Видео:Основы центровки валовСкачать
Что достигают применением устройства для изменения фаз газораспределения при изменении режима работы двигателя?
Главными задачами системы изменения фаз газораспределения являются:
— улучшение качества работы двигателя на холостом ходу;
— оптимизация крутящего момента в области средних и высоких частот вращения коленчатого вала;
— увеличение внутренней рециркуляции отработавших газов с сопутствующим ей снижением температуры газов при сгорании и уменьшением выброса оксидов азота;
— увеличение мощности в области высоких частот вращения коленчатого вала.
19. Что дает опережение открытия выпускного клапана?
Выпускной кулачок должен открывать клапан достаточно рано, чтобы цилиндр успел очиститься от продуктов сгорания. При позднем открытии оставшиеся в цилиндре несгоревшие газы будут смешиваться с поступающей свежей смесью; раннее открытие может существенно снизить мощность рабочего хода, так как давление, толкающее поршень вниз, будет сбрасываться через выпускной канал. Тоже и при закрытии: если закрыть клапан слишком рано, то отработанные газы не успеют выйти, а если слишком поздно, то входящая порция смеси будет вытолкнута в выхлоп вместе со сгоревшими газами. Такое может происходить потому, что в момент прохода поршня через ВМТ при переходе от такта выпуска к такту впуска впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Это называется «перекрытием клапанов». Этот «перелив» из впускного канала в выпускной может дать двигателю несколько преимуществ. Во-первых, выхлопные газы, выходящие из цилиндра могут быть использованы для создания вакуума — нечто подобное происходит при выдергивании пробки из бутылки. Это будет помогать опускающемуся поршню втягивать в цилиндр свежую смесь. Во-вторых, выхлопную систему можно настроить так, что свежая смесь, переливающаяся в выпускной канал, будут втягиваться обратно в камеру сгорания перед самым закрытием выпускного клапана. Решающим обстоятельством является здесь не продолжительность перекрытия (выражаемая в градусах поворота коленчатого вала), а то, насколько высоко поднимаются клапаны в верхней мертвой точке. При стандартном распредвале высота подъема обоих клапанов в верхней мертвой точке может доходить до 0,76 мм, в то время, как для гоночных автомобилей эта величина достигает 5 мм. В целом, чем больше подъем клапанов при перекрытии, тем при больших оборотах двигатель достигает максимальной мощности, и тем хуже распределение мощности. Здесь уже возникает проблема зазора между клапанами и поршнем. При чрезмерно больших кулачках, дающих высокий подъем клапанов в фазе перекрытия, приходится делать в поршнях специальные углубления — «карманы», чтобы исключить столкновение поршня с клапанами к верхней мертвой точке.
В чем назначение перекрытие фаз?
Когда впускной клапан открывается раньше, а выпускной клапан закрывается поздно, имеется период времени, когда оба клапана открыты. Этот период перекрытия клапанов имеет место, когда поршень находится около ВМТ. Открывание обоихкла-панов одновременно может не показаться хорошей идеей, однако, такая технология сжимает движущуюся массу потока выхлопных газов как своеобразный «пылесос», чтобы вытянуть оставшиеся газы. Фактически, этот эффект пылесоса такой сильный, что он также помогает начать впуск потока. Этот более ранний впускной поток, вызванный энергией выхлопных газов, называется продувкой, и он улучшает наполнение цилиндра и увеличивает мощность, особенно на высоких оборотах. Тогда как чрезмерное перекрытие клапанов уменьшает крутящий момент на низких оборотах, потери уменьшаются, когда продолжительность перекрытия настраивается в соответствии с применением — примерно от 400 для обычного распредвала и примерно до 850 для специального профиля.Распределительные валы с короткой продолжительностью тактов, разработанные для работы при низких оборотах двигателя, почти всегда имеют короткие периоды перекрытия клапанов. Эти распределительные валы обеспечивают хорошие значения мощности двигателя на низких оборотах, так как фазы работы клапанов не слишком удалены от фаз ВМТ/НМТ.
Какие силы действуют вдоль оси распределительного вала?
Преимущества и недостатки косозубых шестерен в приводе распределительного вала
-практически неограниченная передаваемая мощность
-стабильное передаточное отношение
Высокий КПД, который составляет в среднем 0,97 – 0,98
шум в работе на высоких скоростях (может быть снижен при применении зубьев соответствующей геометрической формы и улучшении качества обработки профилей зубьев)
Преимущественное распространение получили передачи с зубьями эвольвентного профиля, которые изготавливаются массовым методом обкатки на зубофрезерных или зубодолбежных станках. Достоинство эвольвентного зацепления состоит в том, что оно мало чувствительно к колебанию межцентрового расстояния
При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно, что и обеспечивает относительно бесшумную работу.
Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий, которые дополнительно нагружают подшипники. Этот недостаток можно устранить, применив сдвоенные шестерни с равнонаправленными спиралями зубьев или шевронные шестерни.
