Форма коленчатого вала определяется: Форма — коленчатый вал — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Содержание

Форма — коленчатый вал — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Форма — коленчатый вал

Cтраница 1

Форма коленчатого вала зависит от тактностн двигателя, числа, расположения ( рядности) и порядка работы цилиндров.
 [1]

Форма коленчатого вала зависит от тактно-сти двигателя, числа, расположения ( рядности) и порядка работы цилиндров.
 [2]

Форма коленчатого вала зависит от тактно-сти двигателя, числа расположения ( рядности) и порядка работы цилиндров.
 [3]

Форма коленчатого вала ( табл. 4) зависит от числа и расположения цилиндров двигателя, принятой равномерности чередования вспышек и желаемой уравновешенности двигателя, от числа коренных шеек вала.
 [4]

Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и тактности двигателя.
 [5]

Форма коленчатых валов отличается наличием переходов от одного диаметра к другому, каналов для подвода смазки, что способствует появлению большого числа концентраторов напряжений.
 [6]

Форма коленчатого вала ( взаимное расположение кривошипов) должна обеспечивать равномерное чередование рабочих ходов в цилиндрах по углу поворота коленчатого вала, принятую последовательность работы цилиндров и уравновешенность двигателя.
 [7]

Форма коленчатого вала зависит от числа и способа расположения цилиндров двигателя.
 [8]

Оптимизация форм коленчатых валов, проводившаяся систематически на основе опыта эксплуатации и специальных экспериментов, привела к применению в современных машинах весьма совершенных конструкций. Благодаря применению эллиптических щек ( иногда выполняемых также наклонными), обеспечению перекрытия шеек, увеличению радиусов галтелей, выполнению в шейках эксцентрических отверстий оптимальной бочкообразной формы, уменьшению ослабления смазочными отверстиями современные быстроходные коленчатые валы имеют эффективный коэффициент концентрации напряжений, в 3 раза меньший, чем старые конструкции.
 [9]

Оптимизация форм коленчатых валов, проводившаяся систематически на основе опыта эксплуатации и специальных экспериментов, привела к применению в современных машинах весьма совершенных конструкций. Благодаря применению эллиптических щек ( иногда выполняемых также наклонными), обеспечению лерекрытия шеек, увеличению радиусов галтелей, выполнению в шейках эксцентрических отверстий оптимальной бочкообразной формы, уменьшению ослабления смазочными отверстиями современные быстроходные коленчатые валы имеют эффективный коэффициент концентрации напряжений, в 3 раза меньший, чем старые конструкции.
 [10]

При такой форме коленчатого вала представляется возможным уменьшить изгибающие моменты и напряжения.
 [12]

Профиль корыта и форма смесительных коленчатых валов подобраны таким образом, что весь материал интенсивно перемешивается. При этом получается достаточно однородная масса.
 [14]

Заготовке лишь грубо приближенно придается форма коленчатого вала, и колена в этом случае вырезаются из сплошного материала ( фиг. В некоторых случаях, при меньших размерах вала, колена образуются путем выгибания прямой заготовки по контуру вала.

Коленчатый вал двигателя

 

Коленчатый вал двигателя воспринимает действия расширяющихся газов при рабочем ходе поршней, передаваемые шатунами, и преобразуем их в крутяший момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя.

Коленчатые валы двигателя изготовляются штамповкой из средне углеродистых легированных сталей и литьем из модифицированного магнием чугуна в зависимости от конструктивных и технологических  особенностей коленчатых валов.

Устройство коленчатого вала 

Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, к которым крепятся противовесы (могут быть отлитыми как одно целое с налом) переднего конца коленчатого вала, на котором имеются посадочный поясок крепления газораспределительного зубчатого колеса и шкива. На заднем конце коленчатого вала имеется маслоотражательный гребень, маслосгонная резьба и фланец (может отсутствовать) для крепления маховика. В торце имеется гладкое отверстие иод подшипник дли опоры ведущего вала коробки передач. В коренных шейках для масляных каналов выполнены отверстия пол углом к пустотелым шатунным шейкам, гле масло дополнительно очищается под действием центробежных сил.

Форма коленчатого вала

Форма коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы и тактностъю двигателя. В большинстве случаев применяют полноопорные коленчатые валы, т.к. каждая шатунная шейка расположена между коренными. Для повышения износостойкости поверхностный слой коренных и шатунных шеек подвергают закалке на глубину 3—4 мм с нагревом ТВЧ. После термической обработки шейки валов, проводят шлифование шеек и полируют. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек. Перед капитальным ремонтом двигателя проводят исследование дефектов коленчатого вала. После чего составляют технологическую последовательность ремонта по устранению дефектов коленчатого вала. 

Коленчатый вал двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коленчатые валы двигателя:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б — двигателя ЯМЗ — 236; в — КамАЗ-740; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловитель; 3 — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5— масло отражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8  — щека; 9 — гайка; 10 и 15 — съемные противовесы; 11 —  распрелелтельное зубчатое колесо;  12— установочный штифт; 13 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 — винт: 16 — шпонка; А — величина перекрытия шеек.

Коленчатый вал — Студопедия

Форма коленчатого вала зависит от тактности двигателя, числа, расположения (рядности) и порядка работы цилиндров. Формы валов, количество опор и наиболее распространенные порядки работы цилиндров четырехтактных двигателей указаны в таблице 1.

Таблица 1. Формы коленчатых валов и порядок работы цилиндров четырехтактных двигателей с рядным и V-образным расположением цилиндров

Число цилиндров Формы коленчатых валов Количество опор Наиболее распространенные порядки работы цилиндров
2, 3, 4 и 5 1-3-4-2 1-2-4-3
3, 4 и 7 1-5-3-6-2-4 1-4-2-6-3-5
V6 1-4-2-5-3-6
V8 1-5-4-2-6-3-7-8

.

Коленчатые валы штампуют из стали или отливают из магниевого чугуна (ЗМЗ-66). Коренные шейки имеют больший диаметр, чем шатунные; для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверливают наклонные каналы. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала выполняют полыми; полости шатунных шеек представляют собой грязеуловители, которые при ремонте можно очищать, отвертывая пробки. Эти пробки для предотвращения самоотвертывания раскернивают.

Для уравновешивания центробежных сил и ослабления вибрации двигателя применяют противовесы, которые выполняют как одно целое с валом или крепят к щекам вала винтами (ЯМЗ). Двигатели ЯМЗ имеют, кроме того, выносные противовесы на носке коленчатого вала и на маховике. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала закалены нагревом токами высокой частоты.

В коренных подшипниках коленчатых валов применяют тонкостенные вкладыши той же конструкции, что и в шатунных. Вкладыши коренных подшипников двигателей Заволжского моторного завода изготовляют из триметаллической ленты: стальная лента, металлокерамический подслой (60% меди и 40% никеля) и антифрикционный сплав СОС-6-6.



Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве двигателей воспринимаются упорной стальной шайбой 10 (рис. 5) и стальными, залитыми с одной стороны баббитом шайбами 8 и 3, расположенными по обе стороны переднего коренного подшипника. Передняя шайба 9 стороной, залитой баббитом, обращена к упорной шайбе 10. Задняя шайба 8 стороной, залитой баббитом, обращена к торцу щеки коленчатого вала. В двигателях ЗИЛ упорные шайбы имеют медноникелевый подслой, покрытый сплавом СОС-6-6. В двигателях ЯМЗ осевые нагрузки воспринимаются бронзовыми полукольцами, расположенными в заднем подшипнике.
Осевой зазор коленчатого вала в двигателях ЗМЗ составляет 0,075—0,175 мм, в двигателях ЯМЗ — 0,121—0,265 мм.
Коленчатый вал балансируют динамически в сборе с маховиком и сцеплением путем удаления излишнего металла со щек и противовесов вала или обода маховика или при помощи балансировочных грузиков, устанавливаемых на фланце ведомого диска сцепления.
Рисунок 5. Передний конец коленчатого вала и привод распределительного вала (ЗМЗ-66): 1 — шкив коленчатого вала; 2 — датчик ограничителя оборотов; 3 — эксцентрик привода топливного насоса; 4 — балансир; 5 — упорный фланец; 6 — шестерня распределительного вала; 7 — штифт; 8 и 9 — стальные шайбы; 10 — упорная шайба; 11 — шестерня коленчатого вала

.


Крутильные колебания коленчатого вала. Если носок вала закрепить неподвижно, а к маховику приложить силу, коленчатый вал будет скручен на некоторый угол. Если прекратить действие скручивающей силы, то вал под влиянием сил упругости и сил инерции маховика будет раскручиваться и начнет колебаться с частотой, зависящей от его длины, поперечного сечения и материала. Такие колебания называют свободными, упругими колебаниями кручения, а их частоту — собственной частотой. При работе двигателя переменные силы S (см. рис. 1) в течение цикла создают второй вид колебаний вала — вынужденные колебания, частота которых зависит от числа оборотов вала, числа цилиндров и тактности двигателя.

