Čo je to kľukový hriadeľ v automobile a ako funguje

Kľukový hriadeľ v aute

Kľukový hriadeľ je časť v motore automobilu, ktorá je poháňaná piestovou skupinou. Prenáša krútiaci moment na zotrvačník, ktorý zase otáča prevodové stupne. Ďalej sa rotácia prenáša na hriadele hnacích kolies.

Všetky autá, pod kapotou ktorých sú nainštalované spaľovacie motory, vybavené takýmto mechanizmom. Táto časť je vytvorená špeciálne pre značku motora, nie pre model automobilu. Počas prevádzky sa kľukový hriadeľ trie o konštrukčné prvky spaľovacieho motora, v ktorom je namontovaný. Pri jeho výmene preto pozorovatelia vždy venujú pozornosť vývoju trecích prvkov a tomu, prečo sa objavil.

Ako vyzerá kľukový hriadeľ, kde je umiestnený a aké sú poruchy?

História kľukového hriadeľa

Ako samostatný produkt sa kľukový hriadeľ neobjavil zo dňa na deň. Na začiatku sa objavila kľuková technika, ktorá sa uplatnila v rôznych oblastiach poľnohospodárstva, ale aj priemyslu. Napríklad ručne ovládané kľuky sa používali už v rokoch 202-220 nášho letopočtu. (za dynastie Han).

Charakteristickým znakom takýchto výrobkov bola absencia funkcie na premenu vratných pohybov na rotačné alebo naopak. V Rímskej ríši (II-VI storočia nášho letopočtu) sa používali rôzne výrobky vyrobené v tvare kľuky. Niektoré kmene stredného a severného Španielska (Celtiberians) používali kĺbové ručné mlyny, ktoré fungovali na princípe kľuky.

V rôznych krajinách bola táto technológia vylepšená a používaná v rôznych zariadeniach. Mnohé z nich boli použité v mechanizmoch otáčania kolies. Okolo 15. storočia sa v textilnom priemysle začalo používať kľukové bubny, na ktoré sa navíjali pradienka priadze.

Ale samotná kľuka rotáciu nezabezpečuje. Preto ho treba skombinovať s ďalším prvkom, ktorý by zabezpečil premenu vratných pohybov na rotáciu. Arabský inžinier Al-Jazari (žil v rokoch 1136 až 1206) vynašiel plnohodnotný kľukový hriadeľ, ktorý bol pomocou ojníc schopný vykonávať takéto premeny. Tento mechanizmus používal vo svojich strojoch na zvyšovanie vody.

Na základe tohto zariadenia sa postupne vyvíjali rôzne mechanizmy. Napríklad súčasník Leonarda da Vinciho Cornelis Corneliszun postavil pílu, ktorá bola poháňaná veterným mlynom. V ňom bude kľukový hriadeľ vykonávať opačnú funkciu v porovnaní s kľukovým hriadeľom v spaľovacom motore. Vplyvom vetra sa otáčal hriadeľ, ktorý pomocou ojníc a kľúk premieňal rotačné pohyby na pohyby vratné a hýbal pílou.

S rozvojom priemyslu si kľukové hriadele získavali čoraz väčšiu obľubu vďaka svojej všestrannosti. Doposiaľ najúčinnejší motor je založený na premene vratného pohybu na rotačný pohyb, ktorý je možný vďaka kľukovému hriadeľu.

Na čo slúži kľukový hriadeľ?

Ako viete, vo väčšine klasických spaľovacích motorov (o tom, ako môžu fungovať ostatné spaľovacie motory, si prečítajte v inom článku) existuje proces premeny vratných pohybov na rotačný pohyb. V bloku valcov sú inštalované piesty s ojnicami. Keď zmes vzduchu a paliva vstúpi do valca a je zapálená iskrou, uvoľní sa veľa energie. Expanzné plyny tlačia piest smerom k spodnej úvrati.