Шевронные шестерни, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко – лишь для уникальных передач большой мощности.
При малых угловых скоростях вращения применяются конические прямозубые шестерни, при больших – шестерни с круговым зубом, которые в настоящее время заменили конические косозубые шестерни, применяемые ранее.
Конические гипоидные шестерни тоже имеют круговой зуб, однако оси колес в них смещены, что создает особенно плавную и бесшумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 3 – 5
Преимущества и недостатки цепной и ременной передач в приводе распределительного вала
Преимуществами являются возможность осуществлять передачу на значительные расстояния, эластичность привода, смягчающая колебания и нагрузки и предохраняющая от значительных перегрузок (за счет проскальзывания), плавность хода и бесшумность работы.
К недостаткам относятся меньшая компактность, непостоянство передаточного отношения (из-за скольжения ремня на шкивах), большое давление на валы и подшипники, немного меньший коэффициент полезного действия.
Способы осевой фиксации распределительного вала
Фиксация вала в осевом направлении осуществляется специальными торцевыми ограничителями. У большинства двигателей осевые перемещения ограничиваются упорным фланцем, укрепленным болтами к блок-картеру. Распорное кольцо 6, зажатое между ступицей шестерни и передней опорной шейкой, толще
упорного фланца, что обеспечивает необходимый осевой зазор между торцом шейки и ступицей шестерни.
С какой целью на деталях привода распределительного вала ставят метки?
метка на шкиве коленчатого вала совмещена с меткой на крышке масляного насоса). При этом метка 8 должна совпадать с меткой на задней крышке зубчатого ремня, а метка на маховике должна находиться против среднего деления шкалы на картере сцепления.
Если метки не совпадают, то ослабляют ремень натяжным роликом, снимают со шкива распределительного вала, корректируют положение шкива, снова надевают ремень на шкив и слегка натягивают натяжным роликом. Опять проверяют совпадение установочных меток, провернув коленчатый вал на два оборота по часовой стрелке.
Назначение теплового зазора в приводе клапана, почему его необходимо регулировать в процессе эксплуатации двигателя?
Каково основное назначение пружины клапана?
Видео:Диагностика двигателя Detroit Diesel S40 износ кулачков распределительного вала и толкателей штангСкачать
МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
1. Назначение, основные конструкционные решения и схемы ГРМ.
2. Конструкция элементы механизма газораспределения
1. Назначение, основные конструкционные решения и схемы ГРМ.
Назначение механизма газораспределения (МГР) состоит в обеспечении периодической смены рабочего тела в цилиндре ДВС при реализации действительного цикла. Смена рабочего тела предполагает наполнение цилиндра свежим зарядом и его очистку от отработавших газов. При этом необходимо обеспечить максимально возможную мощность и наилучшую экономичность двигателя при приемлемых параметрах токсичности на каждом режиме его работы. Данная задача решается при условии выполнения следующих ограничений: минимально возможные габариты и масса деталей, а также необходимая их жесткость; минимальные затраты энергии на привод; высокая надежность и долговечность; простота конструкции и приемлемая стоимость; минимально возможные потери на трение и износ контактирующих поверхностей подвижных элементов.
Основные конструкционные решения и схемы ГРМ. Впускные и выпускные тракты МГР имеют окна, которые могут открываться и закрываться подвижным элементом тремя способами: клапаном, перемещающимся в отверстии; диском или цилиндром, содержащим отверстие, которое совпадает с отверстиями в камере (отверстие может совершать вращательное или плоскопараллельное движение); поршнем, перекрывающим окна в цилиндре двигателя (в ряде двухтактных двигателей).
Механизмы газораспределения, использующие первый способ, называют клапанными, а последние два — золотниковыми. Клапанные МГР широко применяются в современных четырехтактных автотракторных двигателях в силу простоты конструкции, малой стоимости изготовления и ремонта, хорошего уплотнения камеры сгорания и надежности в работе. Верхнее расположение клапана в головке цилиндров является основным вариантом, реализуемым в современных МГР.
Схема МГР зависит от взаимосвязанных факторов: выбранного способа организации рабочего процесса, что предопределяет форму и расположение камеры сгорания (в дизелях камеры сгорания обычно располагаются в поршне, а в двигателях с искровым зажиганием — в головке блока цилиндров); принятого количества клапанов на один цилиндр (2, 3 и более); места расположения (нижнее или верхнее) и количества (1 или 2) распределительных валов.
Читайте также: Угловые скорости вращения валов
Двухклапанный механизм (один впускной и один выпускной клапаны на цилиндр) является наиболее простым. Относительно продольной оси двигателя клапаны могут располагаться продольно и поперечно (косо).
Продольное расположение клапанов (рис. 11.1, а) наиболее простое и применяется в двигателях с искровым зажиганием для клиновидных и плоскоовальных камер сгорания, а в дизелях — для удобства размещения и обслуживания форсунок.