Рис 6. Гаситель крутильных колебаний коленчатого вала двигателя

При некотором (критическом) числе оборотов частота свободных колебаний кручения и частота вынужденных колебаний вала совпадают или становятся кратными, наступает явление резонанса. При резонансе колебаний в материале вала возникают высокие внутренние напряжения, амплитуда колебаний вала при этом возрастает до пределов, при которых возможно его разрушение.

Для ослабления крутильных колебаний применяют особые гасители — демпферы; принцип их действия основан на приложении к валу противодействующих сил, вызывающих затухание колебаний. Гасители устанавливают на ступице шкива привода вентилятора, т. е. там, где амплитуда колебаний достигает наибольшей величины и где гаситель лучше охлаждается.

Гаситель (рис. 6) состоит из двух маховичков — большого 3 и малого 2, привулканизованных слоями резины к фланцам 1 и 4, укрепленным на шкиве 5. Крутильные колебания коленчатого вала вызывают колебательное движение маховичков 2 и 3 относительно переднего конца вала, поэтому в слоях резины возникает внутреннее (молекулярное) трение, уменьшающее амплитуду колебаний вала. Описанный гаситель крутильных колебаний устанавливают в двигателях ЯМЗ-М206А.

Принцип действия кривошипно-шатунного механизма:

Под воздействием давления газов, поршневая система начинает совершать поступательные движения относительно коленвала. При помощи «шатуна-вала» и «поршня-шатуна», это поступательное движение поршневой переходит во вращательное.

Рисунок 2 Кривошипно-шатунный механизм

Гайка крепления шкивов; 2. Шкив привода генератора и насоса охлаждающей жидкости; 3. Ось натяжного ролика; 4. Натяжной ролик; 5. Шкив распределительного вала; 6. Сальник распредепительного вала; 7. Держатель сальника; 8. Упорный фланец распределительного вала; 9. Корпус подшипников распределительного вала; 10. Распределительный вал; 11. Терморегулирующая пластина поршня; 12. Поршень; 13. Верхнее компрессионное кольцо; 14. Нижнее компрессионное кольцо; 15. Маслосъемное кольцо; 16. Палец поршня; 17. Болт крепления крышки шатуна; 18. Маховик; 19. Упорное полукольцо коленчатого вала; 20. Передний подшипник первичного вала коробки передач; 21. Зубчатый обод маховика; 22. Вкладыши З-го (центрального) коренного подшипника коленчатого вала; 23. Вкладыши 1, 2, 4 и 5-го коренных подшипников коленчатого вала; 24. Коленчатый вал; 25. Впускной клапан; 26. Направляющая втулка клапана; 27. Стопорное кольцо; 28. Выпускной клапан; 29. Зубчатый шкив коленчатого вала; 30. Зубчатый ремень; 31. Маслоотражательный колпачок; 32. Шкив привода масляного насоса, распределителя зажигания и топливного насоса; 33. Кронштейн натяжного ролика; 34. Пружина натяжного ролика; 35. Наружная пружина клапана; 36. Тарелка пружин; 37. Сухари клапана; 38. Рычаг привода клапана; 39. Пружина рычага; 40. Стопорная пластина пружины рычага; 41. Вкладыш и шатуна; 42. Крышка шатуна; 43. Шатун; 44. Регулировочный болт клапана; 45. Внутренняя пружина клапана; 46. Опорная шайба внутренней пружины; 47. Опорная шайба наружной пружины; 48. Метки в.м.т. поршней 1 и 4-го цилиндров;

Кривошипно-шатунный механизм – это механизм, который осуществляет процесс функционирования двигателя. Предназначен для действия возвратно-поступательных движений поршневой во вращательные на коленвал. Тип двигателя автомобиля определяется по расположению своих цилиндров.

Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на:

· неподвижные — картер, блок цилиндров, цилиндры, головка блока цилиндров, прокладка головки блока и поддон. Обычно блок цилиндров отливают вместе с верхней половиной картера, поэтому иногда его называют блок-картером.

· подвижные — поршни, поршневые кольца и пальцы, шатуны, коленчатый вал и маховик.

Кроме того, к кривошипно-шатунному механизму относятся различные крепежные детали, а также коренные и шатунные подшипники.

Энергия расширения продуктов сгорания топлива через кривошипно-шатунный механизм двигателя передается на коленчатый вал двигателя. Детали кривошипно-шатунного механизма при этом подвергаются воздействию значительных механических и термических нагрузок. Подбор материалов поршня, пальца, поршневых колец и их конструкция обеспечивают надежное уплотнение цилиндра, эффективный теплоотвод, малую массу деталей, минимальный коэффициент трения, высокую прочность и надежность.

КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

Коленчатые валы бывают: составные, кованные, литые, цельные и изготавливаются из стали и чугуна. Например чугунные коленчатые валы в автомобильных двигателях стали применять с 1960 года. Высокопрочные чугуны по ГОСТ 7293-85 делятся на два класса: перлитные (ВЧ 45-0; ВЧ 50-1,5; ВЧ60-2) и ферритные (ВЧ40-0 ВЧ40-6). Коленчатый вал изготовляют горячей штамповкой из легированной стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-130,МАЗ-5335,КамАЗ-5320 и др.) или отливаются из высокопрочного чугуна (двигатели автомобилей семейства ГАЗ, ВАЗ и др.) вместе с противовесами или без них. Коленчатый вал двигателей ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 изготовлены из стали 50Г. В процессе изготовления вал подвергается термической обработке и отпуску до твердости 229-269 НВ, а поверхности шатунных и коренных шеек и шейки под сальники для повышения износостойкости подвергаются закалке с нагревом токами высокой частоты.(глубина закаленного слоя для коренных и шатунных шеек составляет 3,0-4,0 мм, а на шейках под сальник 1,0-2,0 мм; и твердость после закалки 52-62 HRC) .Коленчатые валы  двигателей КамАЗ-740 изготавливаются горячей штамповкой из стали 42 ХМФА-Ш. В коленчатых валах широко применяется высокооловянные сталеалюминевые вкладыши  вызвано тем, что они обладают повышенным сопротивлением  усталости, хорошими противозадирными свойствами и коррозийной стойкостью, что увеличивает надежность двигателя. [1].

Виды и составные части коленчатых валов

На большинстве автомобильных двигателей применяют полно опорные коленчатые валы, т.е. каждая шатунная шейка расположена между двумя коренными. Таким образом, полно опорный вал имеет коренных шеек на одну больше чем шатунных. Полно опорные валы двигателей (Зил-130, КамАз-740, ВАЗ-2108) отличаются большой жесткостью, что повышает работоспособность КШМ. В машиностроении на автомобильных двигателях получили применение еще и неполно опорные коленчатые валы. В отличии от полно опорного коленчатого вала здесь шесть шатунных шеек и четыре коренных. Такие коленчатые валы устанавливаются на двигателя автомобилей ГАЗ-52-04. Например на легковых автомобилях семейства ВАЗ устанавливаются  литые, чугунные, пяти опорные коленчатые валы (предусмотрена возможность пере шлифовки шеек коленчатого вала при ремонте с уменьшением диаметра  на 0,25; 0,5; 0,75; и 1мм) с использованием двухслойных вкладышей, хорошо работающих в двигателях с большой частотой вращения коленчатого вала и большими нагрузками. Такой коленчатый вал показан на (рис 1.1.1) [1].

Рисунок 1.1.1 — Коленчатый вал двигателя автомобиля ВАЗ-2108

Коленчатые валы имеют еще свое различие по своей форме и строению. Форма коленчатого вала  зависит от числа и расположения  цилиндров, порядка работы и тактности двигателя. Например, рабочий цикл в однорядном четырехцилиндровом и шестицилиндровом двигателе совершается за два оборота коленчатого вала, т.е. за поворот вала на 720. Колена коленчатого вала расположены в трех плоскостях под углом 120.Шестицилиндровый V-образный двигатель располагает колена коленчатого вала в трех плоскостях под углом 120 одно к другому также как и в восьмицилиндровом V-образном двигателе  но под углом 90. Форма. На рисунке 1.1.2 приведен полно опорный коленчатый вал двигателя автомобиля ЗИЛ-130. Коленчатый вал этого двигателя выполнен по крестообразной схеме (если смотреть с торца вала). Первая и четвертая шатунные шейки  коленчатого вала направлены в разные стороны и лежат в одной плоскости. Вторая и третья  шейки направлены в разные стороны, лежат в одной плоскости, но перпендикулярной первой. Перекрытие шеек составляет 22мм (перекрытие шеек применяется для повышения жесткости и надежности коленчатого вала). Диаметр шатунной шейки 65,5 мм, а коренной 74 мм. Данный коленчатый вал состоит из следующих частейкоренные 7 и шатунные 3 шейки, щеки 8, противовесы 4, передний конец 1 и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем 5, маслосгонной резьбой и фланцем 6 для крепления маховика [9].

