Устройство
Устройство коленчатого вала КамАЗ включает в себя такие детали:
- Шатунные и коренные шейки, которые связаны между собой. У шеек шатунного типа меньший диметр. Они используются в качестве опоры.
- Противовес. Помогает уравновесить вес поршневой части и шатунов.
- Колено. Оснащено одной шатунной шейкой, которая находится между двумя щетками.
- Подшипники скольжения. Дают возможность шатунам в шейках и в механизме коленвала вращаться.
- Хвостовик, на который устанавливается маховик для отбора мощности с коленчатого вала.
- Фланец и щетки.
Разница между коленвалами КамАЗ разных моделей заключается в используемом материале изготовления (чугун или сталь), а также в количестве шатунных шеек.
Цилиндр
Цилиндры представляют собой направляющие элементы кривошипно-шатунного механизма. Внутри их перемещаются поршни. Длина образующей цилиндра определяется ходом поршня и его размерами. Цилиндры работают в условиях резко изменяющегося давления в надпоршневой полости. Их стенки соприкасаются с пламенем и горячими газами, имеющими температуру до 1500… 2 500 °С.
Цилиндры должны быть прочными, жесткими, термо- и износостойкими при ограниченном количестве смазки. Кроме того, материал цилиндров должен обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках. Обычно цилиндры изготавливают из специального легированного чугуна, но могут применяться также алюминиевые сплавы и сталь. Внутреннюю рабочую поверхность цилиндра, называемую его зеркалом, тщательно обрабатывают и покрывают хромом для уменьшения трения, повышения износостойкости и долговечности.
В двигателях с жидкостным охлаждением цилиндры могут быть отлиты вместе с блоком цилиндров или в виде отдельных гильз, устанавливаемых в отверстиях блока. Между наружными стенками цилиндров и блоком имеются полости, называемые рубашкой охлаждения. Последняя заполняется жидкостью, охлаждающей двигатель. Если гильза цилиндра своей наружной поверхностью непосредственно соприкасается с охлаждающей жидкостью, то ее называют мокрой. В противном случае она называется сухой. Применение сменных мокрых гильз облегчает ремонт двигателя. При установке в блок мокрые гильзы надежно уплотняются.
Цилиндры двигателей воздушного охлаждения отливают индивидуально. Для улучшения теплоотвода их наружные поверхности снабжают кольцевыми ребрами. У большинства двигателей воздушного охлаждения цилиндры вместе с их головками крепят общими болтами или шпильками к верхней части картера.
В V-образном двигателе цилиндры одного ряда могут быть несколько смещены относительно цилиндров другого ряда. Это связано с тем, что на каждом кривошипе коленчатого вала крепятся два шатуна, один из которых предназначен для поршня правой, а другой — для поршня левой половины блока.
Размеры и другие характеристики
Параметры и технические показатели коленчатого вала КамАЗ:
- радиус кривошипа — 4,6 см;
- радиус крайних противовесов — 8,5 см;
- радиус средних противовесов — 8,2 см;
- диаметр коренной шейки — 6,4 см;
- диаметр шатунной шейки — 5,8 см;
- диаметр фланца коленвала — 12,2 см;
- ширина шатунной шейки — 3,6 см;
- ширина коренной шейки — 4 см;
- количество противовесов — 4;
- защитные фаски — есть;
- ход поршневой части — 13 см;
- диаметр цилиндрических элементов — 12 см;
- материал корпуса — чугун или стальной сплав;
- максимальный крутящий момент — 2200 оборотов в минуту;
- ремонтные размеры — 0,5*0,2 м;
- допустимый дисбаланс — не более 35 г/см;
- весь механизм вместе с противовесами весит 76 кг.
Сколько стоит
Средняя цена на коленвал — 35 000 руб.
Цены коленвалов на рынке имеют сильный разброс:
- средняя цена нового коленвала составляет 35000 рублей;
- бу коленвал стоит в среднем 20000 рублей (цена зависит от состояния запчасти);
- китайский коленвал стоит 15000-30000 рублей (в зависимости от качества сборки).
Не рекомендуется покупать запчасти китайской сборки, так как их установка может привести к поломке автомобиля.
