• Przed niepożądanym przesunięciem bocznym sworzeń zabezpieczony jest przez specjalne sprężyste pierścienie osadcze lub ciasne pasowanie z główką korbowodu. 
• Kute wały korbowe odznaczają się większą wytrzymałością w porównaniu z odlewanymi wałami korbowymi, przy jednoczesnym zachowaniu mniejszej masy i bardziej kompaktowych wymiarów.
• Masa tłoków i korbowodu, które poruszają się w górę i w dół, generuje siły odśrodkowe, które próbują wychylić wał korbowy z równowagi.

Ruch posuwisto-zwrotny tłoka jest generowany przez spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze. Przy użyciu wału korbowego ruch ten jest zamieniany na ruch obrotowy oraz przenoszony przez skrzynię biegów i wał napędowy na koła pojazdu. Wał korbowy odgrywa istotną rolę w pracy silnika i wpływa na komfort jazdy. Odpowiednie rozłożenie masy pomaga zmniejszyć drgania i wibracje. Precyzyjne wyważenie, odpowiednia sztywność i prawidłowe smarowanie wału korbowego umożliwiają zapewnienie właściwego funkcjonowania jednostki napędowej.

Konstrukcja wału korbowego

Konstrukcja wałów korbowych musi być niezawodna, ponieważ są one poddawane ogromnym obciążeniom. Właściwie zaprojektowane wały korbowe muszą cechować się niezwykłą wytrzymałością na ugięcie oraz odpowiednio przygotowaną powierzchnią w miejscu łożyskowania. Wał korbowy ma fundamentalne znaczenie dla pracy silnika, ponieważ musi sprostać wysokim wymaganiom dotyczącym wytrzymałości i precyzji, aby zapewnić wysoką niezawodność układu korbowo-tłokowego. W wale korbowym można wyróżnić kilka głównych elementów, które mają istotne znaczenie dla jego konstrukcji i funkcjonowania. Są nimi czopy główne, czopy korbowe i ramiona łączące te czopy (tzw. wykorbienia).

Czopy główne ustalają oś obrotu wału i miejsce jego podparcia na łożyskach. We współczesnych silnikach spalinowych wały korbowe są zazwyczaj podpierane co każdy cylinder. Oznacza to, że każdy czop główny ma swoje łożysko, które zapewnia stabilne i precyzyjne podparcie wału korbowego. Taka konstrukcja jest powszechnie stosowana w nowoczesnych, mocniejszych silnikach. Łożyskowanie wału korbowego co każdy cylinder zwiększa sztywność układu korbowo-tłokowego, która pozwala osiągnąć mniejsze wibracje i drgania wału korbowego oraz zwiększa precyzję i stabilność ruchu tłoków.

W starszych konstrukcjach silników, które nie są narażone na tak duże obciążenia, można spotkać łożyskowanie co drugi cylinder. Czopy korbowe służą jako miejsce mocowania korbowodów, które wykonane są najczęściej w formie stalowej odkuwki o dwuteowym przekroju. Przegubowe połączenie tłoka z korbowodem zapewnia sworzeń tłokowy, który jest osadzony w piaście tłoka i główce korbowodu. Przed niepożądanym przesunięciem bocznym sworzeń zabezpieczony jest przez specjalne sprężyste pierścienie osadcze lub ciasne pasowanie z główką korbowodu. 

Tylna część wału zazwyczaj ma kołnierz, do którego mocowane jest koło zamachowe, które pełni rolę równoważnika masowego. Koło zamachowe umożliwia płynną pracę silnika, redukuje powstałe drgania i wibracje oraz usprawnia rozruch jednostki napędowej. Czasami przed kołnierzem do montażu koła zamachowego można spotkać dodatkowy kołnierz, który pełni funkcję odrzutnika oleju. Jego zadaniem jest odwirowanie oleju, który może spływać w okolicach tylnej ściany bloku cylindrów.

Konstrukcja i kształt wału korbowego mogą się różnić zależnie od typu silnika, kolejności zapłonów, liczby i lokalizacji cylindrów. W zaawansowanych konstrukcjach silników, takich jak silniki w układzie W lub silniki widlaste typu V, mogą być stosowane specjalne rozwiązania dotyczące wału korbowego. Jednym z tych rozwiązań jest wieloczłonowy wał korbowy, który składa się z kilku połączonych ze sobą części. Wał korbowy tego typu stosuje się w celu zapewnienia większej wytrzymałości i precyzji działania silnika. Dzięki takiej konstrukcji możliwe jest dostosowanie wału korbowego do specyfiki danej jednostki napędowej oraz optymalne wykorzystanie przestrzeni wewnątrz bloku silnika.