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

Рисунок 1.1.3 — Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236

На рисунке 1.1.4 приведен коленчатый вал двигателя автомобиля КамАЗ-740. В данном коленчатом вале в шатунных имеются грязеуловительные полости 2, для дополнительной центробежной очистки масла. Грязеуловительные полости устанавливаются на коленчатых валах у большинства дизельных двигателей. Коленчатый вал данного дизеля не имеет фланцев для крепления маховиков, также как и коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236. Шатунные шейки  коленчатого вала располагаются так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в различных цилиндрах двигателя проходили через равные промежутки (по углу поворота коленчатого вала) а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил  инерции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами. Диаметр шатунной шейки 80 мм а коренной 95 мм. От осевого смешения коленчатые валы дизелей удерживаются двумя парами упорных полуколец из бронзы или сталеалюминия установленных в выточках задней коренной опоры.

Рисунок 1.1.4 — Коленчатый вал двигателя КамАЗ-740

Тест на знание КШМ

Дополните

1. KШM ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ШАТУНА ВО_____ ДВИЖЕНИЕ ВАЛА.

2. ШАТУН СОЧЛЕНЕН С ПОРШНЕМ ПРИ ПОМОЩИ ПОРШНЕВОГО ______.

Выберите номера всех правильных ответов

3. МАТЕРИАЛ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОЛОВОК БЛОКА ЦИЛИНДРОВ:

1) серый чугун;

2) углеродистая сталь;

3) легированная сталь;

4) алюминиевый сплав.

5) высокопрочная легированная сталь.

МАТЕРИАЛ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШАТУНОВ

6) серый чугун;

7) углеродистая сталь;

8) легированная сталь;

9) алюминиевый сплав;

10) высокопрочная легированная сталь.

4. ДЕЗАКСАЖ:

1) уплотнение камеры сгорания;

2) ограничение частоты вращения;

3) смещение оси поршневого пальца относительно оси цилиндра

С ЦЕЛЬЮ ИСКЛЮЧЕНИЯ

4) разноса двигателя;

5) прорыва газов в картер;

6) стука поршня о стенку цилиндра.

5. ГИЛЬЗА ЦИЛИНДРА МОКРОГО ТИПА, ТАК КАК ОНА:

1) контактирует с топливом;

2) омывается горячими газами;

3) смазывается моторным маслом;

4) запрессовывается в блок со смазкой;

5) омывается охлаждающей жидкостью.

6. БАЗОВОЙ ДЕТАЛЬЮ КШМ И ВСЕГО ДВИГАТЕЛЯ ЯВЛЯЕТСЯ:

1) шатун;

2) маховик;

3) головка блока;

4) коленчатый вал;

5) блок цилиндров.

7. ПОДВИЖНЫЕ ДЕТАЛИ КШМ:

1) шатун;

2) маховик;

3) клапаны;

4) поршень;

5) головка блока;

6) поддон картера;

7) блок цилиндров;

8) коленчатый вал;

9) поршневой палец;

10) пружины клапанов;

11) поршневые кольца;

12) прокладка головки блока.

8. НЕПОДВИЖНЫЕ ДЕТАЛИ КШМ:

1) шатун;

2) маховик;

3) клапаны;

4) поршень;

5) головка блока;

6) поддон картера;

7) блок цилиндров;

8) коленчатый вал;

9) поршневой палец;

10) пружины клапанов;

11) поршневые кольца;

12) прокладка головки блока.

9. ПРОРЕЗИ НА ЮБКЕ ПОРШНЯ ДЛЯ:

1) снижения нагрева;

2) уменьшения массы поршня;

3) увеличения прочности поршня;

4) компенсации теплового расширения;

5) отвода масла со стенок цилиндра.

10. МАССЫ РАЗЛИЧНЫХ ПОРШНЕЙ ДВИГАТЕЛЯ НЕ ДОЛЖНЫ ОТЛИЧАТЬСЯ БОЛЕЕ ЧЕМ НА:

1) 1-2 г;

2) 2-8 г;

3) 10-15 г;

4) 20-30 г.

11. ЗАМКИ ТРЕХ КОМПРЕССИОННЫХ КОЛЕЦ РАСПОЛАГАЮТ ПОД УГЛОМ ДРУГ К ДРУГУ:

1) 45°;

2) 90°;

3) 100°;

4) 120°;

5) 180°;

6) 270°.

12. СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА

1) прокладкой головки блока;

2) асбестовым шнуром;

3) резиновыми кольцами;

4) самоподжимным сальником;

5) медным кольцом.

13. МАТЕРИАЛ АНТИФРИКЦИОННОГО СПЛАВА ВКЛАДЫШЕЙ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА:

1) сталь;

2) медь;

3) свинцовистая бронза;

4) оловянистый алюминиевый сплав.

Установите соответствие

14. НОМЕРА ПОЗИЦИИ И НАЗВАНИЯ ЭЛЕМЕНТА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА (РИС. 2.1):

№ ПОЗИЦИИ

a) 1;
b) 2;
c)  3
d) 4
е) 5.

НАЗВАНИЕ

I. Щека;

II. Носок;

III. Хвостовик;

IV. Шатунная шейка;

V. Коренная шейка.

 

Рис. 2.1. Коленчатый вал

Выберите номера всех правильных ответов

15. ОТВЕРСТИЯ В КОЛЕНЧАТОМ ВАЛУ ВЫПОЛНЯЮТСЯ ДЛЯ ПОДАЧИ К ШАТУННЫМ ПОДШИПНИКАМ:

1) масла;

2) воздуха;

3) охладителя;

4) горючей смеси;

5) картерных газов;

6) сжиженного газа.

16. КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ ФИКСИРУЕТСЯ ОТ ОСЕВОГО СМЕЩЕНИЯ:

1) стопорной шайбой;

2) упорными кольцами;

3) упорными вкладышами;

4) упорными шарикоподшипниками

СО СТОРОНЫ

5) центральной части;

6) носка или хвостовика.

17. МАТЕРИАЛ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ:

1) сталь;

2) чугун;

3) титан;

4) алюминиевый сплав.

18. ТЕМПЕРАТУРА («с) НАГРЕВА ПОРШНЯ В МАСЛЕ ПРИ ЕГО СБОРКЕ С ПАЛЬЦЕМ:

1) 45-50;

2) 80-100;

3) 120-150;

4) 180-200.

19. МАСЛОСЪЕМНОЕ КОЛЬЦО СЛУЖИТ ДЛЯ:

1) упрочения поршня;

2) снижения детонации;

3)уплотнения цилиндра;

4) уменьшения массы поршня;

5) снятия излишка масла со стенок;

6) уменьшения расхода масла на угар.

Установите соответствие

20. НОМЕРА ПОЗИЦИИ И НАЗВАНИЯ ЭЛЕМЕНТА ПОРШНЯ (РИС. 2.2):

№ ПОЗИЦИИ

a) 1;

b) 2;

с ) 3

d) 4.

НАЗВАНИЕ

I. Юбка;

II. Днище;

III. Головка;

IV. Уплотняющий пояс.

21. КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ ИЗГОТАВЛИВАЮТ ИЗ:

1) серого чугуна;

2) легированной стали;

3) низкоуглеродистой стали;

4) среднеуглеродистой стали;

5) модифицированного чугуна

МЕТОДОМ:

6) литья;

7)сварки;

8) штамповки.

22. ШЕЙКИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА:

1) шлифуют;

2) полируют;

3) азотируют;

4) хромируют;

5) цементируют;

6) закаливают ТВЧ;

7) подвергают отпуску

С ЦЕЛЬЮ:

8) придания товарного вида;

9) повышения жесткости вала; 10) повышения износостойкости.