Внимание! В Москве участились случаи продажи китайских запчастей под видом оригинальных. Будьте внимательны при покупке, сверяйте все технические характеристики изделия
Размеры и другие характеристики
Параметры и технические показатели коленчатого вала КамАЗ:
- радиус кривошипа — 4,6 см;
- радиус крайних противовесов — 8,5 см;
- радиус средних противовесов — 8,2 см;
- диаметр коренной шейки — 6,4 см;
- диаметр шатунной шейки — 5,8 см;
- диаметр фланца коленвала — 12,2 см;
- ширина шатунной шейки — 3,6 см;
- ширина коренной шейки — 4 см;
- количество противовесов — 4;
- защитные фаски — есть;
- ход поршневой части — 13 см;
- диаметр цилиндрических элементов — 12 см;
- материал корпуса — чугун или стальной сплав;
- максимальный крутящий момент — 2200 оборотов в минуту;
- ремонтные размеры — 0,5*0,2 м;
- допустимый дисбаланс — не более 35 г/см;
- весь механизм вместе с противовесами весит 76 кг.
Коленчатый вал
Коленчатый вал передает усилия от поршней к агрегатам и механизмам силовой передачи автомобиля. Коленчатый вал состоит из коренных 4 и шатунных 3 шеек, щек 2, носка 1, хвостовика 6 и противовесов 5.
Коренными шейками коленчатый вал опирается на коренные подшипники, расположенные в картере. Количество их может быть различным. По числу коренных шеек коленчатые валы разделяются на двух-, трех-, четырехопорные и т.п.
Шатунные шейки соединяют коленчатый вал с нижней головкой шатуна; диаметр их несколько меньше диаметра коренных шеек. Количество шеек зависит от количества и расположения цилиндров двигателя. Так, при рядном расположении цилиндров оно совпадает с количеством цилиндров.
Щеки связывают шатунные и коренные шейки и образуют вместе с шатунными шейками кривошипы коленчатого вала. Расположение кривошипов на валу зависит от порядка работы цилиндров двигателя.
Носок коленчатого вала используется для установки распределительной шестерни, шкива привода вентилятора и храповика для запуска двигателя при помощи пусковой рукоятки.
Хвостовик коленчатого вала имеет фланец, на который устанавливается маховик.
Противовесы предназначены для уравновешивания сил инерции, возникающих при движении поршней и шатунов. Уравновешивание сил инерции способствует более равномерной работе двигателя и уменьшает износ коренных шеек и подшипников коленчатого вала. Обычно они устанавливаются на коленчатых валах быстроходных двигателей с чугунными поршнями, а в двигателях с легкими алюминиевыми поршнями и жестким коленчатым валом не устанавливаются.
Для подвода масла от коренных шеек к шатунным подшипникам в щеках коленчатого вала просверливаются каналы.
Коленчатые валы изготовляются из качественных сталей ковкой или штамповкой с последующей механической и термической обработкой. Шейки коленчатого вала тщательно шлифуются и полируются.
В последнее время в автомобильной промышленности широко внедряется литье коленчатых валов из специального чугуна. Литые валы применяются, в частности, для двигателей автомобилей «Волга».
В некоторых многоцилиндровых двигателях коленчатый вал имеет значительную длину. При работе такого двигателя происходит незаметное на глаз закручивание коленчатого вала попеременно то в одну, то в другую сторону — вал начинает колебаться относительно своей оси. Такие колебания называются крутильными. Чтобы предупредить поломку вала в результате действия крутильных колебаний, на нем устанавливается специальный гаситель.
Шатун
Шатун соединяет поршень с кривошипом коленчатого вала и, преобразуя возвратно-поступательное движение поршневой группы во вращательное движение коленчатого вала, совершает сложное движение, подвергаясь при этом действию знакопеременных ударных нагрузок. Шатун состоит из трех конструктивных элементов: стержня 2, верхней (поршневой) головки 1 и нижней (кривошипной) головки 3. Стержень шатуна обычно имеет двутавровое сечение. В верхнюю головку для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку 6 с отверстием для подвода масла к трущимся поверхностям. Нижнюю головку шатуна для обеспечения возможности сборки с коленчатым валом выполняют разъемной. У бензиновых двигателей разъем головки обычно расположен под углом 90° к оси шатуна. У дизелей нижняя головка шатуна 7, как правило, имеет косой разъем. Крышка 4 нижней головки крепится к шатуну двумя шатунными болтами, точно подогнанными к отверстиям в шатуне и крышке для обеспечения высокой точности сборки. Чтобы крепление не ослабло, гайки болтов стопорят шплинтами, стопорными шайбами или контргайками. Отверстие в нижней головке растачивают в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов не могут быть взаимозаменяемыми.
