Коленвал для Лада Гранта, Гранта FL
Назначение, устройство
Коленчатый вал передаёт линейное возвратно-поступательное (туда-сюда) движение поршней во вращательный крутящий момент, перемещая автомобиль. Чем длиннее ход поршня, тем больше эффект движущего рычага и больше выходной крутящий момент двигателя. Неважно какой тип двигателя:
- бензиновый;
- дизельный,
коленчатый вал является ключевым компонентом. Понимание основ устройства и ремонтных характеристик данного элемента имеет важное значение для эксплуатации, будь то сверхпрочный современный дизель или серийная малолитражка.
Диапазон материалов для коленвала широко варьируется от стальной заготовки, высокопрочного чугуна, ковкой стали и (в некоторых случаях) чугуна. Индукционная закалка придаёт прочности выбранным поверхностям, улучшая их износостойкость и повышая сопротивление усталости коленвалов.
Избыточный нагрев является проблемой, изменяющей структуру металла, позволяя ему переходить от жёсткой структуры до хрупкого состояния. Изменение структуры металла снижает его прочность и приводит к поломке. Если вал перегреется из-за отказа подшипника, вероятнее всего, его «поведёт». Но, даже если он был чрезмерно изогнут его можно выправить. Производители обеспечивают максимальные допуски по твёрдости поверхности, главного фактора при повышенном нагреве.
Запас прочности коленвала, как правило, выше у кованого, когда в процессе нагрева до определенной температуры кусок стали штампуют по форме. Ковка предполагает большую прочность по сравнению с литьем, где расплавленный материал выливают в форму, оставляя.тонкие и толстые участки.
Стальной сплав является наиболее распространенным материалом для коленчатых валов из-за того, что он представляет высокую прочность на растяжение, лучше выдерживает тепловую обработку, выполняемую после механической обработки, дополнительно повышая предел прочности узлов на разрыв. При термообработке коленчатый вал подвергается чрезвычайной высокой температуре. Этот процесс придаёт твердости сердцевине и закаляет коленвал, увеличивая его жесткость.
Некоторые коленвалы подвергают процессу «азотирования», когда азот диффундирует в поверхность металла для создания эффекта цементации, продлевая срок службы устанавливаемых подшипников.
На что обратить внимание при выборе коленчатого вала?
Во-первых, вес! Правило заключается в том, чтобы снизить вес на 5 процентов, но не более 10. Чем легче коленвал, тем меньше его прочность. Но легкий коленвал имеет меньшую вращающуюся массу, поэтому двигатель будет набирать скорость быстрее. Кроме того, легкие валы также имеют меньшую инерцию и обороты будут также падать быстрее.
Во-вторых, дизайн сложных, аэродинамически сконструированных противовесов, с функцией "врезания" в масляную ванну с наименьшим сопротивлением. Некоторые противовесы напоминают капли дождя, которые создают меньше всплеска масла.
Для серийно выпускаемых коленчатых валов применяют метод полирования путём химического травления, когда весь коленчатый вал буквально выглядит как зеркало. Основной причиной этого процесса является перемешивание масла со снижающим эффектом аэрации, разбрызгивания и понижением температуры масла.
Коленчатый вал не гоночного исполнения рассчитан на длительный срок службы до 100 тыс. км. Серийные автомобили подвержены меньшим нагрузкам, частота вращения коленвала ограничивается примерно до 6 500 оборотов в минуту или меньше. Следовательно, чугунный коленвал и стандартные подшипники подойдут для использования по назначению. Большинство изделий, устанавливаемых на вторичном рынке, сегодня приходят из Китая. Качество металла зависит от поставщика и тепловой нагрузки на изделие. Что действительно важно, шейки вала должны быть идеально круглыми и отполированы, без конусности или выпуклой и вогнутой кривизны. Расположение шеек должно быть точно проиндексировано для корректного открытия клапанов и зажигания. Противовесы должны также находиться в нужных местах, компенсируя движение всей массы поршней и шатунов. До тех пор, пока коленчатый отвечает всем этим критериям, он будет служить надежной опорой.
Но не стоит испытывать коленчатый вал на предел запаса его мощности. Если двигатель тюнинговать с некоторым добавлением мощности (закись азота, турбонагнетатель) стоит пересмотреть все характеристики узлов и механизмов, заменив оригинальные запчасти на более износоустойчивые (кованые или стальные).
При сборке двигателя следует учитывать момент внутреннего уравновешивания всех составляющих. Хорошая сбалансированность деталей имеет важное значение для долговечности коленвала, шатунов, поршней и подшипников. Дисбаланс при вращении создает силы, которые могут привести к преждевременной усталости металла. Чем лучше подобран баланс настроек двигателя, тем ровнее он работает - даже в двигателях, которые редко превышают отметку в 5 500 оборотов в минуту. Дисбаланс растет экспоненциально с ростом числа оборотов двигателя, то есть, чем выше обороты двигателя, тем больше сила дисбаланса.
На некоторых валах имеются отверстия, просверленные в продольном направлении через основные шейки вала. Они не влияют на баланс, а только уменьшают общий вес изделия. Основная цель этих отверстий, позволить воздуху двигаться вперед и назад в картере при перемещении поршней вверх и вниз.
