ДЕТАЛИ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА(продолжение3)

Коленчатый вал (см. рис. 89) состоит из кривошипов (мотылей), соединенных между собой рамовыми шейками, которые, как в опорах, вращаются в рамовых подшипниках фундаментной рамы. Он испытывает значительные переменные изгибающие и скручивающие усилия, шейки его подвергаются износу. Для изготовления коленчатых валов применяют качественные углеродистые или легированные стали, а иногда модифицированный чугун (дизель Д100). Стальные валы отковывают или штампуют и затем обрабатывают с высокой точностью и чистотой. Поверхность шеек вала закаливается токами высокой частоты.

Конструкция вала определяется количеством кривошипов, их радиусом и порядком вспышек в цилиндрах двигателя. В целях более равномерного вращения коленчатого вала его кривошипы располагаются друг относительно друга под определенным углом. У четырехтактных однорядных двигателей этот угол составляет 720°/z , а у двухтактных 360°/z(z — число цилиндров, 720 и

360° — градусы поворота коленчатого вала за время совершения полного рабочего цикла). Последовательность вспышек в многоцилиндровом двигателе может быть различной, но стремятся по возможности избегать двух последовательных вспышек в соседних цилиндрах, чтобы облегчить работу рамовых подшипников. Это достигается, например, если у шестицилиндрового четырехтактного двигателя порядок вспышек будет 1—5—3—6—2—4. Однако по ряду технологических причин или по другим соображениям такой порядок может не всегда соблюдаться.

Колено вала обычно состоит из двух щек 2 (рис. 102,а, б), соединенных между собой шатунной шейкой 3. Шатунный подшипник соединяется с рамовым подшипником каналом 4, по которому подводится смазка к нижней головке шатуна. Переходы от рамовой шейки 1 к щекам кривошипа и от щек к шейкам коленчатого вала осуществляются с помощью галтелей 5 — закруглений с большим радиусом. Они предназначены для снижения концентрации напряжений в местах переходов. У быстроходных многооборотных дизелей в целях уменьшения массы коленчатые валы делают пустотелыми (см. рис. 102,б). Внутренние полости в шейках вала используются для подвода смазки к подшипникам. Отверстия в рамовых и шатунных шейках закрываются заглушками 7. В шатунную шейку вала ставится сепарационная трубка 6, выходящая своим концом во внутреннюю полость. При вращении коленчатого вала механические частицы, содержащиеся в масле, как наиболее тяжелые, отлетают к периферии и прижимаются к внутренней поверхности, а в трубку поступает чистое масло. На выходящем конце коленчатого вала со стороны потребителя энергии двигателя (гребного винта, электрогенератора и т. п.) при помощи фланца присоединяется маховик. Он служит для обеспечения большей равномерности вращения вала. На раскручивание маховика тратится часть энергии, получаемой во время рабочего хода в каждом из цилиндров, которая аккумулируется и затем возвращается маховиком коленчатому валу в промежутки между рабочими тактами. На ободе маховика делают углубления или устанавливают зубчатые венцы, которые позволяют проворачивать вал неработающего двигателя.

Рис. 102. Колена валов:
а-двигателя 6NVD48; б двигателя 3Д6

При работе вал периодически скручивается силами, передаваемыми от шатунов, и в нем создаются крутильные колебания. При определенных оборотах коленчатого вала и мощности двигателя эти колебания могут достигнуть критических значений, которые приведут к поломке вала. Чтобы снизить величину и изменить частоту этих колебаний, на носовом (свободном) конце вала, где наибольший размах колебаний, часто устанавливают демпферы или антивибраторы. Они позволяют вывести критические обороты вала двигателя из рабочей зоны.

Концы коленчатого вала оборудуются устройствами, передающими вращение механизмам и агрегатам, навещенным на двигатель. Так, у двигателя 8NVD36 от шестерни 1, закрепленной на кормовой части коленчатого вала (рис. 103), приводятся в действие циркуляционный насос 6 системы охлаждения, регулятор числа оборотов 8, тахометр 7, распределительный вал 12. От носовой части вала (рис. 104) приводится масляный шестеренчатый насос 3, поршневые насосы 5 системы охлаждения, компрессор 6.

Высокие требования, предъявляемые к коленчатым валам, сложность изготовления обусловливают их высокую стоимость, достигающую 25—30% стоимости всего двигателя. В процессе эксплуатации по мере изнашивания шейки коленчатого вала теряют свою округлость, цилиндричность и соосность. Степень износа коленчатого вала определяет моторесурс двигателя.