Для уменьшения трения в соединении шатуна с коленчатым валом и облегчения ремонта двигателя в нижнюю головку шатуна устанавливают шатунный подшипник, который выполнен в виде двух тонкостенных стальных вкладышей 5, залитых антифрикционным сплавом. Внутренняя поверхность вкладышей точно подогнана к шейкам коленчатого вала. Для фиксации вкладышей относительно головки они имеют отогнутые усики, входящие в соответствующие пазы головки. Подвод масла к трущимся поверхностям обеспечивают кольцевые проточки и отверстия во вкладышах.
Для обеспечения хорошей уравновешенности деталей кривошипно-шатунного механизма шатунные группы одного двигателя (как и поршневые) должны иметь одинаковую массу с соответствующим ее распределением между верхней и нижней головками шатуна.
В V-образных двигателях иногда используются сочлененные шатунные узлы, состоящие из спаренных шатунов. Основной шатун 8, имеющий обычную конструкцию, соединен с поршнем одного ряда. Вспомогательный прицепной шатун, соединенный верхней головкой с поршнем другого ряда, нижней головкой шарнирно крепится с помощью пальца к нижней головке основного шатуна.
Устройство шатуна [ править | править код ]
В случае применения вкладышей, последние удерживаются от проворота своими «усами», попадающими в паз головки . Крышки подшипников в любых моделях двигателей нельзя путать между собой.
На циклическую прочность шатуна влияет радиус перехода, угол заделки верхней головки шатуна, а также качество поверхности всей детали. Для создания сжимающих напряжений шатуны часто подвергают дробеструйной обработке (после объёмной закалки и отпуска), авиационные обычно полировали.
В качестве материала применяют обычно легированную (40Г, 45Г2, 40ХН, 12ХН3А, 18ХНВА, 18Х2Н4А. ) или углеродистую сталь достаточной прокаливаемости : чем больше толщина сечения, тем более легированную сталь приходится применять. Для малоразмерных автомобильных двигателей обычным является применение селектированной по углероду закалённой стали; в тихоходных механизмах шатуны имеют большие сечения, и для увеличения 90 % прокаливаемости возрастающее количество легирующих элементов недопустимо увеличивает их стоимость. Поэтому шатуны судовых ДВС изготавливают из нормализованной углеродистой стали типа Ст5 (Сталь 30, 35, 40) . В автомобилях ВАЗ применяют сталь 40 селект. Хромоникелевые типа 12ХН3А применяют при необходимости цементации (получения высокой твёрдости) внутреннего диаметра головок, работающих с роликовыми подшипниками.
Алюминиевые шатуны встречаются в пусковых двигателях, что позволяет обходиться им без вставных вкладышей, штампованные титановые шатуны применяют на быстроходных гоночных моторах.
Шатуны в одном двигателе подбирают по массе. Причём желательно подгонять отдельно массы верхней и нижней головки, используя для подпиливания оставленные приливы на крышке и верхней головке . Однако некоторые механики предпочитают более лёгкий путь — при ремонте взвесить новые шатуны и поршни, выстроить по весу одни по возрастанию, а вторые по убыванию, потом соединить. Так масса поршневого комплекта легко и просто получается почти одинаковой .
Нижний подшипник шатуна в большинстве случаев разъёмный (может быть неразъёмным только при сборном коленвале), поэтому крышка соединяется с шатуном болтами (шпильками), реже штифтами. Шатунные болты изготовляют из качественных легированных сталей, подвергают закалке с отпуском, причём принимаются все меры по повышению усталостной прочности — плавный переход от резьбы, чистая обработка поверхности, поверхностное упрочнение. Это же относится и к шатунной гайке. Ввиду этого, шатунный болт не подлежит стандартизации, и всегда уникален.
