Ce este un arbore cotit într-o mașină și cum funcționează

Arbore cotit într-o mașină

Un arbore cotit este o parte dintr-un motor auto condus de un grup de pistoane. Acesta transferă cuplul pe volan, care la rândul său roteste angrenajele de transmisie. În plus, rotația este transmisă la arbori de osie a roților motrice.

Toate mașinile sub capota cărora sunt instalate motoare de combustie internă, echipat cu un astfel de mecanism. Această piesă este creată special pentru marca motorului, nu pentru modelul auto. În timpul funcționării, arborele cotit este frecat împotriva caracteristicilor structurale ale motorului cu ardere internă în care este instalat. Prin urmare, atunci când îl înlocuiesc, minții acordă întotdeauna atenție dezvoltării elementelor de frecare și de ce a apărut.

Cum arată arborele cotit, unde se află și ce fel de defecțiuni există?

Istoria arborelui cotit

Ca produs independent, arborele cotit nu a apărut peste noapte. La început a apărut tehnologia manivelei, care a fost aplicată în diverse domenii ale agriculturii, precum și în industrie. De exemplu, manivelele acţionate manual au fost folosite încă din anii 202-220 d.Hr. (în timpul dinastiei Han).

O trăsătură distinctivă a unor astfel de produse a fost lipsa unei funcții de transformare a mișcărilor alternative în rotație sau invers. În Imperiul Roman (secolele II-VI d.Hr.) erau folosite diverse produse realizate în formă de manivelă. Unele triburi din centrul și nordul Spaniei (celtiberieni) foloseau mori de mână cu balamale, care funcționau pe principiul unei manivele.

În diferite țări, această tehnologie a fost îmbunătățită și utilizată în diferite dispozitive. Multe dintre ele au fost folosite în mecanismele de rotire a roților. În jurul secolului al XV-lea, industria textilă a început să folosească tamburi de manivelă pe care erau înfășurate țevi de fire.

Dar manivela singură nu asigură rotația. Prin urmare, trebuie combinat cu un alt element care ar asigura conversia mișcărilor alternative în rotație. Inginerul arab Al-Jazari (a trăit între 1136 și 1206) a inventat un arbore cotit cu drepturi depline, care, cu ajutorul bielelor, era capabil să efectueze astfel de transformări. A folosit acest mecanism în mașinile sale pentru a ridica apa.

Pe baza acestui dispozitiv au fost dezvoltate treptat diverse mecanisme. De exemplu, un contemporan al lui Leonardo da Vinci, Cornelis Corneliszun, a construit o fabrică de cherestea care era alimentată de o moară de vânt. În acesta, arborele cotit va îndeplini funcția opusă față de arborele cotit din motorul cu ardere internă. Sub influența vântului s-a rotit arborele care, cu ajutorul bielelor și manivelelor, transforma mișcările de rotație în mișcări alternative și mișca ferăstrăul.

Pe măsură ce industria s-a dezvoltat, arborii cotit au câștigat din ce în ce mai multă popularitate datorită versatilității lor. Cel mai eficient motor de până acum se bazează pe conversia mișcării alternative în mișcare de rotație, ceea ce este posibil datorită arborelui cotit.

Pentru ce este arborele cotit?

După cum știți, în majoritatea motoarelor cu ardere internă clasice (despre cum pot funcționa alte motoare cu ardere internă, citiți într-un alt articol) există un proces de conversie a mișcărilor alternative în mișcare de rotație. Blocul cilindric conține pistoane cu biele. Când un amestec de aer și combustibil intră în cilindru și este aprins de o scânteie, se eliberează multă energie. Gazele în expansiune împing pistonul către punctul mort inferior.