Привод клапанов осуществляется от одного распределительного вала: при его верхнем расположении — непосредственно толкателями, а при нижнем — коромыслами или рычагами.
Рис. 11.1. Расположение и число клапанов на один цилиндр:
Расположение одноименных клапанов смежных цилиндров может быть попарное либо поочередное. При попарном расположении впускные каналы соседних цилиндров могут иметь общий патрубок или разделенные патрубки для каждого клапана. Для каждого выпускного клапана выполняют индивидуальный канал во избежание перегрева патрубков. При объединении одноименных каналов соседних цилиндров возрастает неравномерность распределения температур по длине головки, что приводит к ее короблению.
Впускной и выпускной коллекторы в линейных карбюраторных двигателях размещают, как правило, с одной стороны для подогрева смеси и улучшения испарения топлива. В V-образных двигателях впускные и выпускные трубопроводы размещают с разных сторон головки блока в целях упрощения его компоновки и улучшения формы впускных и выпускных каналов.
Поперечное или косое расположение клапанов в цилиндре используют в полусферических и шатровых камерах сгорания двигателей с искровым зажиганием при установке свечи в центре камеры сгорания. Такая компоновка клапанов обеспечивает наиболее плавную форму каналов и большие проходные сечения, что снижает гидравлические потери и увеличивает наполнение. Возможность наклона или смещения клапанов относительно оси цилиндра позволяет улучшить впускную систему, камеру сгорания, расположение форсунок или свечей зажигания.
При этом клапаны размещают под углом к оси цилиндра, который называется углом развала. С ростом угла развала появляется возможность увеличения диаметров клапанов.
Многоклапанные МГР (3, 4, 5 клапанов на цилиндр) (рис. 11.1, б, в) позволяют получить более высокий коэффициент наполнения за счет увеличения общего проходного сечения трактов. При этом уменьшаются габариты и масса подвижных элементов МГР и, следовательно, силы инерции. Однако при этом повышаются стоимость изготовления, сложность конструкции и снижается надежность функционирования МГР.
По месту расположения распределительного вала различают МГР с нижним или средним (рис. 11.2, а) и верхним (рис. 11.2, б…е) расположением.
Нижние распределительные валы располагают в картере двигателя, а в V-образных конструкциях — в развале блока цилиндров. Достоинствами данного расположения являются простота конструкции и компактность привода. К недостаткам схемы относятся сравнительно большая масса движущихся элементов МГР и меньшая жесткость привода клапанного узла из-за длинной податливой штанги, что может привести к возникновению колебаний и изменениям требуемого закона подъема клапана. Поэтому такая схема используется в двигателях с относительно невысокой номинальной частотой вращения.
Рис. 11.2. Расположение и число распределительных валов: а — нижнее; б…г — верхнее одного распределительного вала; д и е — двух распределительных валов; 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — коромысло; 5 — клапанный механизм; 6 — траверса
Привод распределительного вала от коленчатого вала обычно осуществляется с помощью зубчатой пары. Для снижения шума при работе зубья шестерен выполняют косыми. С этой же целью шестерню распределительного вала нередко изготовляют из текстолита.
Привод клапана от кулачка распределительного вала осуществляется через толкатель, штангу и коромысло.
Верхние распределительные валы устанавливают в головке блока цилиндров. Это обусловливает большое межосевое расстояние между коленчатым и распределительным валами. Причем из-за большого диаметра шестерни на распределительном валу габариты двигателя, особенно четырехтактного (в головке), возрастают. Для привода клапанов могут использоваться один (рис. 11.2, б… г) или два (рис. 11.2, д, е) распределительных вала.
Привод распределительного вала от коленчатого вала организуется цепью или зубчатым ремнем. В мощных дизелях привод возможен с помощью цилиндрических шестерен, а также системы промежуточных валов с коническими или винтовыми шестернями.
Привод распределительного вала зубчатым ремнем (рис. 11.3, а) обеспечивает достаточную долговечность, устойчивость регулировок, приемлемую стоимость, низкий уровень шума и не требует смазки. Ремень изготовляют из синтетических материалов, армированных стекловолокном или проволочным кордом. От схода с цилиндрических зубчатых шкивов и натяжного ролика его перемещение ограничено буртиками.
Рис. 11.3. Привод к верхним распределительным валам ремнем (а), цепью (б), с помощью шестерен (в) и системы промежуточных валов с коническими или винтовыми шестернями (г): 1 — коленчатый вал; 2 — жидкостный насос; 3 — натяжной ролик; 4 — распределительные валы; 5 — приводной ремень; 6 — натяжитель цепи; 7— башмак натяжителя цепи; 8 — цепь; 9 — успокоитель цепи; 10 — масляный насос; 11 — промежуточные валы. Детали поз. 1, 2, 4, 10 и 11 (шкивы, звездочки, шестерни) для краткости условно названы наименованиями соответствующих валов
Цепная передача распределительного вала (рис. 11.3, б) обеспечивает простоту конструкции, снижение массы привода, сравнительно малую шумность работы. В приводе используют зубчатые или втулочно-роликовые двухрядные цепи, которые дешевле и получили большее распространение.
