Какво представлява коляновият вал в колата и как работи

Колянов вал в кола

Коляновият вал е част от двигателя на автомобила, задвижван от бутална група. Той предава въртящ момент на маховика, който от своя страна завърта зъбните колела. Освен това въртенето се предава на валовете на оста на задвижващите колела.

Всички автомобили под капака на които са инсталирани Двигатели с вътрешно горене, оборудвани с такъв механизъм. Тази част е създадена специално за марката на двигателя, а не за модела на автомобила. По време на работа коляновият вал се втрива в структурните характеристики на двигателя с вътрешно горене, в който е монтиран. Следователно, когато го заменят, хората винаги обръщат внимание на развитието на триещите се елементи и защо се е появило.

Как изглежда коляновият вал, къде се намира и какви са неизправностите?

История на коляновия вал

Като самостоятелен продукт коляновият вал не се появи за една нощ. В началото се появява манивелата, която се прилага в различни области на селското стопанство, както и в индустрията. Например ръчно задвижвани манивела са използвани още през 202-220 г. сл. Хр. (по време на династията Хан).

Отличителна черта на такива продукти беше липсата на функция за преобразуване на възвратно-постъпателни движения в ротационни или обратно. В Римската империя (II-VI в. сл. Хр.) са използвани различни продукти, направени под формата на манивела. Някои племена от централна и северна Испания (келтибери) са използвали шарнирни ръчни мелници, които работят на принципа на манивела.

В различните нации тази технология е подобрена и използвана в различни устройства. Много от тях са били използвани в механизми за завъртане на колела. Около 15-ти век текстилната индустрия започва да използва колянови барабани, върху които се навиват чилета от прежда.

Но манивелата сама по себе си не осигурява въртене. Следователно, той трябва да бъде комбиниран с друг елемент, който би осигурил преобразуване на възвратно-постъпателните движения във въртене. Арабският инженер Ал-Джазари (живял от 1136 до 1206 г.) изобретява пълноценен колянов вал, който с помощта на свързващи пръти е в състояние да извършва такива трансформации. Той използва този механизъм в своите машини, за да вдига вода.

На базата на това устройство постепенно са разработени различни механизми. Например, съвременник на Леонардо да Винчи, Корнелис Корнелизун, построява дъскорезница, задвижвана от вятърна мелница. В него коляновият вал ще изпълнява противоположната функция в сравнение с коляновия вал в двигателя с вътрешно горене. Под въздействието на вятъра се въртеше валът, който с помощта на свързващи пръти и манивела преобразува въртящите се движения в възвратно-постъпателни движения и придвижва триона.

С развитието на индустрията коляновите валове набираха все по-голяма популярност поради своята гъвкавост. Най-ефективният двигател до момента се основава на преобразуването на възвратно-постъпателното движение във въртеливо движение, което е възможно благодарение на коляновия вал.

За какво е коляновият вал?

Както знаете, в повечето класически двигатели с вътрешно горене (за това как могат да работят други двигатели с вътрешно горене, прочетете в друга статия) има процес на превръщане на бутални движения в ротационни. Цилиндровият блок съдържа бутала със свързващи пръти. Когато смес от въздух и гориво влезе в цилиндъра и се запали от искра, се отделя много енергия. Разширяващите се газове изтласкват буталото към долната мъртва точка.

Всички цилиндри са монтирани върху свързващи пръти, които от своя страна са прикрепени към съединителните пръти на коляновия вал. Поради факта, че моментът на задействане на всички цилиндри е различен, върху коляновия механизъм се упражнява еднакъв ефект (честотата на вибрациите зависи от броя на цилиндрите в двигателя). Това кара коляновия вал да се върти непрекъснато. След това въртеливото движение се предава на маховика, а от него през съединителя към скоростната кутия и след това към задвижващите колела.

И така, коляновият вал е проектиран да преобразува всякакви движения. Тази част винаги е създадена изключително точно, тъй като чистотата на въртене на входния вал в скоростната кутия зависи от симетрията и точно калибрирания ъгъл на наклон на манивелите един спрямо друг.