23. ФОРМА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ

1) числом цилиндров

2) тактностью двигателя

3) способом воспламенения

4) материалом изготовления

5) расположением цилиндров

6) способом смесеобразования

7) порядком работы цилиндров

8) максимальной мощностью двигателя

           
ОТВЕТЫ

Все о коленчатых валах

 

Коленчатый вал подвергается действиям радиальных и тангенциальных сил, приложенных шатунным шейкам, реакции опор, центробежных сил вращающихся масс, момента сопротивления вращению от трансмиссии автомобиля. Действие этих сил и моментов приводит возникновению в элементах коленчатого вала значительных напряжений скручивания, изгиба и растяжения — сжатия. Кроме того, периодически изменяющиеся моменты вызывают особенно опасные для высокооборотистых двигателей крутильные колебания. Крутящие моменты, приложенные к соседним щекам в одно и тоже время неодинаковы. В результате возникают деформации с разными углами закручивания, что вызывает периодические колебания масс (крутильные колебания). При совпадении одной из собственных частот колебаний с частотой одного из гармонических моментов происходят резонансные колебания, которые могут привести к поломке коленчатого вала или связанных с ним деталей. Резонансные колебания могут быть смещены за пределы рабочих частот вращения увеличением жесткости коленчатого вала, уменьшением масс деталей шатунно — поршневой группы, коленчатого вала, а также установкой на переднем конце коленчатого вала демпфера. Это может быть гаситель колебаний с резиновым элементом, расположенный в переднем шкиве привода дополнительных агрегатов. Иногда в дополнение такому демпферу добавляется гаситель колебаний с сухим трением.

Коленчатые валы изготовляют ковкой из легированных хромоникельвольфрамовых или хромоникельмолибденовых сталей с последующей механическойи термической обработкой. Одновременно широкое распростронение получили литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Приемуществом литых коленчатых валов является меньшая стоимость изготовления, меньший вес, снижение припусков на механическую обработку, меньшая чуствительность к концентрациям напряжений, высокая износостойкость.

Большинство современных двигателей имеют полноопорные коленчатые валы, тоесть число коренных шеек на еденицу больше числа цалиндров. Число шатунных шеек V — образных двигателей обычно делается в два раза меньше числа цилиндров — на каждой шейке располагается по два шатуна. Исключением из этого правила являются V — образные двигатели с углом развала 60 градусов. Двигатели с небольшим углом развала имеют число шеек равное количеству цилиндров для более равномерного чередования тактов. Для уравновешивания центробежных сил, а в некоторых схемах сил инерции и моментов от них коленчатые валы имеют противовесы.

 

Жесткость и прочность коленчатого вала определяется диаметром коренных и шатунных шеек, размерами щек, наличием галтелей в местах соединения щек с шатунными и коренными шейками, а также на краях отверстий для смазки. Для уменьшения концентрации напряжений и повышения прочности в некоторых случаях галтели полируются, производится наклеп обкаткой роликами, обдувкой стальной дробью. Увеличение жесткости вала достигается предельно возможным повышением диаметров шеек, обеспечивая наибольшее их перекрытие.

При применении подшипников качения коленчатый вал выполняется разборным, что значительно повышает его стоимость и усложняет ремонт двигателя. Поэтому коленчатые валы с подшипниками качения применяют в основном на двухтактных двигателях и на одно — двухцилиндровых двигателях с опорными подшипниками расположенными по краям коленчатого вала.

  Увеличение мощности двигателя 

  на главную        0-100 км/ч    0-100
 

Группа коленчатого вала — Мегаобучалка

В группу коленчатого вала входят коленчатый вал, противовесы, маховик, элементы привода газораспределительного и других вспомогательных механизмов, узел осевой фиксации и детали маслоуплотняющих устройств.

Наиболее сложной деталью группы коленчатого вала является сам коленчатый вал. От технического совершенства конструкции и качества изготовления коленчатого вала во многом зависят потери на трение, долговечность и надежность двигателя.

Коленчатый вал воспринимает усилия со стороны шатуна и преобразует их в крутящий момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя, а также приводит в действие вспомогательные механизмы и приборы.

Усилия со стороны газов и силы инерции при большой длине вала вызывают заметные продольные и угловые деформации, а при продолжительных воздействиях могут привести к усталостным разрушениям.

Шейки коленчатого вала работают при больших скоростях и значительных тепловых и механических нагрузках.

Требования, предъявляемые к коленчатому валу:

• форма должна обеспечивать уравновешенность двигателя;

• высокая жесткость;

• высокая усталостная прочность;

• высокая износостойкость трущихся поверхностей;

• минимальная масса.

Основными элементами коленчатого вала (рис. 3.28) являются коренные 4 и шатунные 2 шейки, соединяющие щеки 3, носок 5 и хвостовик 1. Две коренные шейки, шатунная шейка и щеки, соединяющие их, образуют кривошип.

Рис. 3.28. Коленчатый вал: а — стальной; б — чугунный; 7 — хвостовик; 2— шатунная шейка; 3 — щека; 4 — коренная шейка; 5 — носок

Торцевые поверхности щек, выступающие за шейки, шлифуются и образуют кольцевые пояски, используемые для осевой фиксации шатунов и самого коленчатого вала. Эти кольцевые пояски сопрягаются с цилиндрической поверхностью шеек плавными переходами — галтелями.

Внутри шеек и щек имеется система каналов и отверстий для подачи смазочного материала к подшипникам. Масло, как правило, поступает к шатунным вкладышам по каналам из смежных коренных подшипников.

Достаточную жесткость на изгиб обеспечивают так называемые полноопорные валы, в которых число коренных шеек на одну больше, чем число шатунных шеек.

Расположение шатунных шеек определяется из условия равномерного распределения воспламенения и уравновешенности деталей.

Коленчатые валы могут быть цельными или состоять из отдельных кривошипов. Составные валы применяются редко, только в случае использования коренных подшипников качения (рис. 3.29).

Рис. 3.29. Составной коленчатый вал с коренными подшипниками качения

Щеки коленчатого вала со стороны коренных шеек часто имеют продолжение, заканчивающееся противовесами, предназначенными для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил вращающихся масс либо для общего уравновешивания двигателя. Противовесы выполняются заодно с валом, но в случае большой их массы (например, в дизелях) их изготовляют отдельно от вала и крепят к щеке болтами, шпильками или штифтами.

На носке коленчатого вала устанавливают шкивы или зубчатые колеса для привода механизма газораспределения, насосов, вентилятора и др.

На хвостовике коленчатого вала устанавливается маховик с зубчатым венцом для пуска двигателя. Иногда зубчатые колеса привода газораспределительного механизма устанавливают не на носке, а на хвостовике, где имеются элементы уплотнения — гребень и маслосгонная резьба или накатка.

Коленчатый вал воспринимает значительные осевые усилия, возникающие при работе косозубых распределительных зубчатых колес и при выключении сцепления. Для того чтобы предотвратить перемещение вала от воздействия этих усилий, применяется осевая фиксация, которая обеспечивается упорными буртами вкладышей или упорным подшипником (рис. 3.30). В собранном узле образуется осевой зазор 0,05—0,15 мм, обеспечивающий свободное вращение вала.

в)

 

 

Рис. 3.30. Осевая фиксация коленчатого вала: а — вкладышами с буртиками; б — упорными кольцами; в — упорным шарикоподшипником

Для уменьшения трения рабочая поверхность упорных колец покрывается антифрикционным сплавом. От проворачивания упорные кольца фиксируются штифтами.

После изготовления коленчатые валы подвергаются статической и динамической балансировке.

Жесткость и прочность коленчатого вала достигается:

• увеличением поперечного сечения шеек и щек;

• максимальным уменьшением массы шатунных шеек;

• рациональным размещением противовесов;

• уменьшением концентрации напряжений, создаваемых шатунными шейками.

Концентрацию напряжений уменьшают увеличением радиуса галтелей, наклонным расположением отверстий в шатунной шейке, применением бочкообразной формы полости внутри шатунной шейки.

Высокая износостойкость шеек коленчатого вала достигается ограничением усилий воздействия на подшипники, оптимальным выбором материала антифрикционного слоя, закалкой шеек и галтелей вала токами высокой частоты с последующим отпуском, азотированием шеек и галтелей, а также обеспечением оптимального режима смазывания.

Коленчатые валы выполняются штамповкой из стали или отливаются из специальных чугунов. Для штампованных валов используют стали 45, 45Х, 40ХФА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА.

Коленчатые валы бензиновых двигателей отливают из чугуна. Их производство дешевле, им легко придать необходимую форму, однако нагрузки на изгиб они выдерживают значительно хуже, чем валы из стали, поэтому в дизелях эти валы применяют редко.

Маховикслужит для накопления кинетической энергии во время рабочего хода, уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала, сглаживания момента перехода поршня через ВМТ и НМТ, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места. Маховик отливают из серого чугуна, располагая основную массу металла на ободе для увеличения момента инерции. Для осуществления пуска двигателя электростартером на обод маховика напрессовывается зубчатый венец 2 (рис. 3.31), либо его крепят специальными болтами.

На ободе или торце маховика мо­гут быть нанесены метки для уста­новления поршня первого цилиндра в ВМТ или градусная шкала для установки момента зажигания (в градусах).

