АвтоРули

Коленчатый вал

Коленчатый вал двигателя пятиопорный с четырьмя кривошипами, расположёнными по крестообразной схеме. В этой схеме первый и четвертый кривошипы расположены в одной плоскости, а второй и третий—в другой, перпендикулярной к первой.

 Вал отштампован из стали 45 как одно целое с противовесами, расположенными на продолжении первой, второй, третьей, шестой, седьмой и восьмой щек. Принятая схема расположения кривошипов позволяет в V-образном восьмицилиндровом двигателе с углом развала между цилиндрами 90° достичь полной уравновешенности сил инерции и моментов от этих сил. При этом силы инерции первого и второго порядков, а также момент от сил инерции второго порядка уравновешиваются сами.

 Для уравновешивания моментов от сил инерции первого порядка и центробежных сил используются противовесы. Кроме шести противовесов, выполненных как одно целое со щеками, для уравновешивания применяют два дополнительных противовеса. Один из них выполнен на шкиве коленчатого вала в виде прилива с заданным дисбалансом (ЗЗО±5О) г-см. Второй формируется на маховике высверливанием двух или более отверстий диаметром 12 мм для получения направленного дисбаланса (330+35) г-см.

 

Коленчатый вал в процессе производства подвергают балансировке при различном укомплектовании. Окончательную балансировку его проводят в сборе с маховиком и шкивом коленчатого вала. Дисбаланс устраняют высверливанием металла на первом, восьмом и на втором, седьмом противовесах коленчатого вала. Для уменьшения остаточной неуравновешенности двигателя массу всех деталей, входящих в шатунно-поршневую группу, выдерживают в узких пределах, для чего наиболее тяжелые из них (поршень, шатун) в процессе производства подгоняют по массе снятием металла в определенных зонах. Остаточный дисбаланс коленчатого вала в сборе со шкивом и маховиком должен быть не более 100 г-см.

 

Для повышения износостойкости коренные и шатунные шейки коленчатого вала подвергают закалке с нагревом ТВЧ до твердости 58...63 HRQ. Глубина закаленного слоя составляет 3...6,5 мм, что позволяет осуществлять ремонт этих поверхностей методом перешлифования под соответствующий размер ремонтных вкладышей. Шероховатость рабочих поверхностей шеек коленчатого вала после окончательной обработки Rz 0,32.

 

Наибольшее напряжение в коленчатом валу при рабочих нагрузках возникает в местах перехода шатунной шейки в щеку (галтелях) и в местах отверстий на поверхности шеек. В этих местах обычно начинается разрушение коленчатого вала. Для снижения напряжений поверхности скругляют    и полируют.

 

В шатунных шейках коленчатого вала выполнены сверленые полости, предназначенные для дополнительной центробежной очистки масла, поступающего на смазывание шатунных подшипников. Полости наклоненные, связаны сквозными отверстиями с коренными шейками коленчатого вала. С наружной стороны полости закрыты резьбовыми пробками с внутренним, шестигранником. Момент затяжки пробок должен быть не менее 30 Н-м.

 

Отверстия в коренных шейках коленчатого вала выходят в кольцевую проточку на вкладышах коренных подшипников, что обеспечивает непрерывную подачу масла к шатунному подшипнику. Дополнительная центробежная очистка масла в полостях шатунных щеек существенно снижает их износы. Так, интенсивность изнашивания составляет 0,06...0,07 мкм на 1000 км пробега. Дополнительная центробежная очистка масла в шатунных шейках приводит также к некоторому уменьшению износа гильз цилиндра, так как стенки цилиндра смазываются в основном маслом, вытекающим из шатунных подшипников.

 

Масло к шатунному подшипнику первого цилиндра подводится от первого коренного подшипника, к подшипникам пятого и второго цилиндра от второго коренного подшипника, к подшипникам шестого и третьего цилиндров — от третьего коренного подшипника, к подшипникам четвертого и седьмого  - от четвертого, а к подшипнику восьмого цилиндра - от пятого коренного подшипника.

 

Отверстия в шатунных шейках, подводящие масло к шатунному подшипнику, выполнены в нижней части полости, вследствие чего для смазывания поступает более чистое масло.

 

Анализ отложений в полостях шатунных шеек показал, что сепарации преимущественно подвергнуты продукты изнашивания, частицы песка и твердые продукты окисления масла. Отложения рекомендуется периодически удалять примерно после 100 тыс. км пробега, а также в случае замены вкладышей или при других ремонтных операциях.

 

Коренные шейки сплошные. Первая шейка имеет ширину 32+о,'о?" мм, пятая—(45±0,17) мм, три средние шейки — (31± ±0,17) мм. Диаметр 66,5_0,020 мм одинаковый для всех коренных шеек. Перекрытие сечений шатунной и коренной шеек составляет примерно 25%, что повышает прочность и жесткость вала и позволяет производить неоднократный ремонт его шеек методом перешлифования под ремонтный размер вкладышей, не опасаясь поломки ввиду уменьшения диаметров коренных и шатунных шеек. При проведении такого рода ремонта нужно устранять биение шеек до минимально возможного значения и, кроме того, выполнять радиусы перехода к щекам не менее 2,5 мм.