Материали, от които е направен коляновият вал

За производството на колянови валове се използва стомана или ковък чугун. Причината е, че детайлът е под голямо натоварване (голям въртящ момент). Следователно тази част трябва да бъде с висока якост и твърдост.

За производството на чугунени модификации се използва леене, а стоманените модификации се коват. За да се даде идеалната форма, се използват стругове, които се управляват от електронни програми. След като продуктът получи желаната форма, той се шлайфа и за да стане по -здрав, се обработва с помощта на високи температури.

Структура на коляновия вал

Коляновият вал е монтиран в долната част на двигателя точно над масления картер и се състои от:

• главен дневник - носещата част на частта, върху която е монтиран основният лагер на картера на двигателя;
• шайба на шатун - ограничители за свързващи пръти;
• бузи - свържете всички списания на свързващи пръти с основните;
• пръст - изходната част на коляновия вал, върху която е фиксирана ролката на задвижването на газоразпределителния механизъм (синхронизация);
• опашка - противоположната част на вала, към която е прикрепен маховика, която задвижва зъбните колела на редуктора, стартерът също е свързан с него;
• противотежести - служат за поддържане на баланс по време на възвратно-постъпателните движения на буталната група и премахване на центробежните силови натоварвания.

Основните списания са оста на коляновия вал, а свързващите щанги винаги се редуват последователно в противоположна посока един от друг. В тези елементи са направени дупки за подаване на масло към лагерите.

Коляновият вал е възел, състоящ се от две бузи и една шайба на свързващия прът.

Преди това в автомобилите бяха инсталирани сглобяеми модификации на манивелите. Всички двигатели днес са оборудвани с колянови валове от една част. Те са изработени от високоякостна стомана чрез коване и след това обръщане на стругове. По-евтини варианти се правят от чугун с помощта на леене.

Ето пример за създаване на стоманен колянов вал:

3 Шлайфане на коляновия вал Напълно автоматизиран процес

За какво е сензорът на коляновия вал?

DPKV е сензор, който определя позицията на коляновия вал в определен момент. Този сензор винаги е инсталиран в превозни средства с електронно запалване. Прочетете повече за електронно или безконтактно запалване тук.

За да може въздушно-горивната смес да се подава в цилиндъра в точното време, а също и да се запали навреме, е необходимо да се определи кога всеки цилиндър извършва подходящия ход. Сигналите от сензора се използват в различни електронни системи за управление на превозни средства. Ако тази част не работи, захранващият блок няма да може да стартира.

Има три типа сензори:

• Индуктивни (магнитни). Около сензора се образува магнитно поле, в което пада точката на синхронизация. Етикетът за синхронизиране позволява на електронния контролен блок да изпраща желаните импулси към задвижванията.
• Сензор на Хол. Той има подобен принцип на действие, само магнитното поле на сензора се прекъсва от екран, фиксиран към вала.
• Оптичен. За синхронизиране на електрониката и въртенето на коляновия вал се използва и зъбен диск. Само вместо магнитно поле се използва светлинен поток, който пада върху приемника от светодиода. Импулсът, отиващ към ECU, се формира в момента на прекъсване на светлинния поток.

За повече информация относно устройството, принципа на работа и неизправностите на сензора за положение на коляновия вал, прочетете в отделен преглед.

Форма на коляновия вал

Формата на коляновия вал зависи от броя и разположението на цилиндрите, реда на тяхната работа и ходовете, които се изпълняват от цилиндро-буталната група. В зависимост от тези фактори коляновият вал може да бъде с различен брой спускателни щанги. Има двигатели, при които товарът от няколко свързващи пръти действа на една шийка. Пример за такива агрегати е V-образен двигател с вътрешно горене.

Тази част трябва да бъде произведена така, че по време на въртене при високи скорости вибрациите да бъдат сведени до минимум, доколкото е възможно. Противотежестите могат да се използват в зависимост от броя на свързващите щанги и реда, в който се генерират ракели на коляновия вал, но има и модификации без тези елементи.