Для установки маховика на фла­нец коленчатого вала в однозначном положении одно из отверстий крепления маховика смещают на небольшой угол (примерно 2°). В противном случае применяются установочные штифты и установочную втулку 4.

Рис. 3.31. Маховик: 7 — передняя манжета

ведущего вала; 2 — зубчатый венец; 3 —

маховик; 4 — установочная втулка; 5 —

упорное пружинное кольцо

Crankshaft Tech — Popular Hot Rodding Magazine

Рабочий объем ложе 80-х годов. Дни незначительного и примитивного увеличения рабочего объема за счет шлифовки кривошипа со смещением стали более далекими воспоминаниями, чем президентская кампания Фрица Мондейла. В связи с появлением в последнее десятилетие количества доступных на вторичном рынке коленчатых валов толкателя кубические дюймы стали дешевле, чем когда-либо. Одновременно с этим технология головок цилиндров была вынуждена идти в ногу с требованиями непрерывно увеличивающегося рабочего объема, а мощность в лошадиных силах разрослась до неприличных размеров.Поскольку наше хобби — это коллективные шалости в золотой век лошадиных сил, ни один компонент двигателя, за исключением головки блока цилиндров, не продвинул дело так, как современный коленчатый вал. Так что, если ваш санкционирующий орган не запрещает это, если вы строите двигатель, вы, вероятно, хотите купить кривошипный двигатель.

Тем не менее, вариантов много, и не все кривошипы одинаковы. Стоит ли соглашаться на стальное литье или переходить к ковке? В чем разница между сталью 5140, 4130 и 4340? Вам действительно нужно во всех случаях переходить к подделке? Соответствует ли заготовка своей священной репутации? Как вы отличите маркетинговую шумиху от реального качества продукции? И самое главное, какой коленчатый вал подходит для вашей области применения? К счастью, на этом дезинформация заканчивается.Мы связались с ведущими производителями коленчатых валов в стране, чтобы дать исчерпывающие ответы на все вышеупомянутые вопросы, включая понимание металлургии и различных производственных технологий. Не паникуйте, если вы предпочитаете менее популярные модели, потому что у нас также есть модели Buick, Olds и Pontiac. Хотя некоторая информация не согласуется с общественным мнением, факты не всегда легко усвоить. У нас есть правда, но вы справитесь?

Cast vs. Forged vs.Заготовка Технология изготовления играет важную роль в предельной прочности коленчатого вала. Литье и ковка — два наиболее распространенных метода производства, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Литые кривошипы начинают свою жизнь как жидкое железо или сталь, и их разливают в форму. Это позволяет необработанной отливке максимально приближаться к ее окончательной форме, что сокращает объем окончательной обработки. В сочетании с тем фактом, что оборудование, необходимое для производства отливок, относительно недорогое, становится очевидным, почему литые кривошипы являются преобладающим выбором среди оригинальных комплектующих.Литые шатуны на вторичном рынке предлагают значительное повышение прочности и могут быть приобретены всего за 200 долларов.

Посмотреть все 7 фотографий

В отличие от этого, процесс ковки требует тяжелых прессов и более обширных операций окончательной обработки. Ковка включает нагревание цилиндрической заготовки металла до расплавленного состояния, а затем придание ей формы с помощью прессов и штампов. Именно это сжимающее действие создает более прочный конечный продукт по сравнению с отливкой. «В отливке структура зерен похожа на пляжный песок», — объясняет Том Либ из Scat.«В ковке сила пресса сжимает зерна вместе, так что он становится одним однородным потоком зерна. Поскольку пространство между молекулами сжимается, каждая молекула вынуждена« держаться за руки »со следующей молекулой». Недостатком поковки по сравнению с литой рукояткой является стоимость. Гидравлические прессы для тяжелых условий эксплуатации, используемые в процессе ковки, чрезвычайно дороги, что приводит к удорожанию продукта. Ожидайте, что цены на более популярные двигатели начнутся от 500 долларов.

Думайте о кривошипах для заготовок как о ответвлении кованых кривошипов.Как и поковка, кривошип для заготовки начинается с большого цилиндрического стального слитка. Однако в то время как кованый кривошип сжимается во время процесса ковки, стальной слиток, используемый в кривошипе для заготовки, уже кован, хотя и не так сжат, как в кованом кривошипе. Ключевое различие между ними заключается в том, как слитки имеют форму кривошипов. «Металлический стержень, используемый для изготовления кованого кривошипа SBC размером 4 000 дюймов, имеет диаметр около 4,75 дюйма, а общая ширина кривошипа составляет 6,75 дюйма после завершения процесса ковки», — говорит Либ.«Металлический стержень, используемый в кривошипе для заготовки с таким же ходом, намного больше, примерно 8 дюймов, весит 350 фунтов по сравнению со 150 фунтами в кованом кривошипе. Вместо того, чтобы скручивать и колотить металл в разных направлениях, как в поковке, Кривошип заготовки изготавливается путем измельчения металла таким образом, чтобы структура зерна проходила параллельно по всей длине кривошипа «. Из-за увеличения количества материалов и трудозатрат по сравнению с кованым кривошипом, кривошипы для заготовок являются самыми дорогими из всех. Индивидуальные одноразовые экземпляры имеют ценник в районе 3000 долларов.Что касается того, является ли кривошип для заготовки более прочным, чем поковка, поскольку в отрасли нет единого мнения, различные производители выяснят это позже, и мы позволим вам сделать это.

Strength Прежде чем углубляться в специфику металлургии, есть прочностные характеристики, универсальные для всех отливок и поковок, которые ничего не стоят. В лаборатории металл проверяют на прочность, растягивая круглый стержень диаметром один дюйм, пока он не сломается. Прочность на растяжение связана с силой, необходимой для начала растяжения стержня.Предел текучести описывает силу, необходимую для дальнейшего разрыва стержня. Разница между пределом прочности на разрыв и предел текучести между отливками и поковками значительна. «При литье вам нужно всего лишь уменьшить поперечное сечение стержня на шесть процентов, прежде чем он сломается», — объясняет Либ. «Поковка позволяет уменьшить поперечное сечение на 20 процентов до того, как пруток сломается».

Просмотреть все 7 фотографий

Металлургия Поскольку сплав состоит в основном из железа, небольшое количество металла, добавленного к этому железу, определяет разницу в прочности между различными марками стали.Набор стандартов, установленных Американским обществом металлов (ASM), определяет содержание марок металлов в дополнение к их номенклатуре. «Для литых шатунов начального уровня увеличение содержания углерода по отношению к железу улучшает прочность, — говорит Алан Дэвис из Eagle Specialty Products. Самые простые кривошипы — чугунные, которые обычно имеют предел прочности на разрыв от 70 000 до 80 000 фунтов на квадратный дюйм. Незначительное увеличение содержания углерода в железе приводит к образованию чугуна с шаровидным графитом, что приводит к пределу прочности на разрыв примерно 95000 фунтов на квадратный дюйм.Оба материала широко используются производителями оригинального оборудования, но не совсем подходят для более серьезных применений в кривошипах послепродажного обслуживания. Обычно используемая в коленчатых валах начального уровня послепродажного обслуживания, литая сталь имеет большее содержание углерода, чем чугун с шаровидным графитом, и имеет предел прочности на разрыв около 105 000 фунтов на квадратный дюйм. «В типичном малом блоке кривошип из литой стали может легко выдерживать 500 л.с.. Хотя мы видели, что они доводятся до гораздо более высоких уровней мощности, мы обычно рекомендуем кованый кривошип для любого уровня мощности, превышающего этот уровень».

Двигаясь вверх по столбу, заводские кованые кривошипы изготавливаются из стальных сплавов, таких как 1010, 1045 и 1053.Хотя их предел прочности на растяжение аналогичен пределу прочности на разрыв стального кривошипа, их коэффициент удлинения более чем в три раза выше. В результате получается гораздо менее хрупкий материал. Тем не менее, они далеки от предельной прочности стальных кривошипов на вторичном рынке. «Заводские шатуны из кованой стали имеют высокое содержание углерода, но в них отсутствует хром и никель, как в сплавах высшего качества, используемых в шатунах на вторичном рынке», — объясняет Либ из Scat. «В этих типах сплавов хром и никель делают их более прочными.Есть и другие материалы, но они используются, чтобы убедиться, что все смешивается должным образом и не оказывает ударного воздействия ».