Toți cilindrii sunt montați pe tije de legătură, care la rândul lor sunt atașate la jantele bielei ale arborelui cotit. Datorită faptului că momentul declanșării tuturor cilindrilor este diferit, se exercită un efect uniform asupra mecanismului manivelei (frecvența vibrațiilor depinde de numărul de cilindri din motor). Acest lucru face ca arborele cotit să se rotească continuu. Mișcarea de rotație este apoi transmisă volantului și de la acesta prin ambreiaj la cutia de viteze și apoi la roțile motoare.

Deci, arborele cotit este conceput pentru a converti tot felul de mișcări. Această piesă este întotdeauna creată extrem de precis, deoarece curățenia de rotație a arborelui de intrare în cutia de viteze depinde de simetria și unghiul de înclinare calibrat cu precizie al manivelelor unul față de celălalt.

Materiale din care este fabricat arborele cotit

Pentru fabricarea arborilor cotiți se folosește oțel sau fier ductil. Motivul este că piesa este sub sarcină grea (cuplu ridicat). Prin urmare, această parte trebuie să aibă o rezistență și rigiditate ridicate.

Pentru fabricarea modificărilor din fontă, se utilizează turnarea, iar modificările din oțel sunt forjate. Pentru a da forma ideală, se folosesc strunguri, care sunt controlate de programe electronice. După ce produsul capătă forma dorită, este șlefuit și, pentru a-l face mai puternic, este prelucrat folosind temperaturi ridicate.

Structura arborelui cotit

Arborele cotit este instalat în partea inferioară a motorului direct deasupra soclului de ulei și constă din:

• jurnal principal - partea de susținere a piesei pe care este instalat rulmentul principal al carterului motor;
• jurnal de bielă - opritoare pentru tije de conectare;
• obraji - conectați toate jurnalele de bielă cu cele principale;
• piciorul - partea de ieșire a arborelui cotit, pe care este fixat scripetele mecanismului de distribuție a gazului (sincronizare);
• gamba - partea opusa a arborelui, de care este atașat volanul, care conduce angrenajele cutiei de viteze, demarorul este de asemenea conectat la acesta;
• contragreutăți - servesc la menținerea echilibrului în timpul mișcărilor reciproce ale grupului de pistoane și la eliberarea încărcării forței centrifuge.

Jurnalele principale sunt axa arborelui cotit, iar tijele de legătură sunt întotdeauna alternate în direcția opusă una de cealaltă. În aceste elemente se fac găuri pentru a furniza ulei rulmenților.

O manivelă a arborelui cotit este un ansamblu format din doi obraji și un jurnal de bielă.

Anterior, în mașini au fost instalate modificări prefabricate ale manivelelor. Toate motoarele de astăzi sunt echipate cu arbori cotiți dintr-o singură bucată. Sunt fabricate din oțel de înaltă rezistență prin forjare și apoi pornirea strungurilor. Opțiuni mai puțin costisitoare sunt făcute din fontă folosind turnarea.

Iată un exemplu de creare a arborelui cotit din oțel:

3 Arbore cotit de măcinare Proces complet automatizat

Pentru ce este un senzor arborele cotit?

DPKV este un senzor care determină poziția arborelui cotit la un anumit moment. Acest senzor este instalat întotdeauna în vehicule cu aprindere electronică. Citiți mai multe despre aprinderea electronică sau fără contact aici.

Pentru ca amestecul aer-combustibil să fie furnizat cilindrului la momentul potrivit și, de asemenea, să-l aprindă la timp, este necesar să se determine când fiecare cilindru efectuează cursa corespunzătoare. Semnalele de la senzor sunt utilizate în diferite sisteme electronice de control al vehiculului. Dacă această parte nu funcționează, unitatea de alimentare nu va putea porni.

Există trei tipuri de senzori:

• Inductiv (magnetic). În jurul senzorului se formează un câmp magnetic în care se încadrează punctul de sincronizare. Eticheta de sincronizare permite unității electronice de comandă să trimită impulsurile dorite către servomotoare.
• Senzor Hall. Are un principiu de funcționare similar, doar câmpul magnetic al senzorului este întrerupt de un ecran atașat la arbore.
• Optic. Un disc dințat este, de asemenea, utilizat pentru a sincroniza electronica și rotația arborelui cotit. Doar în locul unui câmp magnetic, se folosește un flux luminos, care cade pe receptor de la LED. Impulsul către ECU se formează în momentul întreruperii fluxului de lumină.

