Коляновият вал е това, което прави двигателя двигател
Един от най-сериозните проблеми на технологиите е превръщането на възвратно-постъпателното движение във въртеливо и обратно. Човекът е решил този проблем преди 2,5 хиляди години и създаденото тогава решение се използва почти непроменено и до днес. Това е манивела.
Съвременните двигатели с вътрешно горене също трябва да преобразуват възвратно-постъпателното движение на буталата и свързващите пръти във въртеливо движение на вала, маховика и в крайна сметка колелата. Същата манивела се справя с тази задача, или по-скоро с коляновия механизъм, чиято основна част е коляновият вал.
устройство на коляновия вал
Коляновият вал има доста просто устройство: състои се от колена, съдържащи основни и свързващи пръти, разделени от бузи. Основните шийки са оста на коляновия вал, така че те се движат точно в центъра му. Коляновите щифтове, както подсказва името, служат за закрепване и приемане на сили от свързващите пръти. Тъй като коляновият вал е манивела, шийките на мотовилката са изместени спрямо оста на вала и се държат с бузи.
Броят на шийките на мотовилката е равен на броя на цилиндрите, но в повечето V-образни двигатели два цилиндъра лежат на една шийка наведнъж. От друга страна, при съвременните V-образни двигатели можете да намерите колянови валове, в които има една шийка за всеки свързващ прът, но сдвоените шийки са изместени една спрямо друга с 18 градуса. Основните шейни имат по-голям диаметър от шийките на мотовилката.
Бузите изпълняват няколко функции. Те не само свързват шийките в една структура, но и действат като противотежести за балансиране на коляновите щифтове и биелите. Липсата на противовеси заплашва появата на значителнивибрации, които при високооборотни двигатели могат да доведат до разрушаване на двигателя.
Най-големите натоварвания в коляновия вал възникват в кръстовищата на шийките и бузите, следователно, за да се разпределят равномерно натоварванията върху тези зони, те се извършват от филе, т.е. преходът от шията към бузата се извършва с радиус на кривина.
Като цяло положението на шийките и решетките в коляновия вал трябва да осигури най-ефективното преобразуване на възвратно-постъпателното движение във въртеливо движение, да предотвратява вибрации и вибрации, да балансира двигателя и накрая надеждно да издържа на натоварвания при огъване.
Колянови валове с пълен и половин лагер
Основните шийки на коляновия вал служат не само като ос, но и като опора за целия колянов механизъм. Натоварванията от коляновия вал се предават към двигателя през главните шийки, които се поддържат от основни лагери, вградени в картера.
Има два вида колянови валове, които се различават по вида на опората:
- Пълна подкрепа. В такива валове има повече основни списания, отколкото списания на свързващия прът, докато основните списания са разположени от двете страни на списанията на съединителния прът, редувайки се с тях (и има още един основен списания от мотовилката); - Частична поддръжка. В такива колянови валове има по-малко главни шейки, отколкото шийките на свързващия прът, докато от двете страни на бузата може да има две колянови шейки, изместени под определен ъгъл.
Частично поддържаните колянови валове имат по-опростен дизайн, но поради по-малкия брой точки на опора върху картера, те трябва да бъдат по-твърди и издръжливи и следователно по-тежки. Ето защо днес са широко разпространени колянови валове с пълен лагер, които при по-сложно производство са по-леки и по-надеждни.
Лагери
Коляновият вал е подпрянвърху плъзгащи лагери (наричани още втулки), вградени в картера на двигателя. Освен това са предвидени плъзгащи лагери за поддържане на биелните пръти на коляновия вал. Тези лагери са изработени от стоманена лента, покрита със специална антифрикционна сплав, която намалява силите на триене между лагера и вала.
Смазване на частите на коляновия вал и KShM
Специален проблем е смазването на части от коляновия вал и целия колянов механизъм. Този въпрос е наистина много важен, тъй като плъзгащите лагери се използват за поддържане на основните шийки на картера и биелите на коляновите щифтове, които могат да работят нормално само при постоянно наличие на смазка.
За подаване на масло към триещите се части и частите вътре в коляновия вал са предвидени канали във всичките му шийки и бузи. И за да се осигури надеждно подаване на масло към лагерите, то се подава под налягане.
Взаимодействие на коляновия вал с други части
Както споменахме, коляновият вал поема натоварванията от свързващите пръти, превръщайки ги във въртящ момент. Този момент се предава през стеблото (заден изход на вала) към маховика и след това към трансмисията. Чрез друга част на вала - предната или петата - въртящият момент се предава към синхронизиращия вал и спомагателните системи на двигателя.
Също така, на пръста на крака често се монтира гасител на усукващи вибрации - просто устройство от два диска, свързани чрез пружини, гумено уплътнение, силиконова течност или друг еластичен материал. Амортисьорът минимизира торсионните вибрации на вала по време на работа на двигателя, намалявайки риска от повреда на вала.
Производство на колянови валове
Коляновият вал изпитва големи натоварвания по време на работа, така че тази част е дори за мощни дизелови двигателиизработени в едно парче. Сглобяемите колянови валове показаха своя провал при високоскоростни двигатели и сега практически не се използват в автомобилни двигатели.
Валовете са изработени от стомана или чугун. Чугунените колянови валове се произвеждат чрез леене, стоманените валове се изработват чрез коване или щамповане. В бъдеще и двата вида колянови валове се подлагат на различни механични обработки за постигане на необходимите параметри - чистота на повърхността на шийките, балансиране и др.