К недостаткам цепного привода относятся вибрация цепи при резко меняющихся нагрузках, а также ее износ и вытяжка в процессе эксплуатации. Для устранения вибрации применяют успокоители 9 колебаний и натяжные устройства 6 и 7.
Привод распределительных валов цилиндрическими шестернями (рис. 11.3, в) осуществляется большим количеством шестерен, а это увеличивает массу двигателя.
Привод распределительных валов с промежуточными валами (рис. 11.3, г) надежен в работе, но сложен и требует точной регулировки зацепления шестерен.
Привод клапанов осуществляется одним или двумя распределительными валами.
При одном распределительном вале и двух клапанах на цилиндр с продольным расположением предпочтителен непосредственный привод их кулачками вала через направляющий стакан 1 (рис. 11.4, а), перемещающийся в стойке 2 или через одноплечие рычаги (рис. 11.4, б…г), а при поперечном и косом расположении клапанов — через коромысла (см. рис. 11.2, в).
Рис. 11.4. Привод клапанного механизма: а — непосредственный; б…г — через рычаги; д…з — с помощью коромысла; 1 — стакан; 2 и 6 — стойки; 3 и 4 — регулировочные болты; 5 — шарик; 7 — канал
Для ГРМ с двумя распределительными валами характерен непосредственный привод клапанов кулачками вала (см. рис. 11.2, д, е). При этой схеме удобно располагать в центре камеры сгорания свечу или форсунку. Аналогично для многоклапанных механизмов здесь возможен привод непосредственно от кулачков или попарный с помощью продольной траверсы (см. рис. 11.2, б) или вильчатых коромысел (рис. 11.4, з).
2. Конструкция элементы механизма газораспределения
Распределительный вал служит для управления клапанами с помощью расположенных на нем кулачков. В двигателях с искровым зажиганием он также может использоваться для привода распределителя зажигания, масляного и топливного насосов. Для обеспечения необходимой жесткости распределительного вала число опорных шеек обычно равно числу коренных опор коленчатого вала.
Распределительные валы изготовляют либо из малоуглеродистых, или среднеуглеродистых сталей. Заготовку распределительного вала получают ковкой в штампах; механическую обработку опорных шеек и кулачков ведут по копиру. Кулачки, опорные шейки, эксцентрики шестерни в целях повышения их износостойкости подвергают дополнительной обработке: валов из малоуглеродистых сталей — цементации, валов из среднеуглеродистых сталей — закалке ТВЧ на глубину 2…3 мм. Затем кулачки и опорные шейки шлифуют и полируют.
При нижнем расположении распределительного вала подшипниками опорных шеек служат неразъемные втулки, запрессованные в картер или блок. Их изготовляют биметаллическими с антифрикционным сплавом или из алюминиевого сплава. Для облегчения монтажа диаметры опорных шеек вала уменьшают от его переднего конца к заднему.
При верхнем размещении распределительного вала (в головке) используют разъемные подшипники, которые обычно выполняют непосредственно в теле опорных стоек, если они отлиты из алюминиевого сплава. В чугунные стойки устанавливают вкладыши с заливкой антифрикционным сплавом.
Смазка к подшипникам при нижнем расположении вала подводится по каналам в перегородках картера, а при верхнем — через внутреннюю полость вала и отверстия в его опорных шейках и кулачках.
Осевые перемещения распределительного вала ограничиваются: при нижнем расположении вала упорным фланцем 1 (рис. 11.5, а), при этом необходимый зазор обеспечивается дистанционной шайбой 2 или с одной стороны буртиком подшипника, а с другой — регулировочным болтом 3 (рис. 11.5, б), или пружинным упором; при верхнем расположении вала и съемных крышках подшипников буртиком 5 (рис. 11.5, в), который опирается на торцы подшипника.
Читайте также: Верховые валы змз 406
Толкатели обеспечивают передачу усилия от кулачков распределительного вала к штангам или непосредственно к клапанам.
В зависимости от особенностей схемы привода применяют толкатели различных конструкций. Наиболее распространенными являются: грибковые с плоской или со сферической опорной поверхностью; цилиндрические со сферической или роликовой опорной поверхностью; рычажные выпуклые или роликовые.
Рис. 11.5. Фиксация распределительного вала от осевых перемещений:
а — бронзовым упорным фланцем; б — буртиком подшипника и регулировочным болтом; в — буртиками; 1 — фланец; 2 — шайба; 3 — болт; 4 — подшипник; 5 — буртик
Для обеспечения равномерного износа опорной поверхности толкателя, а также в целях компенсации возможных перекосов между головкой толкателя и кулачком создают вращение толкателя вокруг его оси за счет смещения е (рис. 11.6, б) продольной оси толкателя относительно оси симметрии кулачка или выполнения опорной поверхности толкателя сферической, а кулачка — конической с углом наклона образующей к оси вала 7… 15′ (рис. 11.6, в).