 

Износ коренных шеек коленчатого вала в процессе эксплуатации больше, чем шатунных, поскольку коренные подшипники более нагружены, и пропускают большее количество менее очищенного масла. Кроме того, на износ коренных шеек больше влияет нарушение режима технического обслуживания (несвоевременная очистка масляного фильтра, несоблюдение сроков смены масла и др.), а также недостаточное внимание к соблюдению заданной герметичности полости масляного картера.

 

Имеющиеся данные показывают, что интенсивность изнашивания коренных шеек коленчатого вала в процессе эксплуатации примерно в 2—3 раза больше, чем шатунных, и зависит от качества технического обслуживания. Наибольший износ наблюдается в тех случаях, когда нерегулярно проводится техническое обслуживание воздушного и масляного фильтров и фильтра маслоналивной горловины, не обращается внимание,  на чистоту заливаемого масла, нерегулярно промывается масляный картер от отложений и осадков.

 

Передняя коренная опора коленчатого вала используется для фиксации его от перемещения в осевом направлении. Упорный подшипник  образован торцовой поверхностью первой щеки коленчатого вала и упорной шайбой, установленной на переднем конце коленчатого вала. Поверхности щеки и шайбы, обращенные  к полукольцам упорного подшипника, шлифуются до шероховатости поверхности не менее Rz 0,63.

Кроме шайбы упорного подшипника на переднем конце коленчатого вала установлены косозубая шестерня 3 привода распределительного вала, штампованный маслоотражатель  и , шкив  коленчатого вала, стянутые храповиком  и зафиксированные замочной шайбой . Герметизация переднего конца коленчатого вала осуществляется с помощью кромочной резиновой каркасной манжеты , установленной в переднюю крышку. Кромка манжеты работает по шлифованной поверхности ступицы шкива коленчатого вала.

 

Задний конец коленчатого вала имеет уплотнение , изготовленное из асбестового шнура, пропитанного графитомасляной композицией. Шнур укрепляется в проточках, сделанных в блок-картере и в крышке  заднего коренного подшипника, специальным приспособлением, имитирующим уплотняемую поверхность коленчатого вала. Выступающие над поверхностью блок-картера и крышки концы шнура обрезаются. Масло-отгонные свойства уплотнения улучшаются нанесением на поверхность коленчатого вала специального микрошнека , а также протачиванием на коленчатом валу маслоотражателя.

 

В зоне заднего коренного подшипника при вращении коленчатого вала создается вакуум. При вращении маховика его поверхность, обращенная к заднему торцу блок-картера, становится как бы центробежным вентилятором, создавая вакуум перед уплотнением. Этот вакуум, не очень большой, но его достаточно для создания условий, вызывающих течь масла при нарушении уплотнения (проворачивании или ороговении набивки, повышенном биении коленчатого вала, увеличенном зазоре в заднем коренном подшипнике и т. д.).

 

Задний конец коленчатого вала выполнен в виде фланца диаметром 140_o,o8 мм с шестью отверстиями диаметром 14,0+0'036 мм. Одно отверстие расположёно несимметрично со смещением на 2°, что позволяет устанавливать маховик только в одном, строго определенном положении. В центре фланца имеется' ступенчатая проточка с диаметрами 48 и 52Zo;o<m мм. ,

 

Во фланце размещен подшипник переднего конца вала коробки передач. На задний фланец устанавливается отлитый из серого чугуна маховик.  Назначение маховика—уменьшение неравномерности вращения коленчатого вала. Маховик крепится к заднему фланцу коленчатого вала шестью стальными болтами  с гайками. Момент затяжки гаек должен быть 140...150 Н-м. Биение установленного маховика должно составлять не более 0,15 мм на диаметре 300 мм.

 

При эксплуатации поверхность маховика, по которой работает ведомый диск сцепления, подвергается износу. На ней могут появиться мелкие трещины, вызванные перегревами при работе сцепления, а также риски и задиры. В этом случае допускается шлифование поверхности маховика, однако не более чем на 3 мм.

 

Если трещины глубокие и не устраняются, то маховик следует заменить.

 

На маховике имеется зубчатый венец  для пуска двигателя стартером. Диаметр проточки на маховике под зубчатый венец равен 395^1о,об7 мм. Натяг венца составляет 0,030...0,367 мм. Венец напрессовывают в нагретом состоянии. В процессе работы зубья венца изнашиваются в основном с торцовой поверхности в местах захода шестерни стартера. При значительном износе венец следует снять с маховика (под прессом) и надеть обратной стороной.

 

При сборке и разборке коленчатого вала необходимо обращать особое внимание на чистоту во время проведения сборочно-разборочных операций и на соблюдение условий тщательной сбалансированности деталей. Попадание твердых механических частиц на наружные поверхности вкладышей или на постели коленчатого вала и шатуна при затяжке создает нарушение зазора, что обычно приводит либо к появлению рисок и задиров, либо к выкрашиванию антифрикционного слоя на вкладыше. Несоблюдение моментов затяжки подшипников изменяет зазор в подшипниках, что может снизить давление масла (при увеличении зазоров) и привести к появлению рисок и задиров на вкладышах (при уменьшении зазоров).

 

Нарушение балансировки коленчатого вала увеличивает нагрузку на коренные подшипники, в результате чего сокращается срок их службы и ухудшаются уплотнения коленчатого вала, особенно уплотнение заднего коренного подшипника. Это приводит к появлению течей и увеличению количества доливаемого в двигатель масла.

05.10.2009. 14:09