, двойните колянови щифтове са изместени един спрямо друг под ъгъл от 18 °, което осигурява равномерно запалване ( технологията се нарича Split-pin ).

Най-натоварен в конструкцията на коляновия вал е мястото на преход от врата (корен, свързваща щанга) към бузата. За да се намали концентрацията на напрежение, преходът от врата към бузата се извършва с радиус на закръгление ( филе ). Galtels в съвкупност увеличаване на дължината на коляновия вал, за да се намали дължината им изпълнява с вдлъбнатина в бузата или шията.

Въртенето на коляновия вал в опорите и свързващите пръти в коляновите щифтове са снабдени с плъзгащи лагери. Като лагери се използват разглобяеми тънкостенни облицовки, които са изработени от стоманена лента с нанесен антифрикционен слой. Завъртането на втулките около врата предотвратява издатината, която са фиксирани в опората. За да се предотвратят аксиални движения на коляновия вал, се използва плъзгащ се лагер, който се монтира върху средната или крайната основна щанга.

Диаграма на системата за смазване
Диаграма на системата за смазване

В системата за смазване на двигателя са включени радикални и колянови ролки . Те се смазват под налягане. За всяка опора на основното списание се осигурява индивидуално захранване с мазут от общата магистрала. След това маслото се подава през каналите в бузите на коляновите щифтове.

Мощността се взема от коляновия вал от задния край ( опашката ), към който е прикрепен маховик . В предния край ( пета ) на коляновия вал са монтирани седалките, на които са монтирани задвижващите зъбни колела на разпределителния вал (зъбно колело), ​​допълнителната задвижваща ролка, а също и в редица конструкции – демпфер за торсионни вибрации . По дизайн това са два диска и еластичен материал, който ги свързва (каучук, силиконов флуид, пружина), който абсорбира вибрациите на вала поради вътрешно триене.
В съответствие с целта коляновия механизъм (кратко наименование – KSHM) възприема налягането на газовете, произтичащи от изгарянето на гориво-въздушната смес в цилиндрите на двигателя, и го преобразува в механична работа, за да завърти коляновия вал.

Механизмът на коляновия вал се състои от бутала, свързани с коляновия вал. Буталата се движат в ръкави (ръкави) на цилиндри.

Устройство за задвижване
Буталото усеща налягането на газовете, които се разширяват при висока температура и го прехвърля към свързващия прът. Буталото е изработено от алуминиеви сплави. Възвратно-постъпателното движение на буталото се извършва в обшивката на цилиндъра.

Буталото се състои от една глава и пола. Главата на буталото може да има различна форма (плоска, изпъкнала, вдлъбната и др.), Може да се направи и горивната камера (дизелови двигатели). Вдлъбнатините се нарязват в главата, за да поемат буталните пръстени. На съвременните двигатели се използват два вида пръстени: скрепер за масло и компресия. Компресионните пръстени предотвратяват проникването на газ в картера на двигателя. Маслените скреперни пръстени отстраняват излишното масло върху стените на цилиндъра. Полата има две издатини за поместване на бутален щифт, който свързва буталото към свързващия прът.

Свързващият прът предава силата от буталото към коляновия вал, за което има шарнирна връзка както с буталото, така и с коляновия вал. Пръчките се произвеждат по правило от стомана чрез щамповане или коване. Съединителните щанги на двигателите на спортните автомобили се изливат от титанова сплав.

Структурно, родката се състои от горна глава, пръчка и долна глава. Буталният щифт се намира в горната част на главата. Осигурява въртене на буталния болт в главата на свързващия прът и буталните издатини. Такъв пръст има името „плаващ“. Пръчката на пръта има I-секция. Долната глава е сгъваема, което позволява свързване с шийката на коляновия вал. Съвременната технология контролира разделянето на цялата долна глава на съединителната щанга. Благодарение на уникалната повърхност на фрактурата осигурява висока точност на свързване на части от долната глава.

Коляновият вал усеща сили от свързващия прът и ги превръща в въртящ момент. Коляновите валове са изработени от висококачествено желязо и стомана. Коляновият вал се състои от главната и свързващата шийка, свързани с бузите. Бузите изпълняват функцията за балансиране на целия механизъм. Радикалните и коляновите щифтове се въртят в плъзгащи лагери, направени под формата на сменяеми тънкостенни облицовки. Вътре в шийките и бузите на коляновия вал се пробиват отвори за преминаване на масло, което се подава към всяка от техните врата под налягане.

В края на коляновия вал е монтиран маховик . В момента се използва т.нар. двумасови маховици , които са два диска, свързани еластично. Чрез зъбния пръстен на маховика двигателят се стартира от стартера.

За да се предотвратят торсионните вибрации (редуващи се усуквания и завъртане на коляновия вал), на другия край на коляновия вал може да се монтира усукващ виброгасител . Виброгасителят се състои от два метални пръстена, свързани чрез еластична среда (еластомер, вискозно масло). На външния пръстен на усукващия вибрационен амортисьор е направена ремъчна шайба (верижно зъбно колело).

Заедно буталото, шайбата и втулката на цилиндъра образуват цилиндро-бутална група или просто цилиндър. Модерният двигател може да има от един до 16 (Bugatti Veyron) и повече цилиндри.

Съществуват следните схеми за разположение на цилиндрите в двигателя:

ред ( осите на цилиндрите са разположени в една равнина );
V – образни ( осите на цилиндрите са разположени в две равнини );
противоположни ( осите на цилиндрите са разположени в две равнини под ъгъл 180 ° );
VR ( осите на цилиндрите са разположени в две равнини под малък ъгъл );
W – образна ( две VR схеми, разположени V-образни с преместване на един колянов вал ).
Схемата за оформление определя нивото на балансиране на двигателя. Двигателят с противоположното разположение на цилиндрите има най-добро балансиране. Доста балансиран четири-цилиндров двигател. V-двигателят има най-добрия баланс, когато ъгълът между цилиндрите е 60 ° и 120 °.

За да се намалят вибрациите на двигателите, се използват балансиращи валове , разположени под коляновия вал в масления съд.