Шатунные болты (шпильки) должны гарантировать нераскрытие стыка кривошипной головки, при этом болт испытывает переменное напряжение, зависящее от соотношения жёсткости болта и крышки. Чем меньше жёсткость болта (выше длина, меньше сечение), тем пульсации напряжений растяжения в нём ниже. Как только произойдёт раскрытие стыка, пульсация напряжений возрастает в несколько раз, и болты обрывает очень быстро .
Кривошипная (мотылёвая) головка имеет установленные вкладыши, фиксирующиеся от проворачивания «усами», вставленными в пазы головки. В случае подшипника из баббита (применяются высокопрочные оловянно-свинцовые баббиты типа Б83), между половинками шатуна устанавливают пакет металлических прокладок, и по мере износа баббита их снимают при обслуживании судового дизеля. Если же шатун имеет подшипники качения, то они могут быть насыпными (иглы), либо иметь обойму для роликов (современное решение). Обычные вкладаши изготовлены из сталеалюминиевой ленты (антифрикционный алюминиевый сплав, обычно содержит также олово), либо свинцовистой бронзы (имеет более высокое допустимое контактное давление) .
Верхняя головка шатуна в большинстве случаев имеет свёртную бронзовую втулку с отверстием для смазки. После запрессовки втулку разворачивают в размер пальца, обеспечивая нужную чистоту поверхности. Поскольку скорость вращения поршневого пальца невелика, долговечность узла во многих случаях обеспечивается при небольшом диаметре пальца и смазки разбрызгиванием.
Технические условия на контроль, сортировку и восстановление коленчатых валов и противовесов
Дефектация, восстановление коленчатых валов и контроль их после восстановления осуществляются на основании технических условий. Технические условия на контроль, сортировку и восстановление коленчатого вала представлены в табл. 22, а противовесов — в табл. 23.
Деталь № 740.1005020
Материал: сталь 42ХМФА-Ш
Твердость шеек: HRC 60
Таблица 22.
| Номер позиции на рисунке | Возможные дефекты | Способ установления дефекта и средства контроля | Размер, мм | Рекомендации по устранению дефектов | |
| по рабочему чертежу | допустимый без ремонта | ||||
| — | Обломы и трещины | Дефектоскоп | Браковать | ||
| 1 | Изгиб вала | Стенд контроля прогиба | Биение средней коренной шейки не более 0,03 мм | Править при биении более 0,03 мм | |
| 2 | Увеличение длины шатунных шеек | Калибр 67,5 | 67+0,12 | 67,5 | Браковать при увеличении длины более 67,5 мм |
| 3 | Износ шатунных шеек dш | Скобы | — | — | Шлифовать шатунные шейки под ремонтный размер |
| Уменьшение диаметров шеек меньше номинального | Скоба 79,98 | 30-0,013 | 79,98 | ||
| 4, (1, 5, 16, 17) | Износ коренных шеек dк | — | — | — | Шлифовать коренные шейки под ремонтный размер |
| Уменьшение диаметров шеек меньше номинального | 94,98 | 95-0,015 | 94,98 | — | |
| 6 | Износ шейки под противовес передней шестерни привода масляного насоса | Скоба 125,07 | 125 | — | — |
| 7 | Вмятины и забоины на направляющем штифте | Осмотр | — | — | Заменить штифт |
| Ослабление посадки направляющего штифта | Проверить посадку легкими ударами медного молотка | — | — | То же | |
| Износ отверстия под направляющий штифт | Пробка 11,99 | 12 | 11,99 | Обработать под ремонтный размер | |
| 8 | Износ шпоночного паза под противовес и шестерню привода масляного насоса | Калибр 6,00 | 6 | 6,0 | Обработать под ремонтный размер 6 |
| 9 | Нарушение взаимного углового расположения относительно 1-й шатунной шейки: | Приспособление для проверки углового расположения шатунных шеек | — | — | Браковать при угловом расположении более +25° |
| 2-й шатунной шейки | 90° ± 10° | — | — | ||
| 3-й шатунной шейки | 180° ± 10° | — | — | ||
| 10 | Изменение радиуса кривошипа г | Приспособление для замера радиуса | 60^+0,05 | — | Браковать при радиусе меньше 60,2 мм |
| 11 | Риски, задиры или износ шейки под манжету | Скоба 104,7 | 105^-0,14 | 125,07 | Шлифовать до устранения рисок и задиров |
| — | 104,70 | ||||
| 12 | Износ шпоночного паза под противовес задний и шестерню распределительную | Калибр 8,00 | 8 | 8,00 | Обработать под ремонтный размер 8,5 |
| 13 | Износ отверстия под подшипник первичного вала коробки передач | Пробка 52,01 | 52 | 52,01 | Поставить втулку |
| 14 | Биение заднего торца коленчатого вала | Индикаторное приспособление | — | — | Шлифовать поверхность шейки 15 до устранения биения |
| 15 | Увеличение длины задней коренной шейки, риски и задиры на упорной поверхности | Калибр 36,55 | 36,2^+0,05 | 36,55 | Отработать до выведения следов износа; при сборке ставить упорные кольца ремонтного размера |
Деталь № 740.1005026
Материал: Сталь 35
Твердость противовеса: НВ 167—212
Таблица 23.