Technologia wykonywania wałów korbowych

Współcześnie większość wałów korbowych wytwarza się w technologii kucia. Proces odkuwania wałów polega na kształtowaniu metalu podczas obróbki na gorąco w temperaturze 900–1150°C. Kute wały korbowe odznaczają się większą wytrzymałością w porównaniu z odlewanymi wałami korbowymi, przy jednoczesnym zachowaniu mniejszej masy i bardziej kompaktowych wymiarów. Wytrzymałość kutej konstrukcji wału wynika z procesu obróbki na gorąco, która wydłuża strukturę metalu i poprawia jego właściwości mechaniczne. Taki sposób kształtowania elementu zapewnia również jednorodność struktury materiału, eliminuje ewentualne pory, wtrącenia czy inne wady, które mogą wystąpić w odlewanych wałach korbowych.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Narzędzia diagnostyczne

Diagnostyka w dobie elektromobilności

Wraz z rozwojem technologii motoryzacyjnych coraz więcej czynności związanych z diagnozowaniem jest wykonywanych przez nowoczesne systemy i urządzenia diagnostyczne. Jednocześnie rozwój elektromobilności wymaga od niezależnych warsztatów zdobycia specjalistycznej wiedzy i umiejętności w zakresie napraw i diagnostyki instalacji wysokiego napięcia.

Wały korbowe kute wykonuje się ze stali węglowych bądź (rzadziej) ze stali stopowej. Zależnie od użytego stopu kute wały korbowe poddaje się obróbce cieplnej, która polega na połączeniu hartowania z wysokim odpuszczaniem. Ulepszanie cieplne wałów skutkuje wzrostem ich właściwości plastycznych i wytrzymałości na rozciąganie. Po przeprowadzonym odpuszczaniu wykonuje się m.in. toczenie czopów, wiercenie kanałów olejowych i nawiercanie otworów w przeciwwagach. Czopy główne i korbowe po obróbce skrawaniem dodatkowo utwardza się powierzchniowo przez hartowanie, chromowanie lub azotowanie. Po wykonaniu obróbki cieplnej powierzchniowej czopy szlifuje się, aby uzyskać odpowiednią dokładność wymiarową i gładkość powierzchni.

Kanały olejowe

Kanały olejowe w wale korbowym są niezwykle ważne dla prawidłowego działania silnika spalinowego. Przy ich pomocy olej smarujący jest dostarczany z łożyska głównego przez czop główny i ramiona wykorbienia do dysz, które kierują go bezpośrednio na powierzchnie między wałem korbowym a panewkami. Taki sposób smarowania umożliwia utrzymanie cienkiej warstwy oleju między powierzchniami czopów wału korbowego a panewkami. Film olejowy pełni funkcję ślizgową i zapobiega tarciu elementów obrotowych. Ponadto olej pod wpływem ciśnienia wyrzucany jest na zewnątrz z panewek czopów korbowych i smaruje gładzie cylindrów oraz obniża temperaturę denka tłoków.

Przeciwwagi 

Podczas pracy silnika na wał korbowy działają siły, które są generowane przez ruch tłoków i masę korbowodu. Masa tłoków i korbowodu, które poruszają się w górę i w dół, generuje siły odśrodkowe, które próbują wychylić wał korbowy z równowagi. Jeśli siły bezwładnościowe w ruchu obrotowym nie zostaną zrównoważone, mogą doprowadzić do niepożądanych efektów, takich jak drgania, wibracje, nieprawidłowe działanie silnika lub nawet jego uszkodzenia. Do skompensowania tych sił służą przeciwwagi, które są częścią wału korbowego. Funkcję przeciwciężarów pełnią przedłużenia ramion wału korbowego, które mogą być wykute razem z całym wałem korbowym lub przykręcone osobno przy pomocy śrub.

Otwory wyważające wierci się w przeciwwagach wału korbowego w celu zmniejszenia masy i precyzyjnego wyważenia wału. Jeśli wał korbowy wymaga dodatkowego ciężaru, w otworze wyważającym w przeciwwadze wierci się otwór o odpowiedniej wielkości. Następnie otwór ten wypełnia się ciężkim metalem (np. ołowiem) lub mieszaniną ołowiu, cynku i antymonu. Wał korbowy jest jednym z kluczowych elementów silnika. Zapewnia nie tylko napęd, ale również wytrzymałość wobec generowanej mocy przez kontrolowane eksplozje w silnikach spalinowych. Jego konstrukcja i właściwości wytrzymałościowe odgrywają niezwykle ważną rolę w zapewnieniu niezawodnej i efektywnej pracy silnika. Precyzyjny dobór materiałów, odpowiednie procesy obróbki cieplnej i właściwe wyważenie są niezbędne, aby sprostać wymaganiom, jakim poddawany jest wał korbowy w obliczu działających na niego sił.