Смазывание толкателей осуществляется обычно разбрызгиванием масла, стекающего по штанге.
Толкатель (см. рис. 11.6, б) используется для принудительного открытия клапана при пуске дизеля путем соединения камеры сгорания с атмосферой (декомпрессии) в целях снижения потерь на прокрутку коленчатого вала. Палец 1 при этом поворачивается и поднимает толкатель вверх на величину Δ.
Для обеспечения подвижного контакта со штангой в толкателе формируется сферическое гнездо радиусом r1 на 0,2…0,3 мм больше радиуса сферической головки штанги r2 (рис. 11.6, д).
Гидравлические толкатели позволяют отказаться от теплового зазора в МГР. На рис. 11.6, и, приведена одна из таких конструкций. Штанга привода клапана упирается в головку 3 плунжера 4, расположенного внутри корпуса толкателя 2.
Плунжер постоянно прижат пружиной 6 к штанге. Его внутренняя полость сообщается с масляной магистралью, и при открытом пластинчатом клапане 5 давление в ней равно давлению в масляной магистрали. В начале подъема толкателя давление под плунжером резко увеличивается, что вызывает закрытие клапана 5, и усилие передается на штангу, коромысло и клапан. Данные толкатели надежно работают только на чистых маслах с пологими температурными кривыми вязкости.
Рис. 11.6. Толкатели: а — грибковые с плоской опорной поверхностью; б — со смещением оси; в — грибковые со сферической поверхностью; г и в — цилиндрические со сферической опорной поверхностью; е — цилиндрические роликовые; ж — рычажные выпуклые; з — рычажные роликовые; и — гидравлические; 1 — палец; 2 — корпус; 3 — головка; 4 — плунжер; 5 — клапан; 6 — пружина
Изготовляют толкатели из сталей и чугуна. Опорную поверхность чугунных толкателей отбеливают. Боковые и внутренние поверхности толкателей из малоуглеродистых сталей цементируют и закаливают, а из среднеуглеродистых сталей закаливают ТВЧ. Опорную поверхность стальных закаленных толкателей наплавляют легированным отбеленным чугуном (рис. 11.6, в, г, и).
Штанга является элементом привода, расположенным между толкателем и коромыслом, и представляет собой стержень трубчатого сечения, изготовляемый из малоуглеродистой стали или алюминиевого сплава.
В верхний и нижний его концы запрессовывают стальные наконечники с опорными поверхностями (рис. 11.6, г). Нижний наконечник штанги имеет сферическую поверхность, а верхний — сферическую головку или сферическое гнездо, в зависимости от конструкции коромысла. Опорные поверхности наконечников термически обрабатывают, шлифуют и полируют. Иногда через штангу подается масло от толкателя к коромыслу (рис. 11.6, з), для чего в наконечниках выполняются отверстия.
Коромысла могут быть одноплечими (рис. 11.4, б…г), двуплечими (рис. 11.4, д…ж), или вильчатыми рычагами (рис. 11.4, з).
Одноплечие коромысла (рычаги) приводятся в движение от распределительного вала и контактируют с ним по плоским (рис. 11.4, б) или сферическим (рис. 11.4, в, г) рабочим поверхностям. Они устанавливаются на общей неподвижной оси (рис. 11.4, б) или на индивидуальных опорах (рис. 11.4, в, г) и фиксируются на сферической опоре специальной пружиной.
Двуплечие коромысла при одной головке цилиндров устанавливают на общей стальной неподвижной оси трубчатого сечения, полость которой используют для подвода смазки. Подшипниками для коромысел служат втулки из оловянистой бронзы. Перемещения коромысел на оси ограничены распорными цилиндрическими пружинами, установленными между ними. Коромысла штампуют из сталей, а их опорные поверхности подвергают термообработке. Для регулировки зазоров и формирования схемы привода в коромысло со стороны штанги ввертывают регулировочный болт 3 (рис. 11.4, д, е), который стопорится контргайкой. Коромысла облегченного типа штампуют из листовой стали. Они качаются на сферической или полусферической опоре, закрепленной на индивидуальной стойке 6 (рис. 11.4, ж), запрессованной в головку блока цилиндров.
При цилиндрической поверхности носка коромысла поворот коромысла приводит к его проскальзыванию по торцу стержня клапана. Возникающая при этом сила трения вызывает износ торца и изгиб стержня. Для уменьшения данной силы выбирают соответствующие геометрические размеры коромысла так, чтобы центр сферической головки наконечника перемешался по дуге, расположенной симметрично относительно плоскости, проведенной через ось качания коромысла перпендикулярно оси клапана. Для этого в плечо коромысла ввертывают винт 4 (рис. 11.4, е), в сферическое гнездо которого завальцовывают шарик 5 со срезанным сегментом.
