Материал: 2466

чаях упорные подшипники могут располагать со стороны привода механизма газораспределения или у среднего коренного подшипника.

Упорные кольца устанавливают либо со стороны привода механизма газораспределения, либо со стороны маховика.

Шатунные шейки имеют тот же диаметр, что и коренные, или несколько меньший. Как в коренных, так и в шатунных шейках часто сверлят отверстия для уменьшения массы. Увеличение диаметра шатунной шейки приводит к росту размеров кривошипной головки шатуна и размеров картера. Кроме того, повышаются вращающиеся массы, силы инерции, а частота собственных колебаний уменьшается. Коренные шейки чаще, чем шатунные, выполняют без полостей.

Щёки коленчатых валов выполняют разнообразной формы

СРис. 5.5. Форма элементов коленчатого вала [10]

У быстроходных форсированных двигателей щёки выполняются, как правило, круглые или эллиптические.

Наиболее простой в изготовлении является прямоугольная щека, наиболее сложной – эллиптическая. Однако с точки зрения распределения напряжений эллиптическая щека самая рациональная. Не работающие части металла, находящиеся дальше всех от оси вала, срезают для экономии металла. В результате уменьшаются массы неуравновешенных частей и общая масса вала. Если между опорами находятся два колена, применяют длинные щёки, что усложняет вал и делает его более тяжёлым. При выборе щеки учитывают её прочность и технологичность. Например, эллиптические щёки, близкие к круглым, имеют

101

Рис. 5.6. Форма щёк коленчатогоДИвала [4, 5, 8]

ся возможность уменьшенбя толщины щеки без увеличения её ширины.

не меньшую по сравнению с ними усталостную прочность при мень-

Переходы от щёк к коренной и шатунной шейкам во избежание возникновения больших концентраций напряжений выполняются большим радиусом закруглений – галтели (рис. 5.7). Для увеличения опорной поверхности шейки галтель в некоторых конструкциях состоит из двух-трёх сопряжённых дуг различных радиусов (рис. 5.7,а). В некоторых конструкциях переход от щёк к шейкам выполняют с поднутрением в щеку (рис. 5.7,б) или в шейку (рис. 5.7,в). Увеличению радиуса галтели препятствует уменьшение рабочей длины шейки.

Противовесы в многоцилиндровых двигателях устанавливают по следующим причинам [6] :

 у четырёх-, шести- и восьмицилиндровых четырёхтактных двигателей средние кривошипы расположены в одной плоскости и по

102

одну сторону от оси вращения. Поэтому необходимо разгрузить коренные подшипники;

Рис. 5.7. Формы галтелей [4, 5, 7, 15] : а – несколько радиусов;

б– поднутрение в щеку ;

в– поднутрение в опору

уравновешенный коленчатый вал неИявляется абсолютно жёстким, и вследствие его упругости Дмоменты от центробежных сил инерции частично передаются через опоры на картер и нагружают

его.

В случае отливки верхнейАполовины картера вместе с блоком цилиндров создаётся жёсткая система с малыми деформациями. Наиболее жёсткой является туннельнаябконструкция картера.

Применение противовесов имеет и недостатки: момент инерции приведённых масс кривошипаизначительно повышается, что приводит

кпонижению частоты со ственных колебаний вала. Величина массы противовесов достСгает 70…80 % от суммарной массы вращающихся частей.

Противовесы выполняют либо заодно со щеками, либо крепят к последним как отдельные элементы. При изготовлении противовеса как одно целое со щекой усложняется изготовление вала, но увеличивается надёжность работы. Различные способы крепления противовесов показаны на рис. 5.8. Число и установочный угол противовесов подбирают так, чтобы возможно более полно разгрузить подшипники при минимальном увеличении веса коленчатого вала. В автотракторных двигателях нередко противовесы устанавливают не на всех щеках.

При прохождении через резонансные режимы работы устройства, крепящие противовесы, нагружаются знакопеременными касательными силами инерции вращающихся масс.

На рис. 5.8,а, бпоказано крепление противовесов с помощью ласточ-

103

д) е)

Рис. 5.8. Способы крепления противовесов [4, 5, 6, 7, 8, 9]

кина хвоста. Это позволяет разгрузить болты от центробежных сил. Противовес (рис. 5.8,а) имеет прорезь, оканчивающуюся отверстием, которое необходимо для снятия напряжения. Прорезь делает противовес упругим и он легко стягивается болтом. Для уменьшения прогиба болта по середине его стержня должен быть призонный пояс, опирающийся на поверхность щеки и противовеса. Крепление упругого противовеса (рис. 5.8,б) осуществляется двумя болтами. При сборке лапы противовеса разводят, устанавливают на щеку, после чего происходит защемление опорных поверхностей щеки противовесом. В этом случае крепёжные болты разгружаются также от каса-

104

тельных сил инерции, возникающих при крутильных колебаниях при прохождении через резонансное число оборотов.

Вконструкциях, изображённых на рис. 5.8,в, г, д, крепящие болты дополнительно нагружаются после затяжки только центробежными силами инерции. От касательных сил инерции болты разгружаются в первых двух случаях призонной посадкой противовеса на выступ щеки, в третьем случае – треугольными шлицами. На рис. 5.8,е показано гребёнчатое соединение противовеса со щекой. Противовес крепится штифтами и шпильками.

Внекоторых конструкциях для фиксации болтов их головки привариваются к противовесам. Иногда и противовесы привариваются к щекам коленчатого вала. Недостатком такой конструкции являет-

ся нарушение структуры материала вала, особенно при изготовлении вала из легированных сталей. И

Толщина противовеса не должна превышать толщины щеки. Это необходимо для того, чтобы в условияхДэксплуатации при перешлифовке вала не нужно было бы снимать противовесы.

Вмасляный зазор подшипников и шейки не должны попадать примеси, имеющиеся в масле.АДля этого к коренным и шатунным шейкам под давлением подводится масло из общей масляной магистрали в стенках верхней бполовины картера. Коленчатый вал служит маслопроводом смазочной системы. Чаще всего масло подводится к коренным подшипниками, от которых по каналам в щеках или запрессованным трубкам масло поступает к шатунным шейкам. Трубки завальцованы илиСпр креплены каким-либо иным способом к стенке шатунной шейки (р с. 5.9) опущены на значительную глубину в полость шатунных шеек. Масляные каналы могут располагать и перпендикулярно плоскости колена.

Рис. 5.9. Способы крепления трубок для подвода масла

На рис. 5.10 показаны основные магистрали прохода масла в полостях коленчатого вала. В конструкции по схеме, представленной на рис. 5.10,а, обеспечена ускоренная подача масла в пусковой период. Однако на поверхность шатунной шейки поступает загрязнённое мас-

105