Všetky valce sú namontované na ojniciach, ktoré sú zase pripevnené k čapom ojnice kľukového hriadeľa. Vzhľadom na to, že moment spustenia všetkých valcov je odlišný, na kľukový mechanizmus pôsobí rovnomerný účinok (frekvencia vibrácií závisí od počtu valcov v motore). To spôsobuje, že sa kľukový hriadeľ nepretržite otáča. Rotačný pohyb sa potom prenáša na zotrvačník a z neho cez spojku na prevodovku a potom na hnacie kolesá.

Kľukový hriadeľ je teda navrhnutý tak, aby prevádzal všetky druhy pohybov. Táto časť je vždy vytvorená veľmi presne, pretože čistota otáčania vstupného hriadeľa v prevodovke závisí od symetrie a presne kalibrovaného vzájomného uhla sklonu kľúk.

Materiály, z ktorých je vyrobený kľukový hriadeľ

Na výrobu kľukových hriadeľov sa používa oceľ alebo tvárna liatina. Dôvodom je, že časť je pod veľkým zaťažením (vysoký krútiaci moment). Preto musí mať táto časť vysokú pevnosť a tuhosť.

Na výrobu liatinových úprav sa používa odliatok a oceľové úpravy sú kované. Na dosiahnutie ideálneho tvaru sa používajú sústruhy, ktoré sú ovládané elektronickými programami. Potom, čo výrobok získa požadovaný tvar, je brúsený a aby bol silnejší, spracováva sa pri vysokých teplotách.

Konštrukcia kľukového hriadeľa

Kľukový hriadeľ je namontovaný v spodnej časti motora priamo nad olejovou vanou a skladá sa z:

• hlavný čap - nosná časť časti, na ktorej je inštalované hlavné ložisko kľukovej skrine motora;
• ojničný čap - zarážky pre ojnice;
• líca - spojte všetky čapy ojníc s hlavnými;
• špička - výstupná časť kľukového hriadeľa, na ktorej je upevnená kladka pohonu mechanizmu rozvodu plynu (časovanie);
• stopka - opačná časť hriadeľa, ku ktorej je pripevnený zotrvačník, ktorý poháňa ozubené kolesá prevodovky, je k nej pripojený aj štartér;
• protizávažia - slúžia na udržanie rovnováhy pri vratných pohyboch skupiny piestov a odstránenie zaťaženia odstredivou silou.

Hlavnými čapmi sú os kľukového hriadeľa a ojnice sa vždy striedavo posúvajú v opačnom smere od seba. V týchto prvkoch sú vyrobené otvory na prívod oleja do ložísk.

Kľuka kľukového hriadeľa je zostava pozostávajúca z dvoch líc a jedného čapu ojnice.

Predtým sa do automobilov montovali prefabrikované úpravy kľúk. Všetky motory sú dnes vybavené jednodielnymi kľukovými hriadeľmi. Vyrábajú sa z vysokopevnostnej ocele kovaním a následným sústružením. Menej nákladné možnosti sú vyrobené z liatiny pomocou odlievania.

Tu je príklad vytvorenia oceľového kľukového hriadeľa:

3 Brúsenie kľukového hriadeľa Plne automatizovaný proces

Na čo slúži snímač kľukového hriadeľa?

DPKV je snímač, ktorý určuje polohu kľukového hriadeľa v určitom okamihu. Tento senzor je vždy nainštalovaný vo vozidlách s elektronickým zapaľovaním. Prečítajte si viac o elektronickom alebo bezkontaktnom zapaľovaní tu.

Aby bola zmes vzduchu a paliva dodaná do valca v správnom čase a tiež aby sa včas zapálila, je potrebné určiť, kedy každý valec vykonáva príslušný zdvih. Signály zo senzora sa používajú v rôznych elektronických riadiacich systémoch vozidiel. Ak táto časť nefunguje, pohonná jednotka sa nebude môcť spustiť.

Existujú tri typy senzorov:

• Indukčný (magnetický). Okolo senzora sa vytvorí magnetické pole, do ktorého spadá synchronizačný bod. Časovací štítok umožňuje elektronickej riadiacej jednotke odoslať požadované impulzy do pohonov.
• Hallov senzor. Má podobný princíp činnosti, iba magnetické pole snímača je prerušené obrazovkou pripevnenou k hriadeľu.
• Optická. Ozubený kotúč sa používa aj na synchronizáciu elektroniky a otáčanie kľukového hriadeľa. Len namiesto magnetického poľa sa používa svetelný tok, ktorý dopadá na prijímač z LED diódy. Impulz smerujúci k ECU sa vytvorí v okamihu prerušenia svetelného toku.