| Номер позиции на рисунке | Возможные дефекты | Способ установления дефекта и средства контроля | Размер, мм | Рекомендации по устранению дефектов | |
| по рабочему чертежу | допустимый без ремонта | ||||
| — | Обломы или трещины | Магнитный дефектоскоп, осмотр | — | — | Браковать |
| 1 | Износ отверстия под шейку коленчатого вала | Пробка 125,03 | 125^0,01 | 125,03 | Осталивание |
| 2 | Износ шпоночного паза b | Калибр 6,0 | 6 | 6,10 | Заварить электродуговым способом; фрезеровать шпоночный паз |
Разновидности коленвалов Камаз
За последние годы ассортимент коленвалов, которые выпускает kamaz, существенно расширился. Сейчас заводом выпускаются дизельные и экологически чистые газовые двигатели, которые отвечают европейским стандартам качества. Для каждого из двигателей есть несколько видов коленвалов.
Коленвалы от разных двигателей иногда являются взаимозаменяемыми, а иногда нет. На сегодняшний день компания Камаз не предоставляет четких инструкций по разновидностям коленвалов, отсюда у владельцев большегрузов обычно возникает путаница по поводу того, какой коленвал нужен именно для его марки каmaза. Для решения этой проблемы ниже представлено описание коленвалов:
- их особенности;
- отличия друг от друга;
- возможности использования с разностандартными моторами.
Коленвалы, отвечающие стандарту Евро-0
К моторам, созданным по стандарту Евро-0, можно отнести стандартные дизельные движки большегруза 740.10 и двигатели обновленной версии 7403.10, 7408. Для производства коленвалов для этих моторов используется сталь стандарта 42ХМФА, которая прошла специальную обработку хромом и молибденом, и покрыта алюминием. Закаливание материала производства происходит высокочастотными токами на глубину 3 миллиметра. коленвалы имеют специальные заглушки. Такая модель коленвалов сейчас снята с производства.
Коленвалы, работающие для стандарта Евро-1
К двигателям, созданным по этому стандарту, можно отнести движки большегруза серии 740.11-240 и -260. Конструкция коленвалов этой серии не предусматривает заглушек. Сделаны они из металла стандарта 42ХМФА. Закаливание металла, как и в предыдущей модели, происходит с помощью ТВЧ, масленичные каналы имеют косую конструкцию. коленвалы этой серии имеют только один вид строения. Также на моторы этого стандарта подходят запчасти от КАМАЗа 740.
Коленвалы двигателей стандарта Евро-2
Двигатели, которые отвечают стандарту Евро-2, имеют различные радиусы кривошипа. Именно поэтому виды коленвалов для различных радиусов имеют серьезные отличия.
Диаметр кривошипа двигателей Камазов составляет 60 мм (R65). На них устанавливаются 2 типа коленвалов, которые отличаются друг от друга видом присоединения маховика:
- маховик закрепляется на 8 отверстиях, тип болтов при этом М14;
- маховик закрепляется на 10 отверстиях, тип болтов при этом М16.
2 типа деталей не могут заменять друг друга.