Всички колянови валове попадат в две категории:

• Пълна опора на коляновите валове. Броят на основните списания се увеличава с един в сравнение с биелата. Това се дължи на факта, че отстрани на всеки манивела има опори, които също служат като ос на манивела. Тези колянови валове се използват най-често, тъй като производителят може да използва лек материал, който влияе върху ефективността на двигателя.
• Колянови валове с пълна поддръжка. В такива части има по-малко основни списания, отколкото ръкохватките. Такива части са изработени от по-трайни метали, така че да не се деформират или да се счупят по време на въртене. Този дизайн обаче увеличава теглото на самия вал. По принцип такива колянови валове са били използвани в двигатели с ниска скорост на миналия век.

Модификацията с пълна поддръжка се оказа по-лека и по-надеждна, поради което се използва в съвременните двигатели с вътрешно горене.

Как работи коляновият вал в двигателя на автомобила

За какво е коляновият вал? Без него движението на автомобила е невъзможно. Частта работи на принципа на въртене на педалите на велосипеда. Само двигателите на автомобилите използват повече свързващи щанги.

Коляновият вал работи както следва. В цилиндъра на двигателя се запалва въздушно-горивна смес. Генерираната енергия изтласква буталото навън. Това задейства свързващ прът, свързан към манивелата на коляновия вал. Тази част прави постоянно въртеливо движение около оста на коляновия вал.

В този момент друга част, разположена на противоположната част на оста, се движи в обратна посока и спуска следващото бутало в цилиндъра. Цикличното движение на тези елементи води до равномерно въртене на коляновия вал.

Така възвратно-постъпателното движение се превръща във въртеливо движение. Въртящият момент се предава на ремъчната шайба. Работата на всички механизми на двигателя зависи от въртенето на коляновия вал - водната помпа, маслената помпа, генератора и други приставки.

В зависимост от модификацията на двигателя може да има от една до 12 манивели (по една на цилиндър).

За подробности относно принципа на работа на коляновия механизъм и разнообразието от техните модификации вижте видеото:

Смазване на шайбите на коляновия вал и биелите, принципа на действие и характеристиките на различните конструкции

Възможни проблеми и решения на коляновия вал

Въпреки че коляновият вал е направен от траен метал, той може да се повреди поради постоянно напрежение. Тази част е подложена на механично напрежение от групата на буталата (понякога налягането върху една манивела може да достигне десет тона). Освен това по време на работа на двигателя температурата вътре в него се повишава до няколкостотин градуса.

Ето някои от причините за неизправността на компонента на коляновия механизъм.

Побойници с манивела

Износването на щангите на свързващите пръти е често срещана неизправност, тъй като силата на триене се формира в този агрегат при високо налягане. В резултат на такива натоварвания върху метала се появяват обработки, които възпрепятстват свободното движение на лагерите. Поради това коляновият вал се загрява неравномерно и впоследствие може да се деформира.

Пренебрегването на този проблем е изпълнено с не само силни вибрации в двигателя. Прегряването на механизма води до неговото разрушаване и при верижна реакция на целия двигател.

Проблемът се решава чрез смилане на коляновите кранове. В същото време диаметърът им намалява. За да се гарантира, че размерът на тези елементи е еднакъв за всички манивели, тази процедура трябва да се извършва изключително на професионални стругове.

Тъй като след процедурата техническите пропуски на частите стават по-големи, след обработката им се монтира специална вложка, за да се компенсира полученото пространство.

Припадъкът се получава поради ниско ниво на маслото в картера на двигателя. Също така качеството на смазката влияе върху възникването на неизправност. Ако маслото не бъде сменено навреме, то се сгъстява, от което маслената помпа не е в състояние да създаде необходимото налягане в системата. Навременната поддръжка ще позволи на коляновия механизъм да работи дълго време.

Нарязване на коляновия ключ

Ключът на коляновия механизъм позволява да се прехвърля въртящ момент от вала към задвижващата ролка. Тези два елемента са оборудвани с канали, в които е вкаран специален клин. Поради нискокачествен материал и голямо натоварване, тази част в редки случаи може да бъде отрязана (например, когато двигателят е задръстен).

Ако жлебовете на шайбата и KShM не са счупени, тогава е достатъчно просто да замените този ключ. При по-старите двигатели тази процедура може да не доведе до желания резултат поради обратната връзка във връзката. Следователно, единственият изход от ситуацията е да замените тези части с нови.