Viac informácií o zariadení, princípe činnosti a poruchách snímača polohy kľukového hriadeľa nájdete v článku v samostatnej recenzii.

Tvar kľukového hriadeľa

Tvar kľukového hriadeľa závisí od počtu a umiestnenia valcov, ich poradia činnosti a zdvihov, ktoré skupina valcov-piestov vykonáva. V závislosti od týchto faktorov môže byť kľukový hriadeľ s iným počtom čapov ojnice. Existujú motory, v ktorých zaťaženie z niekoľkých spojovacích tyčí pôsobí na jeden krk. Príkladom takýchto jednotiek je spaľovací motor v tvare písmena V.

Táto časť by mala byť vyrobená tak, aby sa pri rotácii pri vysokých rýchlostiach čo najviac minimalizovali vibrácie. Protizávažia sa dajú použiť v závislosti od počtu ojníc a poradia, v akom sa vytvárajú svetlice kľukového hriadeľa, existujú však aj modifikácie bez týchto prvkov.

Všetky kľukové hriadele spadajú do dvoch kategórií:

• Kľukové hriadele s plnou oporou. Počet hlavných časopisov sa v porovnaní s ojnicou zvyšuje o jeden. To je spôsobené tým, že na stranách každého čapu ojnice sú podpery, ktoré slúžia aj ako os kľukového mechanizmu. Tieto kľukové hriadele sa používajú najčastejšie, pretože výrobca môže použiť ľahký materiál, ktorý ovplyvňuje účinnosť motora.
• Čiastočné ložiskové kľukové hriadele. V takýchto častiach je menej hlavných časopisov ako kľukových. Takéto časti sú vyrobené z odolnejších kovov, aby sa pri rotácii nedeformovali a nelámali. Táto konštrukcia však zvyšuje hmotnosť samotného hriadeľa. Takéto kľukové hriadele sa v zásade používali v nízkootáčkových motoroch minulého storočia.

Úprava s plnou podporou sa ukázala byť ľahšia a spoľahlivejšia, preto sa používa v moderných spaľovacích motoroch.

Ako funguje kľukový hriadeľ v motore automobilu

Na čo slúži kľukový hriadeľ? Bez neho je pohyb automobilu nemožný. Časť pracuje na princípe otáčania pedálov bicykla. Iba ojazdené motory používajú viac ojníc.

Kľukový hriadeľ pracuje nasledovne. Vo valci motora sa vznieti zmes vzduchu a paliva. Vytvorená energia vytlačí piest von. Toto uvedie do pohybu ojnicu spojenú s kľukou kľukového hriadeľa. Táto časť vykonáva konštantný rotačný pohyb okolo osi kľukového hriadeľa.

V tomto okamihu sa iná časť umiestnená na opačnej časti osi pohybuje opačným smerom a spúšťa ďalší piest do valca. Cyklické pohyby týchto prvkov vedú k rovnomernému otáčaniu kľukového hriadeľa.

Takto sa vratný pohyb prevádza na rotačný pohyb. Krútiaci moment sa prenáša na rozvodovú kladku. Fungovanie všetkých mechanizmov motora závisí od otáčania kľukového hriadeľa - vodného čerpadla, olejového čerpadla, generátora a ďalších prídavných zariadení.

V závislosti od úpravy motora môže byť k dispozícii od jednej do 12 kľukov (jedna na valec).

Podrobnosti o princípe fungovania kľukového mechanizmu a rozmanitosti ich úprav nájdete na videu:

Mazanie kľukového hriadeľa a čapov ojnice, princíp činnosti a vlastnosti rôznych konštrukcií

Možné problémy a riešenia s kľukovým hriadeľom

Aj keď je kľukový hriadeľ vyrobený z odolného kovu, môže kvôli neustálemu namáhaniu zlyhať. Táto časť je vystavená mechanickému namáhaniu zo skupiny piestov (niekedy môže tlak na jednu kľuku dosiahnuť až desať ton). Okrem toho počas prevádzky motora teplota v ňom stúpa na niekoľko stoviek stupňov.

