Кулачковий вал

Анімація роботи кулачкового валу керування клапанами

Старовинний кулачковий вал для передачі енергії водяного потоку до молота.
(Промисловий музей у Великій Сельпії у Польщі)

Кулачковий (розподільний) вал двигуна внутрішнього згоряння

Кулачко́вий вал (також розподільний вал) — вал, на якому закріплені кулачки або вони є невід'ємною його частиною і від яких у заданій послідовності і по заданому закону отримують рух окремі механізми машини. Кулачковий вал можна розглядати як вхідну ланку кулачкового механізму.

Історичні відомості

Перші кулачкові вали з'явились у Стародавній Греції в автоматах, що приводились в рух потоком води з ІІІ ст. до нашої ери[1]. Кулачковий вал пізніше був описаний в Месопотамії Аль-Джазарі у 1206 році. Він використовував його як деталь своїх автоматів, машин з приводом від водяного потоку і водяному годиннику для замкових споруд[2]. Кулачкові вали як складові механізмів і машин з'явилися у середньовічній Європі приблизно з 14 століття,[3].

Використання

У сучасній техніці кулачкові вали знайшли найбільше застосування у газорозподільних механізмах поршневих двигунів внутрішнього згоряння для своєчасного відкривання і закривання клапанів, за рахунок чого відбувається процес газообміну у двигуні: подавання свіжого повітря та випускання відпрацьованих газів. У цьому випадку їх називають розподільними валами. Розміщення кулачків на розподільному валі визначається кількістю та порядком роботи циліндрів і залежить від фаз газорозподілу, схеми механізму газорозподілу та його приводу.

У насосах, зокрема паливних, кулачками кулачкового вала забезпечується робочий хід плунжерів.

Виготовлення кулачкових валів

Вали виготовляють з вуглецевої і легованої сталей та легованого чавуну. Методи виготовлення заготовок — гаряче штампування та лиття в оболонкові форми. Відштамповані розподільні вали відпалюють або нормалізують з метою зняття залишкових механічних напружень. У процесі механічної обробки сталеві вали піддають термообробці (загартуванню й відпуску) до твердості HRC 52…62 на глибину 2…5 мм, а на вершинах кулачків — до глибини до 10 мм. Останні операції — шліфування і полірування поверхонь кулачків.

У розподільних валів зазвичай обробляють торці й центрові отвори, опорні шийки й фланець, отвори у фланці й шпонковий паз, кулачки. Шорсткість робочих поверхонь кулачків не вище Ra=0,63…0,32. Опорні шийки обробляють за 6-им квалітетом точності із шорсткістю поверхні Ra=0,63…0,32. Овальність і конусність шийок може досягати 0,01 мм; відносне биття опорних шийок не повинно перевищувати 0,015-0,02 мм. Припустима неперпендикулярність опірного торця шийки до твірної не вище 0,02-0,03 мм, шорсткість його поверхні Ra =1,25…0,8.

Див. також

• Поршневий двигун внутрішнього згоряння
• Газорозподільний механізм
• Паливний насос високого тиску

Примітки

1. Wilson, Andrew (2002): «Machines, Power and the Ancient Economy», The Journal of Roman Studies, Vol. 92, pp. 1-32 (16)
2. Georges Ifrah (2001). The Universal History of Computing: From the Abacus to the Quatum Computer, p. 171, Trans. E.F. Harding, John Wiley & Sons, Inc. (Див. [1] [Архівовано 8 жовтня 2006 у Wayback Machine.])
3. A. Lehr (1981), De Geschiedenis van het Astronomisch Kunstuurwerk, p. 227, Den Haag. (Див. [2] [Архівовано 25 жовтня 2010 у Wayback Machine.])

Джерела

• Абрамчук Ф. І., Гутаревич Ю. Ф., Долганов К. Є., Тимченко І. І. Автомобільні двигуни: Підручник. — К.: Арістей, 2006. — 476 с. — ISBN 966-8458-26-5
• Кисликов В. Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: Підручник. — 6-те вид. — К.: Либідь, 2006. — 400 с. — ISBN 966-06-0416-5.
• Сирота В. І. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник для вузів. К.: Арістей, 2005. — 280 с. — ISBN 966-8458-45-1