Самая простая сталь послепродажного качества — 5140, которая может похвастаться пределом прочности на растяжение около 115 000 фунтов на квадратный дюйм. быть — и в какой-то степени все еще остается — отличным выбором для гонщиков с ограниченным бюджетом, но встречается реже, чем в прошлые годы, из-за растущей доступности шатунов из высококачественного сплава. К ним относятся поковки 4130 и 4340, которые имеют рейтинг прочности на разрыв приблизительно 125 000 фунтов на квадратный дюйм и 145 000 фунтов на квадратный дюйм соответственно.Производители двигателей и коленчатых валов повсеместно считают сплав 4340 идеальным для прочности и долговечности. Поскольку цена на шатуны 4340 на вторичном рынке составляет от 500 до 600 долларов за обычные платформы двигателей, популярность более мелких марок стали снижается. «У нас много клиентов, которые развивают 1500 л.с. через кривошип из кованой стали 4340», — говорит Дэвис из Eagle.

Кручение и ковка без скручивания Кованые кривошипы прижимаются к штампу, но для этого используются два разных метода.Самый простой метод — выковать одну из кривошипов за раз в плоской штамповке. Затем кривошип поворачивается, и штамп выполняет следующий бросок. И наоборот, при ковке без скручивания все четыре метра кованы одновременно, что требует более сложной штамповки. Говорят, что поковки без скручивания уменьшают внутренние напряжения коленчатого вала в процессе производства, но не все это покупают. «Если все переменные контролируются должным образом в процессе ковки, разница между поковками на скручивание и без скручивания практически отсутствует», — считает Джеймс Хамфрис из Lunati.«Большинство шатунов на вторичном рынке в наши дни в любом случае не кованые, так что нет смысла спорить в любом случае. Это больше похоже на маркетинг».

Термическая обработка Помимо материалов и методов литья или ковки, термическая обработка может значительно повлиять на прочность коленчатого вала. Азотирование является наиболее распространенным методом термообработки, используемым в кривошипах вторичного рынка, когда ионизированный азот осаждается в вакууме на поверхность кривошипа в печи. За счет проникновения от 0,010 до 0,012 дюйма в поверхность металла и изменения микроструктуры стали твердость поверхности удваивается с 30 до 60 по шкале Роквелла, а усталостная долговечность увеличивается на 25 процентов.OE обычно предпочитают индукционную закалку азотированию, что приводит к более глубокому проникновению в поверхность металла (от 0,050 до 0,060 дюйма). В этом процессе для нагрева поверхности используется магнитное поле. «У обоих методов есть свои плюсы и минусы, но азотирование наиболее распространено на вторичном рынке», — объясняет Хамфрис. «Индукционная закалка более локализована, тогда как азотирование обрабатывает весь кривошип сразу. Однако индукционная закалка проникает глубже, что позволяет повернуть шейки один или два раза во время восстановления перед повторной термообработкой кривошипа.»

Knife-Edging Действительно ли обрезка ножей противовесов кривошипа снижает сопротивление воздуха и увеличивает мощность? Не все так думают.» Ножевые кромки были разработаны для облегчения балансировки, а не для увеличения мощности, и на улице они мало пригодны «Мотор», — объясняет Дуэйн Боуз из Callies. «Как снегоочиститель, масло ударяется о край ножа и разбрасывается повсюду, хотя в идеале оно должно приземлиться на нос и уйти в сторону. Закругленная передняя кромка с выпуклым носом является наиболее эффективной, как нос корабля.»

Просмотреть все 7 фотографий

Перекрытие Как следует из этого термина, перекрытие шейки — это просто то, насколько диаметры коренной шейки кривошипа и шейки шатуна перекрывают друг друга. По мере увеличения хода перемещение шейки шатуна дальше от основной шейки уменьшают перекрытие и снижают прочность и долговечность. Точно так же меньшие шатуны и коренные шейки уменьшают скорость подшипника и трение, но также уменьшают перекрытие ». Причина, по которой GM увеличила размер главной магистрали до 2,65 дюйма на 400 SBC по сравнению с 2.45 дюймов на 350 должны были поддерживать перекрытие журналов с более длинным ходом 3,75 дюйма », — объясняет Джадсон Массингилл из Школы автомобильных машинистов.

Заготовка или ковка? Хотя мы четко очертили иерархию различных сортов отливок и поковок, мы не заявили, предлагают ли кривошипы из заготовок или их кованые аналоги максимальную прочность. Откровенно говоря, мы не знаем ответа и даже не будем пытаться делать обоснованное предположение. Есть веские аргументы для каждого из множества заслуживающих доверия источников, поэтому мы напечатаем их слова и предоставим вам решение.

Алан Дэвис из Eagle: «Люди думают, что заготовка прочнее, чем поковка, но это неправда. Заготовка получила такую ​​репутацию еще в те времена, когда кованые шатуны для вторичного рынка были недоступны, а заготовка была единственным способом купить высокопроизводительный кривошип. В случае кованого кривошипа в процессе ковки создается переплетенная структура волокон. В случае кривошипа из заготовки структура волокон проходит просто параллельно кривошипу. Заготовка — лучший вариант, если вам нужен нестандартный одноразовый кривошип, поскольку он не работает. t требуют дорогостоящего инструментального оборудования.С другой стороны, 200-тонные прессы, необходимые для поковок, стоят как минимум шестизначную сумму, поэтому они больше подходят для крупных серий ».

См. Все 7 фотографий

Tom Lieb Of Scat: « Поковка — это не такой прочный, как заготовка, потому что в процессе ковки зернистая структура растягивается и срезается. Поковка начинается с круглого металлического стержня, который скручивается и поворачивается, чтобы стержень метался. То, что раньше было центральной линией стержня, теперь смещено, а зерна растягиваются, травмируются и ослабляются, хотя некоторые его части значительно прочнее, чем в отливке.В заготовке отсутствуют участки с повышенным напряжением, поскольку структура зерен проходит параллельно длине всего кривошипа. Поковки прочнее заготовок в болтах и ​​осях, потому что металл не растягивается и не режется. Не существует ни одной команды Top Fuel, Funny Car, Nextel Cup или F1, которая использует кованые шатуны, поэтому вы должны спросить себя, почему ».

Dwayne Boes Of Callies « Если для обоих используется один и тот же материал поковка прочнее заготовки, потому что поток зерна нарушается и перемещается.Однако гораздо легче получить специальные сплавы в материале заготовки ».

Джадсон Массингилл из SAM: « Поковки мощностью до 600–700 л.с. ничем не уступают кривошипам заготовки при соответствующем перекрытии шейки. Однако, когда вы начинаете уменьшать перекрытие с помощью длинных ходов и небольших шейок стержня для уменьшения скорости подшипника, заготовка выходит наверх. В наших двигателях заготовка позволяет нам избежать перекрытия цапф ».

Альтернатива — Традиционно на вторичном рынке пренебрегли Buick, Olds и Pontiac.Что касается шатунов, то это все еще верно, но в меньшей степени. Усилия стойких приверженцев платформы двигателей привели к появлению на некоторых рынках специализированного рынка только что выпущенных стальных шатунов. В других случаях для каждого семейства двигателей есть специалисты, которые могут модифицировать заводские шатуны, чтобы получить желаемый дополнительный рабочий объем. Конечно, такие компании, как Winberg, Bryant и Moldex, сделают индивидуальный шатун из заготовки для любого двигателя, но мы предполагаем, что большинство хот-роддеров работают с реальным бюджетом.

Pontiac Процесс создания был 30 лет, но энтузиасты Pontiac теперь имеют в своем распоряжении как литые, так и кованые шатуны. В конце 90-х компания Butler Performance объединилась с Eagle для производства первого шатуна Pontiac на вторичном рынке — 4,250-дюймового стального литого блока для 3-дюймовых основных блоков 326/350/389/400. Только в этом году Butler Performance выпустила 4340 кованых шатунов с ходом 4,000, 4,250 и 4,500 дюймов для 3-дюймовых основных блоков. Компания также предлагает 4.000- и 4.250-дюймовые шатуны 4340 для блоков 421/428/455 с сетью 3,25 дюйма. «До того, как мы выпустили эти шатуны, единственным вариантом была шлифовка стандартного шатуна со смещением, что давало дополнительные 4-5 кубических сантиметров», — говорит Дэвид Батлер. «В наши дни цены на кованые шатуны настолько разумны, что нет причин даже беспокоиться о запасных частях».

Посмотреть все 7 фотографий

Buick К сожалению, рынок запасных частей не активизировался с новой конструкцией кривошипа Buick, но все еще есть варианты увеличения рабочего объема с хорошим запасом.По словам эксперта по Buick Майка Филлипса из Automotive Machine, все модели Buick 400, 430 и 455 имеют одинаковый коленчатый вал. «До 1974 года шатуны имели букву« N », которая, по мнению некоторых, означает узловатую», — объясняет он. «Эти штуки имеют массивную 3,25-дюймовую сеть, так что вы можете без проблем пропустить через них 600 л.с., а с ходом 3,900 дюйма шатуны Buick имеют большее перекрытие, чем у многих Chevrolet с большими блоками». Благодаря такому перекрытию их можно смещать на глубину до 4,15 дюйма. «Со смещением кривошипа на землю на 4.150 дюймов в 455, вы получаете 494 дюйма, но я думаю, что это значительно ослабляет кривошип. Лучше отшлифовать кривошип до 4 дюймов, и в этом случае вы все равно сможете уравновесить двигатель снаружи ».

