Коленчатый вал и маховик. Коленчатый вал относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей двигателя

Коленчатый вал относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей двигателя. При работе двигателя вал нагружается силами давления газов, а также силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей, вызывающими значительные напряжения кручения и изгибные напряжения. Кроме того, возникают напряжения от крутильных колебаний. Шейки вала испытывают переменное давление, обусловливающее значительную работу трения и износ шеек. Вследствие этого коленчатый вал двигателя должен обладать высокой прочностью, жесткостью и износостойкостью трущихся поверхностей (шеек) при относительно небольшой массе (масса вала составляет 7–15% массы двигателя).

Коленчатые валы изготовляют обычно из качественных углеродистых или легированных сталей ковкой или штамповкой. Применяют также литые валы из высокопрочного чугуна и стали.

На рис. 1.19 показана конструкция коленчатого вала двигателя. Коленчатый вал имеет коренные 4 и шатунные 3 шейки. Последние расположены под определенным углом одна к другой. Щеки 2 вала выполнены как одно целое с противовесами 6. В шатунных шейках имеются полости для дополнительной центробежной очистки масла. Осевые силы воспринимаются полукольцами, расположенными в расточке блок-картера и крышке коренного подшипника. К фланцу 5 крепится маховик 1.

Относительное расположение колен на валу должно удовлетворять требованиям равномерности хода и уравновешенности двигателя.

Рис. 1.19. Конструкция коленчатого вала двигателя

Наиболее нагружены коленчатые валы дизелей скоростью нарастания давления и значительными массами деталей кривошипно-шатунного механизма. Как правило, число коренных опор коленчатых валов дизелей на одну больше числа шатунных шеек. В менее нагруженных (карбюраторных) двигателях иногда применяют валы, имеющие коренные опоры через два колена, что упрощает устройство двигателя и уменьшает его длину. Большая часть валов для уравновешивания центробежных сил снабжается противовесами. Противовесы изготовляют как одно целое со щеками или отъемными. Отъемные противовесы крепятся к щеке шпильками, болтами или при помощи шипового соединения с коническим пальцем. Большинство коленчатых валов является неразъемными, только в крупных крейцкопфных двигателях, а также в мотоциклетных двигателях малой мощности применяются составные конструкции коленчатого вала.

Маховик служит для вывода поршней из мертвых точек и уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала.

Накопленная кинетическая энергия облегчает работу двигателя при трогании с места и преодолении кратковременных перегрузок. Маховик представляет собой массивный литой диск, который отливается из чугуна. Он крепится болтами и фиксируется штифтами на фланце коленчатого вала или непосредственно на его хвостовике. На ободе маховика установлен зубчатый венец, который передает коленчатому валу момент от пускового устройства.

Размеры и масса маховика зависят от частоты вращения и числа цилиндров. С увеличением частоты вращения количество кинетической энергии повышается, поэтому у быстроходных двигателей масса и размеры маховика меньше. Неравномерность вращения коленчатого вала уменьшается с увеличением числа цилиндров, следовательно, чем больше цилиндров, тем легче маховик двигателя.