Устройство коленчатого вала авиамодельных двигателей

Коленчатый вал (рис. 134) является одной из важнейших деталей двигателя, при его помощи поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала пропеллера. Часто с помощью коленчатого вала осуществляется распределение всасывания. В этом случае вал делается пустотелым с радиальным отверстием в коренной шейке.

На рис. 135 показаны характерные конструкции коленчатых валов авиамодельных двигателей.

Во время работы на коленчатый вал действуют большие окручивающие и изгибающие нагрузки ударного характера. В зависимости от положения вала (при вращении) эти нагрузки меняют свою величину и направление (рис. 136). Это существенным образом сказывается на конструктивных формах и выборе материала коленчатых валов. Выбор материала диктуется условиями динамической прочности и условиями работы подшипников коренной и мотылевой шеек. Чтобы удовлетворить первому условию, необходим очень прочный и вязкий материал; такими являются хромоникелевые стали.

Второе условие требует большой поверхностной твердости шеек, что достигается поверхностной термообработкой, например цементированием. Лучшим материалом для коленчатых валов являются цементируемые хромоникелиевые стали марок 18ХНВА и 12ХНЗА.

Наиболее прочные валы получаются, если их заготовку ковать. В этом случае волокна располагаются по направлению изгиба детали. Дальнейшая обработка вала делается точением и слесарно-механической доработкой. Последовательность операций изготовления вала показана на рис. 137.

Для придания большей прочности и стойкости валы закаливают. В зависимости от примененной марки материала режим закалки меняется. Определять его надо по справочнику «Металлист», том 1, раздел «Термообработка сталей».



Конструкция вала зависит от системы всасывания. На рис. 135 показаны различные конструкции валов авиамодельных двигателей.

Поверхность вала в случаях, когда он вращается в подшипниках скольжения, должна быть гладкой, полированной и хорошо смазываться поступающей в картер горючей смесью. Для доступа смазки предусматриваются специальные смазочные канавки во втулках подшипника или картера.

Воздушный винт надевается на вал и крепится с помощью втулок. Различные конструкции втулок воздушных винтов показаны на рис. 138. Как видим, многие конструкции предусматривают укорочение вала и применение винта вместо гайки. Объясняется это тем, что в таком случае длина вала сокращается, что уменьшает расход специальной стали на вал. В большинстве современных конструкций применяется посадка втулки на конус, находящейся на валу. Шлицы или шпонки применяют реже, так как это иногда бывает конструктивно сложнее.

Часто втулку винта закрывают обтекателем, или, как его иначе называют, коком, и последний становится принадлежностью двигателя.

На рис. 139 показана конструкция обтекателя на винт, применяемая автором для двигателей с рабочим объемом 2,5 см³. Для двигателей большего размера обтекатель может быть пропорционально увеличен.

Подшипники вала

Коленчатый вал вращается на подшипниках, укрепленных в картере. Они различаются на подшипники скольжения и подшипники качения — шариковые или роликовые. Подшипники, расположенные вблизи щеки вала, называются коренными, а у носка вала — носовыми, или передними.

В каждом частном случае величина трения подшипников скольжения зависит от того, какие металлы трутся, какова смазка трущихся поверхностей и как велика нагрузка, приходящаяся на один квадратный сантиметр поверхности подшипника.

На рис. 140 приведена таблица радиальных однорядных шарикоподшипников, употребляемых в авиамодельных двигателях.

На рис. 141 дана таблица радиально-упорных подшипников, которые, кроме радиальных, могут воспринимать значительные осевые нагрузки.