Износване на отвора на фланеца

Фланец с няколко отвора за свързване на маховик е прикрепен към крилото на коляновия вал. С течение на времето тези гнезда могат да се счупят. Такива неизправности се категоризират като износване на умора.

В резултат на работата на механизма при големи натоварвания се образуват микропукнатини в метални части, поради които върху ставите се образуват единични или групови депресии.

Неизправността се елиминира чрез пренавиване на отвори за по-голям диаметър на болтовете. Тази манипулация трябва да се извършва както с фланец, така и с маховика.

Изтича изпод уплътнението

Две маслени уплътнения са инсталирани на основните списания (по един от всяка страна). Те предотвратяват изтичането на масло под основните лагери. Ако мазнините попаднат на коланите за синхронизация, това значително ще намали живота им.

Течовете на маслени уплътнения могат да се появят поради следните причини.

1. Вибрация на коляновия вал. В този случай вътрешността на кутията за пълнеж се износва и не приляга плътно към врата.
2. Дълъг престой в студа. Ако машината стои навън дълго време, уплътнението на маслото изсъхва и губи своята еластичност. И заради студа, той дубъл.
3. Качеството на материала. Бюджетните части винаги имат нисък работен живот.
4. Грешка при инсталиране. Повечето механици ще монтират с чук, като леко натискат уплътнението на маслото върху вала. За да може частта да функционира по-дълго, производителят препоръчва да се използва инструмент, предназначен за тази процедура (дорник за лагери и уплътнения).

Най-често маслените уплътнения се износват едновременно. Ако обаче е необходимо да се замени само един, вторият също трябва да бъде променен.

Неизправност на сензора на коляновия вал

Този електромагнитен сензор е инсталиран на двигателя, за да синхронизира работата на инжектора и системата за запалване. Ако е дефектен, двигателят не може да бъде стартиран.

Сензорът на коляновия вал разпознава положението на манивелите в мъртвия център на първия цилиндър. Въз основа на този параметър електронният блок за управление на автомобила определя момента на впръскване на гориво във всеки цилиндър и подаването на искра. До получаване на импулс от сензора не се генерира искра.

Ако този сензор не успее, проблемът се решава чрез подмяната му. Трябва да бъде избран само моделът, разработен за този тип двигатели, в противен случай параметрите на положението на коляновия вал няма да съответстват на реалността и двигателят с вътрешно горене няма да работи правилно.

Сервиз на коляновия вал

В автомобила няма части, които не се нуждаят от периодична проверка, поддръжка или подмяна. Същото важи и за коляновите валове. Тъй като тази част е постоянно под голямо натоварване, тя се износва (това се случва особено бързо, ако двигателят често е гладуван от масло).

За да проверите състоянието на коляновия вал, той трябва да бъде изваден от блока.

Коляновият вал се сваля в следната последователност:

• Първо трябва да източите маслото;
• След това трябва да извадите двигателя от колата, след което всички негови елементи са изключени от него;
• Корпусът на двигателя с вътрешно горене е обърнат с палета с главата надолу;
• В процеса на разглобяване на стойката на коляновия вал е необходимо да запомните местоположението на основните капачки на лагерите - те са различни;
• Капаците на опорните или основните лагери се демонтират;
• Задният о-пръстен се отстранява и частта се отстранява от тялото;
• Всички основни лагери се отстраняват.

След това проверяваме коляновия вал - в какво състояние е.

Ремонт и цена на повреден колянов вал

Коляновият вал е изключително трудна за ремонт част. Причината е, че тази част работи на високи обороти при големи натоварвания. Следователно тази част трябва да има перфектна геометрия. Това може да се постигне само с помощта на високо прецизно оборудване.

Ако коляновият вал трябва да бъде шлифован поради появата на нарязвания и други повреди, тази работа трябва да се извърши от професионален техник с помощта на специално оборудване. За да възстановите износен колянов вал, освен шлайфане, се нуждае от:

• Почистване на каналите;
• Смяна на лагери;
• Топлинна обработка;
• Балансиране.

