Коленчатый вал - это один из самых дорогостоящих и весомых элементов в конструкции автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Его основной задачей является преобразовывать возвратно-поступательные движения поршневой системы непосредственно в крутящий момент. На коленчатый вал поступают периодические нагрузки переменного характера относительно от сил давления газов и сил инерции, которые вращают и двигают массы.
Коленчатый вал представлен в виде целого конструктивного элемента, из-за чего его будет правильным называть именно “деталью” . Изготавливают автомобильный вал при помощи ковки, либо чугуна методом литья. На двигателях дизельного плана, а также на турбированных двигателях ставятся наиболее прочные коленвалы из стали.
По своей конструкции автомобильный коленчатый вал объединяет некоторые коренные и шатунные шейки, которые соединены между собой при помощи щек. Как правило, коренных шеек всегда на одну больше. Коленвал с такой компоновкой принято называть “полноопорным” . У коренных шеек диаметр немного больше, чем у шатунных. В противоположном направлении относительно шатунной шейки продолжением является противовес, в задачу которого входит уравновешивать массу поршневой и шатуном, этим он придает обеспечение плавной работы автомобильного двигателя.
Колено - это шатунная шейка, которая расположена между двумя щеками. Расположены колена исходя из того, сколько их, в каком порядке работают цилиндры, а также какой тактности приходится двигатель. От положения колен зависит уравновешенность двигателя, минимальное крутильное колебание, изгибающий момент и равномерность в воспламенении.
Шатунная шейка предназначена для опорной поверхности относительно конкретного шатуна. У коленчатого вала от V-образного двигателя стоят удлиненные шатунные шейки, на них расположены два шатуна правого и левого рядов цилиндра. Однако у некоторых V-образных двигателях соединенные шатунные шейки, по отношению друг к другу, сдвинуты на 18 градусов, этим самым обеспечивая равномерность в воспламенении. Такая технология называется “Split-pin”.
По самой конструкции коленвала более нагруженным местом считается переход от шатунной, либо коренной шейки к щеке. Для того, чтобы понизить концентрацию напряжения, такой переход от шейки к щеке делается с радиусом закругления, который называется “галтель”. Основная задача галтелей – это увеличивать длину коленвала. Чтобы уменьшить длину, применяют галтели с небольшим углублением в щеку, либо в шейку.
При помощи подшипников скольжения обеспечивается вращение шатунов в шатунных шейках, а коленвала – в опорах. Подшипники используются в виде разъемных тонкостенных вкладышей, изготовленных из стальной ленты, и с присутствующим антифрикционным слоем. Выступ возле шейки не дает проворачиваться вкладышам, он фиксируется в опоре. Для того, чтобы предотвратить осевые перемещения коленвала, применяется упорный подшипник скольжения, установленный на крайнюю, либо среднюю коренную шейку.