Pentru mai multe informații despre dispozitiv, principiul de funcționare și defecțiunile senzorului de poziție a arborelui cotit, citiți într-o recenzie separată.

Forma arborelui cotit

Forma arborelui cotit depinde de numărul și locația cilindrilor, ordinea lor de funcționare și cursele care sunt efectuate de grupul cilindru-piston. În funcție de acești factori, arborele cotit poate fi cu un număr diferit de jurnale ale bielei. Există motoare în care sarcina de la mai multe biele acționează asupra unui gât. Un exemplu de astfel de unități este un motor cu ardere internă în formă de V.

Această piesă trebuie fabricată astfel încât în ​​timpul rotației la viteze mari vibrațiile să fie minimizate cât mai mult posibil. Contragreutatea poate fi utilizată în funcție de numărul de biele și ordinea în care sunt generate semnalizările arborelui cotit, dar există și modificări fără aceste elemente.

Toate arborele cotit se împart în două categorii:

• Arborele cotit de sprijin complet. Numărul jurnalelor principale este mărit cu unul în comparație cu biela. Acest lucru se datorează faptului că pe părțile laterale ale fiecărui jurnal al bielei există suporturi, care servesc și ca axă a mecanismului manivelei. Acești arbori cotiți sunt utilizați cel mai frecvent deoarece producătorul poate folosi materiale ușoare, ceea ce afectează eficiența motorului.
• Arborii cotiți parțiali. În astfel de părți, jurnalele principale sunt mai mici decât biela. Astfel de piese sunt realizate din metale mai rezistente, astfel încât să nu se deformeze și să se rupă în timpul rotației. Cu toate acestea, acest design crește greutatea arborelui în sine. Practic, astfel de arbori cotiți au fost folosiți la motoarele cu turație redusă din secolul trecut.

Modificarea suportului complet sa dovedit a fi mai ușoară și mai fiabilă, prin urmare este utilizată în motoarele moderne cu ardere internă.

Cum funcționează un arbore cotit într-un motor auto

Pentru ce este un arbore cotit? Mișcarea mașinii este imposibilă fără ea. Piesa funcționează pe principiul rotirii pedalelor bicicletei. Doar motoarele auto folosesc mai multe tije de conectare.

Arborele cotit funcționează după cum urmează. Un amestec de aer-combustibil se aprinde în cilindrul motorului. Energia generată împinge pistonul afară. Aceasta pune în mișcare o tija de conectare conectată la manivela arborelui cotit. Această parte face o mișcare constantă de rotație în jurul axei arborelui cotit.

În acest moment, o altă parte, situată în partea opusă a axei, se deplasează în direcția opusă și coboară următorul piston în cilindru. Mișcările ciclice ale acestor elemente conduc la o rotație uniformă a arborelui cotit.

Deci mișcarea alternativă este transformată în mișcare rotativă. Cuplul este transmis scripetei de sincronizare. Funcționarea tuturor mecanismelor motorului depinde de rotirea arborelui cotit - pompa de apă, pompa de ulei, generatorul și alte accesorii.

În funcție de modificarea motorului, pot exista de la unu la 12 manivele (unul pe cilindru).

Pentru detalii despre principiul funcționării mecanismului manivelei și varietatea modificărilor acestora, consultați videoclipul:

Ungerea arborelui cotit și jurnalele tijei de conectare, principiul funcționării și caracteristicile diferitelor modele

Probleme și soluții potențiale ale arborelui cotit

Deși arborele cotit este fabricat dintr-un metal rezistent, acesta poate eșua din cauza stresului constant. Această parte este supusă unei solicitări mecanice din grupul de pistoane (uneori presiunea pe o manivelă poate ajunge la zece tone). În plus, în timpul funcționării motorului, temperatura din interiorul său crește la câteva sute de grade.