Радиус кривошипа двигателей Камаза также может составлять (тип кривошипа можно посмотреть на своих деталях) 65 мм. Для них подходят коленвалы, в которых маховик крепится 10 болтами М16. Детали взаимозаменяемы, но есть отличия в способе упрочнения:
- закаливание с помощью ТВЧ;
- упрочнение азотированием.
Коленвалы для стандарта двигателей Евро-3
Двигатели, которые отвечают стандарту Евро-3, достаточно малочисленны. Радиус кривошипа этих двигателей составляет 65 мм. При этом крепление маховика может быть выполнено по стандартной схеме на 8 или 10 болтов. Изделие закаляется токами высокой частоты. Их можно заменить другими коленвалами стандарта Евро-2 (которые также прошли обработку ТВЧ).
Для всех коленвалов способ крепления маховика находится в зависимости от вида установленного сцепления в автомобиле. При классической комплектации используется крепление маховика на 8 болтах М14. На новых моделях комплектации используется соединение маховика на 10 болтов М16.
Блок цилиндров
На тщательно обработанную верхнюю плоскость блока цилиндров устанавливают головку блока, которая закрывает цилиндры сверху. В головке над цилиндрами выполнены углубления, образующие камеры сгорания. У двигателей жидкостного охлаждения в теле головки блока предусмотрена рубашка охлаждения, сообщающаяся с рубашкой охлаждения блока цилиндров. При верхнем расположении клапанов в головке имеются гнезда для них, впускные и выпускные каналы, отверстия с резьбой для установки свечей зажигания (у бензиновых двигателей) или форсунок (у дизелей), магистрали смазочной системы, крепежные и другие вспомогательные отверстия. Материалом для головки блока обычно служит алюминиевый сплав или чугун.
Плотное соединение блока цилиндров и головки блока обеспечивается с помощью болтов или шпилек с гайками. Для герметизации стыка с целью предотвращения утечки газов из цилиндров и охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения между блоком цилиндров и головкой блока устанавливается прокладка. Она обычно изготавливается из асбестового картона и облицовывается тонким стальным или медным листом. Иногда прокладку с обеих сторон натирают графитом для защиты от пригорания.
Нижняя часть картера, предохраняющая детали кривошипно-шатунного и других механизмов двигателя от загрязнения, обычно называется поддоном. В двигателях сравнительно малой мощности поддон служит также резервуаром для моторного масла. Поддон чаще всего выполняется литым или изготавливается из стального листа штамповкой. Для устранения подтекания масла между блок-картером и поддоном устанавливается прокладка (на двигателях небольшой мощности для уплотнения этого стыка часто используется герметик — «жидкая прокладка»).
Блок цилиндров
На тщательно обработанную верхнюю плоскость блока цилиндров устанавливают головку блока, которая закрывает цилиндры сверху. В головке над цилиндрами выполнены углубления, образующие камеры сгорания. У двигателей жидкостного охлаждения в теле головки блока предусмотрена рубашка охлаждения, сообщающаяся с рубашкой охлаждения блока цилиндров. При верхнем расположении клапанов в головке имеются гнезда для них, впускные и выпускные каналы, отверстия с резьбой для установки свечей зажигания (у бензиновых двигателей) или форсунок (у дизелей), магистрали смазочной системы, крепежные и другие вспомогательные отверстия. Материалом для головки блока обычно служит алюминиевый сплав или чугун.
Плотное соединение блока цилиндров и головки блока обеспечивается с помощью болтов или шпилек с гайками. Для герметизации стыка с целью предотвращения утечки газов из цилиндров и охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения между блоком цилиндров и головкой блока устанавливается прокладка. Она обычно изготавливается из асбестового картона и облицовывается тонким стальным или медным листом. Иногда прокладку с обеих сторон натирают графитом для защиты от пригорания.
Нижняя часть картера, предохраняющая детали кривошипно-шатунного и других механизмов двигателя от загрязнения, обычно называется поддоном. В двигателях сравнительно малой мощности поддон служит также резервуаром для моторного масла. Поддон чаще всего выполняется литым или изготавливается из стального листа штамповкой. Для устранения подтекания масла между блок-картером и поддоном устанавливается прокладка (на двигателях небольшой мощности для уплотнения этого стыка часто используется герметик — «жидкая прокладка»).