Oldsmobile Среди больших блоков Oldsmobiles есть модели 425 и 455. Известный производитель двигателей Olds Дик Миллер говорит, что все 425 моторов были оснащены заводскими шатунами из кованой стали, в то время как количество двигателей 455 со стальными шатунами меньше 100. 455 — самый распространенный двигатель среди любителей Olds, у которого есть 4.Ход 250 дюймов. «Около 455 кривошипов было залито буквой N, а в других — CN», — говорит Миллер. «Шатуны CN — более сильные из двух». Хотя Eagle производит замену кривошипа из литой стали мощностью 700 л.с., заводская деталь очень прочная. «Стандартный кривошип 455 может быть отшлифован до 4500 дюймов, что составляет 496 кубических сантиметров. Эти кривошипы могут выдерживать до 650 л.с.».

Посмотреть все 7 фотографий

Ford FE Никогда еще не такой популярный, как Windsor или большой блок 385-й серии, Ford FE до сих пор широко игнорировался на вторичном рынке.И Scat, и Eagle предлагают стальные кривошипы с ходом от 3,980 до 4,250 дюйма. «390 — самый популярный мотор FE, и почти все они имели литые шатуны», — объясняет гуру двигателей FE Барри Работник из Survival Motorsports. «Раньше люди покупали кованые кривошипы для грузовиков FE и срезали нос, чтобы поместиться в автомобильный блок, или шлифовали стандартные кривошипы со смещением, но теперь в этом нет необходимости. Я без проблем пропустил более 750 л.с. через литой кривошип Scat «. Кроме того, Survival Motorsports предлагает собственный кованый шатун 4340 ina 4.Ход 250 дюймов.

Если все остальное не работает Если вам нужно что-то сделать с кривошипом, что никто другой не сможет сделать [или если вам нужен хорошо подготовленный шатун оригинального производителя для веселого уличного водителя — прим. Ред.], Позвоните Адни Брауну из Performance Crankshaft. , Его специальность — ремонт и модификация заводских и неоригинальных шатунов в соответствии со стандартами, которые мало кто может коснуться. «В тех случаях, когда шатуны для вторичного рынка недоступны, мы отслеживаем старые поковки и устанавливаем ход любой длины, какой пожелает заказчик», — объясняет Адни.В дополнение к простым услугам, таким как ремонт сгоревших цапф, Adney может облегчить кривошип, изменить диаметр носа и приварить различные фланцы. «Не считайте это мусором и не прекращайте поиск, пока сначала не позвоните нам».

Иерархия металлов Поскольку Американское общество металлов допускает некоторую свободу действий в пределах каждого сорта металла, значения прочности на растяжение, перечисленные в этой таблице и в других частях статьи, являются приблизительными, а не точными. Тем не менее, они позволяют сравнивать прочность различных марок металлов.Хотя они составляют лишь небольшую часть всех стальных сплавов, установленных ASM, они являются наиболее распространенными в автомобильной промышленности. Вот краткое изложение:

МАТЕРИАЛ: ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ: РЕЙТИНГ:
Чугун 70,000-80,000 фунтов на кв. Дюйм Двигатели OE
Чугун с шаровидным графитом 95000 фунтов на кв. Дюйм Двигатели OE
Стальное литье 105,000 фунтов на кв. Дюйм самые сильные из литых шатунов
1010/1045/1053 100000-110 000 фунтов на кв. Дюйм поковка заводская высокоуглеродистая
5140 сталь 115000 фунтов на кв. Дюйм поковка спортивная
4130 сталь 120,000-125,000 фунтов на кв. Дюйм сплав премиум
4340 сталь 140 000–145 000 фунтов на кв. Дюйм Самый прочный сплав для шатунов и шатунов

Показать все.

Отжиг коленвала — ремонт, альтернатива замене

Пример

Шестицилиндровый среднеоборотный двигатель с поврежденной шейкой шатунной шейки с небольшим изгибом и уровнем твердости примерно 700 HB (шкала Бринелля) был осужден производителем двигателя. Тем не менее, судовладелец и его страховщик рассмотрели возможность ремонта и решили продолжить. Сначала коленчатый вал был подвергнут механической обработке для оценки его состояния, а затем был применен уникальный метод ремонта, который позволил повторно использовать коленчатый вал, сэкономив значительное количество времени и денег.

Введение

В 2012 году Germanischer Lloyd выдала Goltens, специализированную компанию по обслуживанию и ремонту двигателей, одобрение класса на уникальный процесс бортового отжига для ремонта поврежденных коленчатых валов. Компания является ведущим поставщиком в этой области и применила эту технику почти к 200 сильно поврежденным коленчатым валам по всему миру, избегая брака, экономя дорогостоящие затраты на замену и значительно сокращая потери на аренде и трудозатраты.

Что такое отжиг?

Отжиг — это процесс термообработки для снятия твердости и напряжений в металле и повышения его пластичности. Твердость — это показатель устойчивости твердого вещества к постоянному изменению формы под действием силы. Пластичность — это способность материала деформироваться под действием напряжения.

На молекулярном уровне, когда металл, такой как сталь, быстро остывает, его кристаллические зерна превращаются в линзовидную форму (чечевица / линза).Это приводит к тому, что металл становится более твердым и хрупким. Нагревание металла до соответствующей температуры вызывает однородный рост новых кристаллов. Чем больше тепла приложено к металлу, тем больше увеличивается его пластичность и уменьшается твердость.

Коленчатый вал в закаленном состоянии
Коленчатый вал в заводском состоянии имеет твердость 250-350 НВ. Его зернистая структура однородна и обеспечивает желаемую прочность, жесткость, устойчивость к износу, коррозии и ударам.

При выходе из строя подшипника коленчатый вал поглощает много тепла. Когда двигатель останавливается, неконтролируемое охлаждение может привести к образованию участков с повышенной твердостью от 600 до 700 HB и более. Зернистая структура стали становится неравномерной и сильно подверженной растрескиванию и возможному срезанию.

Коленвал поврежден
Процесс ремонта начинается с обработки поверхности шейки коленчатого вала без трещин и построения карты твердости для регистрации уровней твердости и определения мест для отжига.
Отжиг коленвала

Коренные подшипники и маховик сняты, чтобы предотвратить любые повреждения в процессе нагрева, керамическая плитка, контрольные термопары и контрольное оборудование установлены, а шейка изолирована.

Коленчатый вал нагревается до температуры отжига, во время которой молекулы стали рекристаллизуются до состояния, соответствующего их исходной пластичности и твердости.Затем коленчатый вал охлаждают до температуры окружающей среды с тщательно контролируемой скоростью, управляемой компьютером, и снимают оборудование для отжига.

.

В завершение поверхность очищается и проводятся измерения твердости и испытания на растрескивание, чтобы убедиться, что отжиг восстановил вал до приемлемых уровней твердости. Затем коленчатый вал обрабатывается до окончательного диаметра и шероховатости поверхности для корабля
После отжига

Отжиг не зависит от производителя и может применяться к любому коленчатому валу.

Может ли отжиг спасти коленчатый вал с чрезмерной твердостью?

Отжиг не может спасти коленчатый вал в тех случаях, когда поверхностные трещины превышают минимальный номинальный диаметр вала. Кроме того, твердость, вызванная травмой, часто приводит к изгибу коленчатого вала. Обычно он возвращается к своей естественной форме после отжига или после дополнительной механической обработки и холодного упрочнения (механической обработки поверхности). Однако в редких случаях, когда коленчатый вал не может быть выпрямлен в пределах допусков производителя, вал должен быть забракован.

Преимущества для владельцев и андеррайтеров

Этот процесс ремонта занимает меньше времени, чем замена коленчатого вала. Это означает значительно меньшие затраты на ремонт, меньшее время простоя и сокращение потерь при аренде. Всегда должна быть оценка целесообразности ремонта вместо замены поврежденного коленчатого вала.

Сравнение процессов и связанных с ними затрат показывает значительную экономию затрат и времени простоя при выборе ремонта вместо замены.

Мы благодарим Goltens Group за ценный вклад в эту статью и фотографии.

Пожалуйста, найдите секунду, чтобы оценить эту статью на основе ее полезности и актуальности, нажимая на звездочки в правом верхнем углу.

Вопросы или комментарии, касающиеся этой статьи Gard Insight, можно направлять по электронной почте в редакцию Gard .