Iată câteva dintre motivele defalcării componentei mecanismului de manivelă.

Gâtul manivelei unei manivele

Uzura jurnalelor tijei de conectare este o defecțiune obișnuită, deoarece forța de frecare se formează în această unitate la presiune ridicată. Ca urmare a unor astfel de încărcări, pe metal apar lucrări care împiedică libera circulație a rulmenților. Din această cauză, arborele cotit se încălzește inegal și se poate deforma ulterior.

Ignorarea acestei probleme este plină de vibrații puternice nu numai în motor. Încălzirea mecanismului duce la distrugerea acestuia și, într-o reacție în lanț, la întregul motor.

Problema este rezolvată prin măcinarea jurnalelor tijei de conectare. În același timp, diametrul lor scade. Pentru ca dimensiunea acestor elemente să fie aceeași pe toate manivelele, această procedură trebuie efectuată exclusiv pe strunguri profesionale.

Întrucât după procedură, lacunele tehnice ale piesei devin mai mari, după prelucrare este instalată o inserție specială pentru a compensa spațiul format.

Confiscarea se produce din cauza nivelului scăzut de ulei din carterul motorului. De asemenea, calitatea lubrifiantului afectează apariția unei defecțiuni. Dacă uleiul nu este schimbat la timp, acesta se îngroașă, din care pompa de ulei nu este capabilă să creeze presiunea necesară în sistem. Întreținerea la timp va permite mecanismului manivelei să funcționeze mult timp.

Tăiatul cu cheie

Cheia cu manivelă permite transferul cuplului de la ax la scripete de antrenare. Aceste două elemente sunt echipate cu caneluri în care este introdusă o pană specială. Datorită materialelor de înaltă calitate și a sarcinii grele, această parte poate fi întreruptă în cazuri rare (de exemplu, atunci când motorul este blocat).

Dacă canelurile scripetei și KShM nu sunt rupte, atunci înlocuiți pur și simplu această cheie. În motoarele mai vechi, este posibil ca această procedură să nu aducă rezultatul dorit din cauza unei reacții de întârziere în conexiune. Prin urmare, singura cale de ieșire a situației este înlocuirea acestor părți cu altele noi.

Uzura gaurilor de flans

O flanșă cu mai multe orificii pentru conectarea unei volane este atașată la gamba arborelui cotit. În timp, aceste cuiburi se pot rupe. Astfel de defecte sunt clasificate ca uzură de oboseală.

Ca urmare a funcționării mecanismului sub sarcini grele, se formează micro-fisuri în părți metalice, datorită cărora se formează depresiuni simple sau de grup pe articulații.

Defecțiunea este eliminată prin orificiile de înălțare pentru un diametru mai mare al șuruburilor. Această manipulare trebuie efectuată atât cu flanșa, cât și cu volanta.

Scurgerea din garnitura de ulei

Pe jurnalele principale sunt instalate două garnituri de ulei (una pe fiecare parte). Acestea împiedică scurgerile de ulei de sub rulmenții principali. Dacă grăsimea se urcă pe curele de distribuție, aceasta le va reduce semnificativ viața.

Scurgerile de garnitură de ulei pot apărea din următoarele motive.

1. Vibrația arborelui cotit. În acest caz, interiorul cutiei de umplutură se uzează și nu se potrivește perfect pe gât.
2. Perioada lungă de oprire la frig. Dacă mașina este lăsată afară mult timp, sigiliul de ulei se usucă și își pierde elasticitatea. Și din cauza înghețului, se îndură.
3. Calitatea materialului. Piesele bugetare au întotdeauna o viață de muncă scăzută.
4. Eroare de instalare. Majoritatea mecanicilor se vor instala cu un ciocan, împingând cu grijă garnitura de ulei pe ax. Pentru ca piesa să funcționeze mai mult, producătorul recomandă utilizarea unui instrument conceput pentru această procedură (un dorn pentru rulmenți și garnituri).