Естествено, такава работа може да се извършва само от висококвалифицирани специалисти и те ще отнемат много пари за това (работата се извършва на скъпо оборудване). Но това е само върхът на айсберга. Преди капитанът да започне да ремонтира коляновия вал, той трябва да бъде изваден от двигателя и след това да се монтира правилно на място. А това е допълнителен разхищение от работата на пазач.

Цената на всички тези работи зависи от цената на капитана. Това трябва да бъде изяснено в района, където се извършва такава работа.

Няма смисъл да ремонтирате само коляновия вал при пълно разглобяване на двигателя, така че е по-добре незабавно да комбинирате тази процедура с основен ремонт на двигателя с вътрешно горене. В някои случаи е по-лесно да закупите договорен мотор (внесен от друга страна, не под капака на автомобил и без преминаване през територията на тази страна) и да го инсталирате вместо стария.

Алгоритъм за проверка на коляновия вал:

За да се определи състоянието на дадена част, тя трябва да се промие с бензин, за да се отстрани остатъчното масло от повърхността и от маслените канали. След промиване детайлът се промива с компресор.

Освен това проверката се извършва в следната последователност:

• Извършва се оглед на детайла: по него няма стружки, драскотини или пукнатини, като се определя и колко е износен.
• Всички маслени канали се прочистват и продухват, за да се идентифицират възможни запушвания.
• Ако се открият драскотини и драскотини по съединителните пръти, детайлът подлежи на смилане и последващо полиране.
• Ако се открият повреди по главните лагери, те трябва да бъдат заменени с нови.
• Извършва се визуална проверка на маховика. Ако има механични повреди, частта се променя.
• Лагерът, монтиран на пръста, се изследва. В случай на дефекти, детайлът се притиска и се притиска нов.
• Проверява се масленото уплътнение на капака на разпределителния вал. Ако колата има голям пробег, тогава масленото уплътнение трябва да се смени.
• Уплътнението на задната част на коляновия вал се подменя.
• Всички гумени уплътнения се проверяват и, ако е необходимо, се сменят.

След проверка и правилна поддръжка, частта се връща на мястото си и моторът се сглобява в обратен ред. След приключване на процедурата коляновият вал трябва да се върти плавно, без много усилия или дръпване.

Шлифоване на коляновия вал

Независимо от какъв материал е изработен коляновият вал, рано или късно върху него се образува изработка. В най -ранните етапи на износване, за да се удължи експлоатационният живот на част, тя се смила. Тъй като коляновият вал е част, която трябва да бъде перфектно оформена, процесът на смилане и полиране трябва да се извърши от разбиращ и опитен стругар.

Той ще свърши цялата работа сам. Само закупуването на ремонтни лагери (те са по -дебели от фабричните) зависи от собственика на автомобила. Ремонтните части се различават по своята дебелина и има размери 1,2 и 3. В зависимост от това колко пъти коляновият вал е смлян или от степента на неговото износване, съответните части се закупуват.

За повече подробности относно функцията DPKV и диагностика на неизправността в нея вижте видеото:

Сензори на коляновия вал и разпределителния вал: принцип на работа, неизправности и диагностични методи. Част 11

Видео по темата

Освен това гледайте видеоклип за това как се възстановява коляновият вал:

Възстановяване на шейки на коляновия вал чрез наваряване

Въпроси и отговори:

Къде е коляновият вал? Тази част се намира в корпуса на двигателя под цилиндровия блок. Свързващите пръти с бутала от противоположната страна са прикрепени към шийките на коляновия механизъм.

Какво е другото име на коляновия вал? Колянов вал е съкратено име. Пълното име на частта е колянов вал. Той има сложна форма, неразделните елементи на която са така наречените колене. Друго име е коляното.

Какво задвижва коляновия вал? Коляновият вал е свързан с маховика, където се предава въртящият момент. Тази част е предназначена да преобразува буталните движения в ротационни. Коляновият вал се задвижва от алтернативното задействане на буталата. Сместа въздух / гориво се запалва в цилиндъра и измества буталото, свързано към манивелата на коляновия вал. Поради факта, че същите процеси се случват в съседни цилиндри, коляновият вал започва да се върти.