Tu sú niektoré z dôvodov zlyhania súčasti kľukového mechanizmu.

Tyran kľukových krkov kľuky

Opotrebenie čapov ojnice je častou poruchou, pretože v tejto jednotke sa vytvára trecia sila pri vysokom tlaku. V dôsledku takýchto bremien sa na kov objavia prvky, ktoré bránia voľnému pohybu ložísk. Z tohto dôvodu sa kľukový hriadeľ zahrieva nerovnomerne a môže sa následne deformovať.

Ignorovanie tohto problému je spojené nielen so silnými vibráciami motora. Prehriatie mechanizmu vedie k jeho zničeniu a pri reťazovej reakcii aj celý motor.

Problém je vyriešený brúsením čapov ojnice. Zároveň sa zmenšuje ich priemer. Aby sa zabezpečilo, že veľkosť týchto prvkov je na všetkých kľukoch rovnaká, mal by sa tento postup vykonávať výlučne na profesionálnych sústruhoch.

Pretože po ukončení procedúry sa technické medzery častí zväčšujú, po spracovaní sa na ne nainštaluje špeciálna vložka, aby sa vyrovnal výsledný priestor.

K záchvatu dochádza v dôsledku nízkej hladiny oleja v kľukovej skrini motora. Kvalita maziva tiež ovplyvňuje výskyt poruchy. Ak sa olej včas nevymení, zhustne, z čoho olejové čerpadlo nie je schopné vytvárať požadovaný tlak v systéme. Včasná údržba umožní, aby kľukový mechanizmus pracoval dlho.

Strih kľúča kľukou

Kľúčom kľuky sa dá preniesť krútiaci moment z hriadeľa na hnaciu kladku. Tieto dva prvky sú vybavené drážkami, do ktorých je vložený špeciálny klin. Kvôli nekvalitnému materiálu a veľkému zaťaženiu môže byť táto časť v zriedkavých prípadoch odrezaná (napríklad pri zaseknutom motore).

Ak drážky remenice a KShM nie sú zlomené, jednoducho tento kľúč vymeňte. U starších motorov nemusí tento postup priniesť požadovaný výsledok z dôvodu vôle v pripojení. Jediným východiskom zo situácie je preto nahradenie týchto častí novými.

Opotrebenie prírubového otvoru

Na drieku kľukového hriadeľa je pripevnená príruba s niekoľkými otvormi na pripojenie zotrvačníka. Postupom času sa tieto hniezda môžu lámať. Takéto poruchy sa kategorizujú ako únavové opotrebenie.

V dôsledku činnosti mechanizmu pri veľkom zaťažení sa v kovových častiach vytvárajú mikrotrhliny, vďaka ktorým sa na kĺboch ​​vytvárajú jednoduché alebo skupinové priehlbiny.

Porucha je eliminovaná vystružovaním otvorov pre väčší priemer skrutiek. Táto manipulácia by sa mala vykonávať s prírubou aj so zotrvačníkom.

Únik spod olejového tesnenia

Na hlavných čapoch sú namontované dve olejové tesnenia (jedno na každej strane). Zabraňujú úniku oleja spod hlavných ložísk. Ak sa tuk dostane na ozubené remene, výrazne sa zníži ich životnosť.

Netesnosti olejového tesnenia sa môžu objaviť z nasledujúcich dôvodov.

1. Vibrácie kľukového hriadeľa. V takom prípade sa vnútorná strana upchávky opotrebuje a neprilieha tesne ku krku.
2. Dlhá odstávka v chlade. Ak stroj stojí dlhšiu dobu vonku, olejové tesnenie vysuší a stratí svoju pružnosť. A kvôli mrazu dabuje.
3. Kvalita materiálu. Rozpočtové diely majú vždy nízku životnosť.
4. Chyba pri inštalácii. Väčšina mechanikov bude inštalovať pomocou kladiva, pričom jemne utlačí olejové tesnenie na hriadeľ. Aby diel dlhšie fungoval, odporúča výrobca použiť nástroj určený na tento postup (tŕň pre ložiská a tesnenia).