Cel mai adesea, garniturile de ulei se uzează în același timp. Cu toate acestea, în cazul în care este necesar să se înlocuiască doar una, a doua ar trebui, de asemenea, schimbată.

Defecțiune a senzorului arborelui cotit

Acest senzor electromagnetic este instalat pe motor pentru a sincroniza funcționarea injectorului și a sistemului de aprindere. Dacă este defect, motorul nu poate fi pornit.

Senzorul arborelui cotit detectează poziția manivelelor la centrul mort al primului cilindru. Pe baza acestui parametru, unitatea de control electronic a vehiculului determină momentul injecției de combustibil în fiecare cilindru și furnizarea unei scântei. Până la primirea unui impuls de la senzor, nu se generează o scânteie.

Dacă acest senzor nu reușește, problema este rezolvată înlocuindu-l. Numai modelul care a fost dezvoltat pentru acest tip de motor ar trebui să fie selectat, altfel parametrii poziției arborelui cotit nu vor corespunde realității, iar motorul cu ardere internă nu va funcționa corect.

Serviciu arbore cotit

Nu există piese în mașină care să nu necesite inspecție periodică, întreținere sau înlocuire. Același lucru este valabil și pentru arborii cotiți. Deoarece această piesă este în mod constant sub sarcină grea, se uzează (acest lucru se întâmplă mai ales rapid dacă motorul este adesea înfometat cu ulei).

Pentru a verifica starea arborelui cotit, acesta trebuie scos din bloc.

Arborele cotit este îndepărtat în următoarea ordine:

• Mai întâi trebuie să scurgeți uleiul;
• Apoi, trebuie să scoateți motorul din mașină, apoi toate elementele sale sunt deconectate de la acesta;
• Corpul motorului cu ardere internă este răsturnat cu paletul;
• În procesul de demontare a montajului arborelui cotit, este necesar să ne amintim de locația capacelor principale ale lagărului - acestea sunt diferite;
• Capacele suportului sau ale lagărelor principale sunt demontate;
• Inelul O din spate este îndepărtat și piesa este îndepărtată din corp;
• Toate lagărele principale sunt îndepărtate.

Apoi, verificăm arborele cotit - în ce stare este.

Reparația și costul unui arbore cotit deteriorat

Arborele cotit este o piesă extrem de dificil de reparat. Motivul este că această piesă funcționează la turații mari sub sarcini mari. Prin urmare, această piesă trebuie să aibă o geometrie perfectă. Acest lucru poate fi realizat doar folosind echipamente de înaltă precizie.

Dacă arborele cotit trebuie să fie șlefuit din cauza apariției unor zgârieturi și a altor deteriorări, această lucrare trebuie efectuată de un tehnician profesionist folosind echipamente speciale. Pentru a restabili un arbore cotit uzat, pe lângă șlefuire, are nevoie de:

• Curățarea canalelor;
• Înlocuirea rulmenților;
• Tratament termic;
• Balansare.

Desigur, o astfel de muncă poate fi efectuată numai de specialiști cu înaltă calificare și vor lua o mulțime de bani pentru aceasta (lucrarea este efectuată cu echipamente scumpe). Dar acesta este doar vârful aisbergului. Înainte ca comandantul să înceapă să repare arborele cotit, acesta trebuie scos din motor și apoi instalat corect pe loc. Și aceasta este o risipă suplimentară din munca unui îngrijitor.

Costul tuturor acestor lucrări depinde de prețul maestrului. Acest lucru trebuie clarificat în zona în care se desfășoară astfel de lucrări.

Nu are sens să reparați numai arborele cotit la dezasamblarea completă a motorului, deci este mai bine să combinați imediat această procedură cu revizuirea motorului cu ardere internă. În unele cazuri, este mai ușor să cumpărați un motor de contract (import din altă țară nu sub capota unei mașini și fără o alergare pe teritoriul acestei țări) și să îl instalați în locul celui vechi.