,

Форма молекулы | Атомные комбинации

Форма молекулы (форма, которую имеет одна молекула) важна для определения того, как молекула взаимодействует и реагирует с другими молекулами. Форма молекулы также влияет на температуру кипения и плавления молекул. Если бы все молекулы были линейными, то жизни, какой мы ее знаем, не существовало бы. Многие свойства молекул проистекают из конкретной формы молекулы. Например, если бы молекула воды была линейной, она была бы неполярной и не обладала бы всеми особыми свойствами, которыми она обладает.

Теория отталкивания электронных пар валентных оболочек (VSEPR) (ESBMB)

Форму ковалентной молекулы можно предсказать с помощью теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR). Проще говоря, теория VSEPR утверждает, что пары валентных электронов в молекуле будут располагаться вокруг центрального атома (ов) молекулы, так что отталкивание между их отрицательными зарядами будет как можно меньше.

Другими словами, пары валентных электронов располагаются так, что они находятся на расстоянии от , насколько это возможно.

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки

Теория отталкивания электронных пар валентных оболочек (VSEPR) — это химическая модель, которая используется для предсказания формы отдельных молекул. VSEPR основан на минимизации степени отталкивания электронных пар вокруг рассматриваемого центрального атома.

Теория VSEPR основана на идее, что геометрия (форма) молекулы в основном определяется отталкиванием между парами электронов вокруг центрального атома.Пары электронов могут быть связаны или не связываться (также называемые неподеленными парами). Только валентные электроны центрального атома существенно влияют на форму молекулы.

Определение молекулярной формы (ESBMC)

Чтобы предсказать форму ковалентной молекулы, выполните следующие действия:

  1. Изобразите молекулу, используя диаграмму Льюиса. Убедитесь, что вы нарисовали всех валентных электронов вокруг центрального атома молекулы.

  2. Подсчитайте количество электронных пар вокруг центрального атома.

  3. Определите базовую геометрию молекулы, используя приведенную ниже таблицу. Например, молекула с двумя электронными парами (и без неподеленных пар) вокруг центрального атома имеет линейную форму , а молекула с четырьмя электронными парами (и без неподеленных пар) вокруг центрального атома будет иметь форму тетраэдра .

Центральный атом — это атом, вокруг которого расположены остальные атомы. Итак, в молекуле воды центральный атом — кислород.В молекуле аммиака центральный атом — азот.

В таблице ниже приведены общие формы молекул. В этой таблице мы используем A для представления центрального атома, X для представления конечных атомов (то есть атомов вокруг центрального атома) и E для представления любых неподеленных пар.

Число связанных электронных пар

Число неподеленных пар

Геометрия

Общая формула

\ (\ text {1} \ ) или \ (\ text {2} \)

\ (\ text {0} \)

линейный

\ (\ text {AX} \) или \ (\ text {AX} _ {2} \)

\ (\ text {2} \)

\ (\ text {2} \)

изогнутый или угловой

\ (\ текст {AX} _ {2} \ text {E} _ {2} \)

\ (\ text {3} \)

\ (\ text {0} \)

тригонально плоский

\ (\ text {AX} _ {3} \)

\ (\ text {3} \)

\ (\ text {1} \)

тригонально-пирамидальная

\ (\ text {AX} _ {3} \ text {E} \)

\ (\ text {4} \)

\ (\ text {0} \)

четырехгранный

\ (\ text {AX} _ {4} \)

\ (\ text {5} \)

\ (\ text {0} \)

тригонально-бипирамидальный

\ (\ text {AX} _ {5} \)

\ (\ text {6} \)

\ (\ text {0} \)

октаэдрический

\ (\ text {AX} _ {6} \)

Таблица 3.1:
Влияние электронных пар на определение формы молекул. Обратите внимание, что в общем примере \ (\ text {A} \) — центральный атом, а \ (\ text {X} \) — концевые атомы.

Рисунок 3.7: Общие молекулярные формы. Рисунок 3.8: Общие молекулярные формы в 3-D.

На рисунке 3.7 зеленые шары представляют собой неподеленные пары (E), белые шары (X) — концевые атомы, а красные шары (A) — центральные атомы.

Из этих форм те, у которых нет одиночных пар, называются идеальными формами .Пять идеальных форм: линейная, тригональная плоская, тетраэдрическая, тригонально-байпрамидальная и октаэдрическая.

Одно важное замечание относительно молекулярной формы состоит в том, что все двухатомные соединения (соединения с двумя атомами) являются линейными . Итак, \ (\ text {H} _ {2} \), \ (\ text {HCl} \) и \ (\ text {Cl} _ {2} \) все линейны.

Рабочий пример 6: Молекулярная форма

Определите форму молекулы \ (\ text {BeCl} _ {2} \)

Изобразите молекулу, используя диаграмму Льюиса

Центральный атом — бериллий.

Подсчитайте количество электронных пар вокруг центрального атома

Есть две электронные пары.

Определите основную геометрию молекулы

Вокруг центрального атома две пары электронов и нет неподеленных пар. \ (\ text {BeCl} _ {2} \) имеет общую формулу: \ (\ text {AX} _ {2} \). Используя эту информацию и таблицу 3.1, мы находим, что молекулярная форма является линейной.

Напишите окончательный ответ

Молекулярная форма \ (\ text {BeCl} _ {2} \) линейна.

Рабочий пример 7: Молекулярная форма

Определите форму молекулы \ (\ text {BF} _ {3} \)

Изобразите молекулу, используя диаграмму Льюиса

Центральный атом — бор.

Подсчитайте количество электронных пар вокруг центрального атома

Есть три пары электронов.

Определите основную геометрию молекулы

Вокруг центрального атома три пары электронов и нет неподеленных пар. Молекула имеет общую формулу \ (\ text {AX} _ {3} \).Используя эту информацию и таблицу 3.1, мы находим, что форма молекулы является тригональной плоской.

Напишите окончательный ответ

Молекулярная форма \ (\ text {BF} _ {3} \) тригонально плоская.

Рабочий пример 8: Молекулярная форма

Определите форму молекулы \ (\ text {NH} _ {3} \)

Изобразите молекулу, используя диаграмму Льюиса

Центральный атом — азот.

Подсчитайте количество электронных пар вокруг центрального атома

Есть четыре пары электронов.

Определите основную геометрию молекулы

Есть три пары связывающих электронов и одна неподеленная пара. Молекула имеет общую формулу \ (\ text {AX} _ {3} \ text {E} \). Используя эту информацию и таблицу 3.1, мы находим, что форма молекулы является тригонально-пирамидальной.

Напишите окончательный ответ

Молекулярная форма \ (\ text {NH} _ {3} \) — тригонально-пирамидальная.

Мы также можем определить форму молекулы с двойными или тройными связями. Для этого мы считаем двойную или тройную связь одной парой электронов.

Построение молекулярных моделей

В группах вы собираетесь построить ряд молекул, используя желеобразные фигурки для представления атомов в молекуле и зубочистки для обозначения связей между атомами. Другими словами, зубочистки будут удерживать атомы (желеобразные) в молекуле вместе. Попробуйте использовать разноцветные желейные шары для обозначения различных элементов.

Вам понадобятся мармеладки, зубочистки, этикетки или кусочки бумаги.

На каждом листе бумаги напишите слова: «одинокая пара».

Вы построите модели следующих молекул:

\ (\ text {HCl} \), \ (\ text {CH} _ {4} \), \ (\ text {H} _ {2} \ text {O} \), \ (\ text {BF } _ {3} \), \ (\ text {PCl} _ {5} \), \ (\ text {SF} _ {6} \) и \ (\ text {NH} _ {3} \).

Для каждой молекулы необходимо:

  • Определить молекулярную геометрию молекулы

  • Постройте свою модель так, чтобы атомы находились как можно дальше друг от друга (помните, что электроны вокруг центрального атома будут пытаться избежать отталкивания между ними).

  • Решите, является ли эта форма правильной для данной молекулы или есть какие-нибудь неподеленные пары, которые могут на нее повлиять. Если пары одинокие, добавьте зубочистку к центральному желе. Наклейте этикетку (то есть лист бумаги с «одинокой парой») на эту зубочистку.

  • Отрегулируйте положение атомов так, чтобы пары связей находились дальше от неподеленных пар.

  • Как изменилась форма молекулы?

  • Нарисуйте простую схему, показывающую форму молекулы.Не имеет значения, точен ли он \ (\ text {100} \% \). Это упражнение предназначено только для того, чтобы помочь вам визуализировать трехмерные формы молекул. (См. Рисунок 3.7, чтобы помочь вам).

Помогают ли модели получить более четкое представление о том, как выглядят молекулы? Попробуйте построить еще несколько моделей для других молекул, о которых вы только можете подумать.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *