Колінчастий вал і маховик - студопедія

Колінчастий вал відноситься до числа найбільш відповідальних, напружених і дорогих деталей двигуна. При роботі двигуна вал навантажується силами тиску газів, а також силами інерції рухомих поступально і обертаються деталей, що викликають значні напруги крутіння і напруги згибу. Крім того, виникають напруги від крутильних коливань. Шейки вала відчувають змінне тиск, що обумовлює значну роботу тертя і знос шийок. Внаслідок цього колінчастий вал двигуна повинен мати високу міцність, твердістю і зносостійкість поверхонь тертя (шийок) при відносно невеликій масі (маса вала становить 7-15% маси двигуна).

Колінчасті вали виготовляють зазвичай з якісних вуглецевих або легованих сталей куванням або штампуванням. Застосовують також литі вали з високоміцного чавуну і сталі.

На рис. 1.19 показана конструкція колінчастого вала двигуна. Колінчастий вал має корінні 4 і шатунні 3 шийки. Останні розташовані під певним кутом одна до одної. Щоки 2 вала виконані як одне ціле з противагами 6. У шатунних шийках є порожнини для додаткової відцентрової очистки масла. Осьові сили сприймаються півкільцями, розташованими в расточке блок-картера і кришці корінного підшипника. До фланця 5 кріпиться маховик 1.

Відносне розташування колін на валу має задовольняти вимогам рівномірності ходу і врівноваженості двигуна.

Мал. 1.19. Конструкція колінчастого вала двигуна

Найбільш навантажені колінчасті вали дизелів швидкістю наростання тиску і значними масами деталей кривошипно-шатунного механізму. Як правило, число корінних опор колінчастих валів дизелів на одну більше числа шатунних шийок. У менш навантажених (карбюраторних) двигунах іноді застосовують вали, які мають корінні опори через два коліна, що спрощує пристрій двигуна і зменшує його довжину. Велика частина валів для врівноваження відцентрових сил забезпечується противагами. Противаги виготовляють як одне ціле зі щоками або від'ємними. Відокремлені противаги кріпляться до щоки шпильками, болтами або за допомогою шипів з'єднання з конічним пальцем. Більшість колінчастих валів є нероз'ємними, тільки в великих крейцкопфних двигунах, а також в мотоциклетних двигунах малої потужності застосовуються складові конструкції колінчастого вала.

Маховик служить для виведення поршнів з мертвих точок і зменшення нерівномірності обертання колінчастого вала.

Накопичена кінетична енергія полегшує роботу двигуна при рушанні з місця і подоланні короткочасних перевантажень. Маховик є масивний литий диск, який відливається з чавуну. Він кріпиться болтами і фіксується штифтами на фланці колінчастого вала або безпосередньо на його хвостовику. На обід маховика встановлений зубчастий вінець, який передає колінчастого валу момент від пускового пристрою.

Розміри і маса маховика залежать від частоти обертання і числа циліндрів. Зі збільшенням частоти обертання кількість кінетичної енергії підвищується, тому у швидкохідних двигунів маса і розміри маховика менше. Нерівномірність обертання колінчастого вала зменшується зі збільшенням числа циліндрів, отже, чим більше циліндрів, тим легше маховик двигуна.