Algoritm pentru verificarea arborelui cotit:

Pentru a determina starea unei piese, aceasta trebuie clătită cu benzină pentru a îndepărta uleiul rezidual de pe suprafață și din canalele de ulei. După spălare, piesa este spălată cu un compresor.

Mai mult, verificarea se efectuează în următoarea succesiune:

• Se efectuează o inspecție a piesei: nu există așchii, zgârieturi sau fisuri pe ea și se determină, de asemenea, cât este uzată.
• Toate pasajele de ulei sunt purjate și purjate pentru a identifica posibilele blocaje.
• Dacă se găsesc zgârieturi și zgârieturi pe jantele bielei, piesa este supusă șlefuirii și lustruirii ulterioare.
• Dacă se constată deteriorarea lagărelor principale, acestea trebuie înlocuite cu altele noi.
• Se efectuează o inspecție vizuală a volantului. Dacă are deteriorări mecanice, piesa este schimbată.
• Rulmentul montat pe deget este examinat. În caz de defecte, piesa este presată și una nouă este apăsată.
• Etanșarea uleiului capacului arborelui cu came este verificată. Dacă autoturismul are un kilometraj ridicat, atunci sigiliul de ulei trebuie înlocuit.
• Etanșarea din spatele arborelui cotit este înlocuită.
• Toate garniturile de cauciuc sunt verificate și, dacă este necesar, înlocuite.

După inspecție și întreținere corespunzătoare, piesa este readusă la locul său și motorul este asamblat în ordine inversă. După finalizarea procedurii, arborele cotit ar trebui să se rotească lin, fără eforturi mari sau sacadări.

Rectificarea arborelui cotit

Indiferent de ce material este fabricat arborele cotit, mai devreme sau mai târziu se formează pe el o prelucrare. În primele etape de uzură, pentru a prelungi durata de viață a unei piese, aceasta este măcinată. Deoarece arborele cotit este o parte care trebuie să fie perfect modelată, procesul de șlefuire și lustruire trebuie să fie realizat de un strunjitor înțelegător și experimentat.

El va face toată munca de unul singur. Doar cumpărarea rulmenților de bielă de reparație (sunt mai groși decât cei din fabrică) depinde de proprietarul mașinii. Piesele de reparație diferă în grosime și există dimensiuni 1,2 și 3. În funcție de câte ori arborele cotit a fost măcinat sau de gradul de uzură al acestuia, sunt achiziționate piesele corespunzătoare.

Pentru mai multe detalii despre funcția DPKV și diagnosticarea defecțiunilor sale, consultați videoclipul:

Senzori arbore cotit și arbore cu came: principiul funcționării, defecțiuni și metode de diagnostic. Partea 11

Video pe tema

În plus, vizionați un videoclip despre cum este restaurat arborele cotit:

Refacerea fustelor arborelui cotit prin suprafață

Întrebări și răspunsuri:

Unde este arborele cotit? Această piesă se află în carcasa motorului sub blocul cilindrilor. Bielele cu pistoane pe partea opusă sunt atașate la gâturile mecanismului manivelei.

Care este un alt nume pentru arborele cotit? Arborele cotit este un nume prescurtat. Numele complet al piesei este arborele cotit. Are o formă complexă, ale cărei elemente integrale sunt așa-numiții genunchi. Un alt nume este genunchiul.

Ce conduce arborele cotit? Arborele cotit este conectat la volanta de unde este transmis cuplul. Această parte este concepută pentru a converti mișcările alternative în mișcări de rotație. Arborele cotit este acționat de acționarea alternativă a pistonilor. Amestecul de aer / combustibil se aprinde în cilindru și deplasează pistonul conectat la manivela arborelui cotit. Datorită faptului că aceleași procese au loc în cilindrii adiacenți, arborele cotit începe să se rotească.