Najčastejšie sa súčasne opotrebovávajú olejové tesnenia. Ak je však potrebné vymeniť iba jeden, mal by sa zmeniť aj druhý.

Porucha snímača kľukového hriadeľa

Tento elektromagnetický snímač je nainštalovaný na motore na synchronizáciu činnosti vstrekovača a systému zapaľovania. Ak je chybný, motor nie je možné naštartovať.

Snímač kľukového hriadeľa deteguje polohu kľukov v mŕtvom bode prvého valca. Na základe tohto parametra určuje elektronická riadiaca jednotka vozidla okamih vstrekovania paliva do každého valca a prívod iskry. Pokiaľ nie je zo snímača prijatý impulz, iskra sa negeneruje.

Ak tento snímač zlyhá, problém sa vyrieši jeho výmenou. Mal by sa zvoliť iba model, ktorý bol vyvinutý pre tento typ motora, inak parametre polohy kľukového hriadeľa nebudú zodpovedať realite a spaľovací motor nebude fungovať správne.

Servis kľukového hriadeľa

V aute nie sú žiadne diely, ktoré by nevyžadovali pravidelnú kontrolu, údržbu alebo výmenu. To isté platí pre kľukové hriadele. Pretože je táto časť neustále pod veľkým zaťažením, opotrebováva sa (to sa stáva obzvlášť rýchlo, ak v motore často dochádza k hladovaniu oleja).

Ak chcete skontrolovať stav kľukového hriadeľa, musí byť odstránený z bloku.

Kľukový hriadeľ je odstránený v nasledujúcom poradí:

• Najprv musíte vypustiť olej;
• Ďalej musíte vybrať motor z auta a potom z neho odpojiť všetky jeho prvky;
• Telo spaľovacieho motora je s paletou otočené hore nohami;
• V procese demontáže držiaka kľukového hriadeľa je potrebné pamätať na umiestnenie krytov hlavných ložísk - sú odlišné;
• Kryty podpery alebo hlavných ložísk sú demontované;
• Zadný o-krúžok sa odstráni a časť sa odstráni z tela;
• Všetky hlavné ložiská sú odstránené.

Ďalej skontrolujeme kľukový hriadeľ - v akom je stave.

Oprava a cena poškodeného kľukového hriadeľa

Kľukový hriadeľ je mimoriadne náročný diel na opravu. Dôvodom je, že táto časť pracuje pri vysokých otáčkach pri veľkom zaťažení. Preto musí mať táto časť dokonalú geometriu. To sa dá dosiahnuť iba použitím vysoko presných zariadení.

Ak je potrebné brúsiť kľukový hriadeľ z dôvodu výskytu ryhovania a iného poškodenia, túto prácu musí vykonať profesionálny technik pomocou špeciálneho vybavenia. Na obnovenie opotrebovaného kľukového hriadeľa okrem brúsenia potrebuje:

• Čistenie kanálov;
• Výmena ložísk;
• Tepelné spracovanie;
• Vyvažovanie.

Prirodzene, takúto prácu môžu vykonávať iba vysokokvalifikovaní odborníci a za to si budú vyžadovať veľa peňazí (práca sa vykonáva na drahých zariadeniach). Ale toto je len špička ľadovca. Predtým, ako majster začne opravovať kľukový hriadeľ, musí byť odstránený z motora a potom správne nainštalovaný na miesto. A to je ďalší odpad na práci opatrovateľa.

Náklady na všetky tieto práce závisia od ceny majstra. Toto je potrebné objasniť v oblasti, kde sa takéto práce vykonávajú.

Pri úplnej demontáži motora nemá zmysel opravovať iba kľukový hriadeľ, preto je lepšie tento postup ihneď spojiť s generálnou opravou spaľovacieho motora. V niektorých prípadoch je jednoduchšie kúpiť zmluvný motor (dovezený z inej krajiny nie pod kapotou auta a bez prejazdu územím tejto krajiny) a nainštalovať ho namiesto starého.