Смазка к рабочим поверхностям одноплечих рычагов и коромысел (поверхностям контакта штанг и коромысел, толкателей и рычагов, рычагов и клапанов) при их расположении на общей оси (рис. 11.4, б, д, е), подводится по каналам в них из внутренней полости оси коромысел. В конструкциях с одноплечими рычагами на индивидуальных опорах масло поступает через отверстия в кулачках распределительною вала. В некоторых конструкциях масло подводится от толкателя к коромыслу через отверстия в штанге. В схеме с штампованным коромыслом (рис. 11.4, ж) масло подводится к рабочим поверхностям коромысла из масляного канала 7 по осевому и радиальному отверстиям в стойке 6. Возможен вариант смазывания рабочих поверхностей коромысла разбрызгиванием.
Клапанный узел должен соответствовать следующим требованиям: обеспечивать наполнение цилиндра и его герметизацию; иметь минимальную массу; обладать достаточной прочностью, жесткостью и минимальными деформациями деталей; иметь малую тепловосприим-чивость поверхности головки клапана и обеспечивать эффективный теплоотвод (особенно для выпускного клапана), высокую износостойкость в сопряжениях клапан — втулка и клапан — седло, а также высокую коррозионную стойкость в сопряжении клапан — седло.
Условия работы клапанного узла: высокие механические повторно-переменные нагрузки от действия инерционных и газовых сил, а также тепловые нагрузки. При этом для ряда деталей характером неравномерный нагрев их отдельных зон. Наиболее нагруженным является сопряжение клапан —седло (высокие температуры и наибольшая интенсивность ударного воздействия, особенно при посадке клапана); высокие скорости перемещения в подвижном сопряжении клапан —втулка при ограниченной смазке и, следовательно, интенсивный их износ; наличие в отработавших газах агрессивных компонентов в виде соединений серы, свинца и другим элементов при высокой их температуре создают благоприятные условия для коррозионного износа; высокие скорости движения газовых потоков могут вызывать ускоренный эрозионный износ; попадание масла в цилиндр через зазор в сопряжении клапан — втулка на такте впуска за счет перепада давлений между клапанной крышкой и цилиндром.
Клапанный узел включает клапан, пружину, элементы крепления клапана и пружины, направляющую втулку, седло клапана.
Клапаны обеспечивают соединение цилиндра с трубопроводами впускной и выпускной систем в процессе газообмена в соответствии с принятыми фазами газораспределения, герметизацию камеры сгорания в процессе сжатия и расширения. Клапан состоит из головки и стержня. Головка клапана обеспечивает герметизацию канала при закрытом клапане, а стержень является направляющим элементом при движении клапана. Они подвергаются воздействию высоких температур и динамических нагрузок,
Температура головки впускного клапана достигает 300… 420 °С. Для ее изготовления применяют легированные стали. Температура головки выпускного клапана в двигателях с искровым зажиганием может достигать 800… 850 °С, а в дизелях — 500… 600 °С. Поэтому эти клапаны изготовляют из жаропрочных и корозионно-стойких сплавов. Для повышения долговечности выпускных клапанов интенсифицируют охлаждение головки клапана (рис. 11.7, г), принудительно проворачивают клапан (рис. 11.7, е).
В целях увеличения долговечности и износостойкости на фаску головки клапана и торец стержня наносят сплавы стеллит или нихром (рис. 11.7, б, г).
Для снижения стоимости клапана его головку изготовляют из жаростойкого материала, а стержень — из стали 40ХН, которые сваривают встык.
Форма головки клапана может быть плоской (рис. 11.7, а, г), выпуклой (рис. 11.7, б) и тюльпанообразной (рис. 11.7, в).
Читайте также: Опорный подшипник первичного вала ямз 236
Наиболее просты при изготовлении и получили преимущественное применение клапаны с плоской головкой.
Выпускные клапаны с выпуклой формой головки улучшают обтекание клапана при выпуске отработавших газов со стороны цилиндра. При этом повышается жесткость головки, но растет ее масса и тепловосприимчивость.
Впускные клапаны с вогнутой или тюльпанообразной формой головки обеспечивают снижение гидравлических потерь при поступлении свежего заряда в цилиндр и уменьшение массы клапана. Однако при этом повышаются трудоемкость изготовления клапана и тепловосприимчивость головки
Рис. 11.7. Элементы клапанного механизма: а…г – клапаны; д…е — детали крепления тарелки пружины клапана; ж…л — седла клапанов; 1— пружинное стопорное кольцо; 2 — сухари; 3 — опорная тарелка; 4 — втулка; 5 — колпачок
Головка впускных клапанов переходит к стержню под углом 12… 15°, а выпускных — 20…25°, что обеспечивает хорошие условия обтекания зарядом и газами. Коническая фаска головки обеспечивает герметизацию камеры сгорания. Угол фаски для выпускных клапанов составляет 45°, а для впускных — 30 и 45°.
При фиксированном максимальном подъеме клапана угол фаски, равный 30°, позволяет обеспечить большую (в сравнении с углом 45°) площадь проходного сечения. Однако при этом повышаются гидравлические потери, создаваемые клапаном.
Для обеспечения надежного контакта между клапаном и седлом по наружной кромке фаски головки клапана, а также для их быстрой притирки угол фаски клапана выполняют на 0,5… 1° меньше угла фаски седла.
Ниже фаски головка обычно имеет цилиндрический поясок, который предохраняет ее кромки от обгорания, сохраняет диаметр клапана при перешлифовке уплотняющей фаски, обеспечивает жесткость головки.
Геометрические параметры стержня клапана выбирают исходя из значений боковых усилий, возникающих при открывании клапана, а также тепловых потоков, которые необходимо отводить через стержень от головки клапана.
Наибольшие боковые усилия возникают при непосредственном приводе клапана от кулачка распределительного вала. Они вызывают перекосы клапана. Для их уменьшения приходится увеличивать диаметр стержня клапана. Для интенсификации теплоотвода диаметр стержня выпускного клапана делают больше впускного.
Длина клапана зависит от его расположения в головке, возможностей установки направляющей втулки достаточной длины и пружин клапана.
Для предотвращения падения клапана в цилиндр при поломке хвостовика стержня или пружин на его стержне может устанавливаться пружинное стопорное кольцо 1 (рис. 11.7, д).
Переход большого радиуса от стержня к головке клапана повышает жесткость головки, предотвращает коробление фаски клапана при нагреве, уменьшает гидравлические потери при обтекании клапана свежим зарядом при впуске.
Клапанная пружина предназначена для замыкания кинематической связи системы кулачок распределительного вала — клапан в процессе его перемещения, а также для удерживания клапана в скрытом положении при превышении силы давления в трубопроводе над силой давлением в цилиндре. Она работает в условиях резко меняющихся динамических нагрузок.
Материалом для изготовления пружин является пружинная сталь. Пружину подвергают закалке и среднему отпуску. Концевые витки пружин шлифуют для получения плоской кольцевой опорной поверхности. Для повышения усталостной прочности пружины обрабатывают стальной дробью, а для защиты от коррозии пружину оксидируют, оцинковывают или кадмируют.
Использование двух пружин в клапанном узле позволяет уменьшить габариты клапанного узла и повысить долговечность пружин. Для предотвращения попадания витков одной пружины между витками другой внутренняя и наружная пружины должны иметь противоположные направления или различные углы навивки.
Направляющая втулка обеспечивает поступательное перемещение клапана и отвод теплоты от стержня клапана. Для фиксации в головке цилиндров втулки выполняют с выточкой под пружинное стопорное кольцо 1 (рис. 11.7, а), с заплечиками (рис. 11.7, в) или с наружным конусом.
Втулку изготовляют из антифрикционных серых чугунов, бронзы, спекаемой хромистой или хромоникелевой керамики. Для повышения износостойкости и антифрикционных свойств керамические втулки, пористая структура которых позволяет хорошо удерживать смазку, сульфидируют и графитизируют в масле.
Зазор между направляющей втулкой и стержнем клапана для впускных клапанов устанавливают меньше, чем для выпускных, из-за разной температуры нагрева.
Клапан с пружиной крепятся опорной тарелкой 3 (рис. 11.7, д) и двумя разрезными сухарями 2 с углом конуса 10… 15°.
В верхней части стержня клапана для установки сухарей делают специальные выточки: цилиндрическую с галтелями (рис. 11.7, а), с одним или двумя поясками (рис. 11.7, в) или коническую.
Поворотный механизм клапана используется для увеличения долговечности и надежности работы фасок в сопряжении клапан седло головка клапана. Конструктивно он может быть выполнен в виде обоймы, на которую опирается пружина, или дополнительной конической втулки. Обойма вращается за счет перекатывания шариков в наклонных углублениях из-за изменения сил, вызывающих перемещение клапана. Втулка 4 (рис. 11.7, е) нижним торцом опирается на днище тарелки по небольшой площади. В определенные моменты времени, когда суммарная сила, действующая вдоль оси клапана, невелика и сила трения в плоскости контакта мала, вибрация двигателя вызывает колебания втулки, отрывает ее от тарелки и поворачивает вместе с клапаном.
Колпачок или манжета 5 (рис. 11.7, е), выполненные из масло-бензостойкой резины, предотвращают попадание масла в камеру сгорания.
Седло клапана (рис. 11.7, ж…л) предназначено для повышения долговечности зоны контакта клапана с головкой цилиндра. Для изготовления седла применяют специальные легированные чугуны или жаростойкие сплавы. На рабочую поверхности седла выпускного клапана иногда наносят слой тугоплавкого материала.