Algoritmus na kontrolu kľukového hriadeľa:

Aby sa určil stav súčiastky, musí byť prepláchnutá benzínom, aby sa odstránil zvyškový olej z povrchu a z olejových kanálov. Po prepláchnutí sa časť prepláchne kompresorom.

Kontrola sa ďalej vykonáva v nasledujúcom poradí:

• Vykonáva sa kontrola súčiastky: nie sú na nej žiadne triesky, škrabance ani praskliny a tiež sa určuje, ako veľmi je opotrebovaná.
• Všetky olejové kanály sú vyčistené a vyčistené, aby sa identifikovali možné blokády.
• Ak sa na čapoch ojnice objavia škrabance a škrabance, diel sa podrobí brúseniu a následnému lešteniu.
• Ak sa zistí poškodenie hlavných ložísk, musia byť vymenené za nové.
• Vykonáva sa vizuálna kontrola zotrvačníka. Ak je mechanicky poškodený, diel sa zmení.
• Ložisko namontované na špičke sa preskúma. V prípade chýb sa diel vytlačí a vtlačí sa nový.
• Je skontrolované olejové tesnenie krytu vačkového hriadeľa. Ak má auto vysoký kilometrový výkon, musí byť vymenené olejové tesnenie.
• Vymeňuje sa tesnenie na zadnej strane kľukového hriadeľa.
• Všetky gumové tesnenia sú skontrolované a v prípade potreby vymenené.

Po kontrole a správnej údržbe sa diel vráti na svoje miesto a motor sa zmontuje v opačnom poradí. Po dokončení postupu by sa kľukový hriadeľ mal otáčať hladko, bez veľkého úsilia alebo trhania.

Brúsenie kľukového hriadeľa

Bez ohľadu na to, z akého materiálu je kľukový hriadeľ vyrobený, skôr alebo neskôr sa na ňom vytvorí vypracovanie. V najskorších fázach opotrebovania, aby sa predĺžila životnosť časti, je brúsená. Pretože je kľukový hriadeľ súčasťou, ktorú je potrebné dokonale tvarovať, proces brúsenia a leštenia musí vykonávať chápajúci a skúsený sústružník.

Všetku prácu urobí sám. Iba nákup opravných ložísk ojnice (sú hrubšie ako továrenské) závisí od majiteľa automobilu. Opravné diely sa líšia svojou hrúbkou a existujú veľkosti 1,2 a 3. V závislosti od toho, koľkokrát bol kľukový hriadeľ zabrúsený alebo od stupňa opotrebovania, sú zakúpené zodpovedajúce diely.

Ďalšie informácie o funkcii DPKV a diagnostike jej porúch nájdete na videu:

Snímače kľukového hriadeľa a vačkového hriadeľa: princíp činnosti, poruchy a diagnostické metódy. 11. časť

Video k téme

Okrem toho si pozrite video o tom, ako sa obnovuje kľukový hriadeľ:

Obnova čapov kľukového hriadeľa naváraním

Otázky a odpovede:

Kde je kľukový hriadeľ? Táto časť je umiestnená v skrini motora pod blokom valcov. Ojnice s piestami na opačnej strane sú pripevnené k krkom kľukového mechanizmu.

Aký je iný názov pre kľukový hriadeľ? Kľukový hriadeľ je skrátený názov. Celý názov časti je kľukový hriadeľ. Má zložitý tvar, ktorého integrálnymi prvkami sú takzvané kolená. Ďalším názvom je koleno.

Čo poháňa kľukový hriadeľ? Kľukový hriadeľ je spojený so zotrvačníkom, kde sa prenáša krútiaci moment. Táto časť je určená na premenu vratných pohybov na rotačné. Kľukový hriadeľ je poháňaný striedavým ovládaním piestov. Zmes vzduchu a paliva sa vo valci zapáli a vytlačí piest spojený s kľukou kľukového hriadeľa. Vzhľadom na skutočnosť, že rovnaké procesy sa vyskytujú v susedných valcoch, kľukový hriadeľ sa začína otáčať.