Для получения хорошего уплотнения поясок седла шириной около 2 мм изготовляют с переменным углом (рис. 11.7, ж). Наружная поверхность седла может иметь цилиндрическую (рис. 11.7, з) или коническую форму (рис. 11.7, и).
Седла крепят запрессовкой с натягом и расчеканкой головки, а стальные седла дополнительно развальцовывают в верхней части (рис. 11.7, к). На наружной поверхности цилиндрического и конического седел вытачивают кольцевые канавки (рис. 11.7, з, и), в которые при запрессовке затекает металл головки. Коническое седло запрессовывают в гнездо с небольшим торцевым зазором (рис. 11.7, и), а цилиндрические — до упора.
Тепловой поток от рабочего тела в камере сгорания воспринимается головкой клапана (особенно выпускного) и передается через фаску седлу, а через стержень клапана — направляющей втулке, что обусловливает необходимость интенсивного охлаждения указанных деталей.
Для этого могут применяться конструктивные решения: подвод охлаждающей жидкости к наиболее нагретым зонам; увеличение диаметра стержня клапана и длины его направляющей втулки; перенос теплоты от головки к стержню за счет взбалтывания жидкого натрия в стержне клапана при его движении (полость в клапане заполняют на 50…60% солями натрии, температура плавления которого 97 °С — рис. 11.7, г).
Для предотвращения заклинивания клапана во втулке при высокой температуре и возможном перекосе (в приводе клапана непосредственно кулачком вала) нижнюю внутреннюю поверхность втулки выполняют конусной (рис. 11.7, г) или уменьшают диаметр стержня клапана у головки (рис. 11.7, б).
Характерные дефекты клапанного узла:
• деформация и поломка клапанов в результате ударов поршня о незакрывшийся клапан из-за обрыва ремня или цепи привода распределительного вала, заклинивания подшипника вала при недостаточном смазывании или превышении частоты вращения;
• деформация торцовой поверхности клапанов (вогнутая форма) при перегреве двигателя;
• неравномерный износ головки клапана и седла при образовании нагара на поверхности фаски клапана и седла;
• трещины и глубокие раковины на седле и фаске клапана из-за недостаточного охлаждения, плохого контакта с седлом (нагара, большого клапанного зазора), удара в момент посадки, попадания посторонних предметов, веществ через систему впуска, работы двигателя на позднем зажигании и бедной смеси;
• прогар клапана из-за перегрева при образовании нагара на рабочих фасках седла и клапана (резко уменьшается теплоотвод от головки клапана), а также при малом зазоре в приводе («зависании» клапана);
• износ стержня клапана и втулки из-за неравномерного расширения стержня при неровном распределении температуры клапана;
• скопление нагара на направляющих втулках из-за низкого качества масла (наличия загрязняющих веществ, малой вязкости и плохих смазочных свойств).
1. Сформулируйте назначение и основные функции механизма газораспределения.
2. Опишите условия работы и требования, предъявляемые к механизму газораспределения.
3. Опишите возможные технические решения механизма газораспределения и сравните их.
4. Перечислите основные детали механизма газораспределения и назначение при верхнем и нижнем расположении распределительного вала.
5. Сравните возможные варианты привода распределительного вала при его верхнем расположении.
6. Перечислите методы повышения долговечности деталей механизма газораспределения.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📹 Видео
Газораспределительный механизм устройство и основные неисправностиСкачать
Коленчатый валСкачать
Открытые распределительные устройстваСкачать
Лекция 2 Назначение и устройство газораспределительного механизма. Конструкции ГРМ.Скачать
Выбираем допуски и посадки ➤ Система вала и отверстияСкачать
устранение люфта коленвала ( осевой) [ мотоцикл Урал ]Скачать
Модульная высоковольтная ячейка комплексного распределительного устройства 10 кВ Schneider ElectricСкачать
Отключаемый ВОМ для Брайт 135Скачать
Резьбовые соединения. Способы и приспособления для контроля резьбы. Дефекты при резьбонарезанииСкачать
3. Узлы зубчатых редукторов, опоры валов, расчетные схемы валов, корпуса, конструкции редукторовСкачать
Шлицевые соединения. Что это такое?Скачать
Местные гидравлические сопротивленияСкачать
Соединение электродвигателя и насосаСкачать
Аксиально-поршневые гидромашины. Виды, устройство, принцип работы и расчетСкачать
Способы расчетного обоснования огнестойкости элементов стальных конструкций.Скачать
Четырехтактный двигатель снегохода, квадроциклаСкачать
Проверка ротатора на функционирование без осевой нагрузкиСкачать
👷♂️Правила монтажа электрооборудования (согл. Свода Правил СП-76 "Электротехнические устройства")Скачать
![устранение люфта коленвала ( осевой) [ мотоцикл Урал ]](https://i.ytimg.com/vi/E9dwHl06KmM/0.jpg)
