Распредели тельные зубчатые колеса.
Распределительный вал приводится во (рис. 38, а —в), реже —цепью (рис. 38, г). Отечественные карбюраторные двигатели, за некоторым исключением, имеют зубчатый привод распределительного вала, состоящий, как правило, из двух зубчатых колес. Одно колесо установлено на коленчатом валу, а другое на распределительном. Оба колеса имеют косые зубья для плавного зацепления и уменьшения шума при работе. С этой же целью зубчатые колеса распределительных валов двигателей автомобилей ГАЗ изготовляют из текстолита. Распределительные зубчатые колеса, установленные на коленчатых валах, делают из стали или легированного чугуна. Дизель
Рис. 37. Привод клапанов двигателя автомобиля ГАЗ-3102 «Волга»: / — головка цилиндров; 2 — впускной клапан; 3 — коромысло основного и дополнительною клапанов; 4 — регулировочный винт дополнительного клапана; 5 — регулировочный винт; 6 — пружина дополнительного клапана; 7 — шпилька; 8 — штанга; 9 — скоба крепления корпуса дополнительного клапана; 10— маслоотражательный колпачок; 11— уплотнительные кольца; 12 - корпус дополнительного клапана; 13 — свеча зажигания: 14 — прокладка; 15 — дополнительный клапан; 16 — форкамера; 17 — основная камера сгорания
Рис. 38. Приводы механизма газораспределения двигателей: а — ЯМЗ-236;б — автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53А; в — КамАЗ-740;.' - автомобиля ВАЗ-2107 «Жигули»; / — зубчатое колесо привода масляного насоса; 2 и // — промежуточные зубчатые колеса; 3 — распределительное зубчатое колесо коленчатого вала; 4. 7 и 10 — мелки; 5 — зубчатое колесо распределительного вала: б и 9 — зубчатые колеса привода топливного насоса; 8 — зубчатое колесо привода вентилятора;
12— зубчатое колесо привода насоса гидроусилителя рулевого прикола: 13— зубчатое колесо привода компрессора; 14— ведомая ветвь цепи; 15 — башмак натяжного механизма; 16 — натяжной механизм; 17 — распределительный вал; 18 — успокой гель; 19 — ведущая ветвь цепи КамАЗ-740 (рис. 38, в) имеет пять распределительных зубчатых колес, расположенных в задней части блока цилиндров. При вращении зубчатого колеса 3 (рис., 38, г) в движение приходит цепь, приводящая в действие распределительный вал и масляный насос. При эксплуатации автомобиля цепь постепенно изнашивается и вытягивается. Натяжной механизм позволяет своевременно подтягивать цепь, а успокоитель 18 — гасить ее колебания. В четырехтактном двигателе за рабочий цикл в каждом цилиндре по одному разу должны открываться и закрываться впускной и выпускной клапаны, т. е. распределительный вал должен сделать один оборот, а коленчатый вал — два. Для этого зубчатое колесо распределительного вала, если привод состоит из двух зубчатых колес, имеет в 2 раза больше зубьев, чем колесо коленчатого вала. При сборке двигателя необходимо по меткам соединять зубчатые колеса, установленные на коленчатом и распределительном валах, а при сборке дизеля также и зубчатые колеса привода топливного насоса. Это позволит привести в соответствие вращение коленчатого вала и перемещение поршней с открытием и закрытием клапанов, подачей топлива из форсунок в цилиндры двигателя и не нарушать фазы газораспределения. Распределительный вал. Он передает
КамАЗ-5320 и др.) или отливают из серого чугуна (двигатели автомобилей «Москвич» и «Жигули»). В четырехцилиндровом двигателе распределительный вал имеет восемь кулачков, в шестицилиндровом — двенадцать,
Рис. 39. Детали механизма газораспределения дизелей: а - ЯМЗ-236; 6 - КамАЗ-740; / -распределительный вал; 2 — зубчатое колесо распределительного вала; 3 — ведущее зубчатое колесо привода топливного насоса; 4 — упорный фланец; 5 — передняя опорная втулка; б — задняя втулка; 7 — опорные шейки; 8 — кулачки распределительного вала; 9 — шпонка; 10 — корпус подшипника с фланцем
в восьмицилиндровом — шестнадцать, т. е. по два кулачка на цилиндр. Каждый кулачок управляет одним клапаном — впускным или выпускным. На распределительном валу могут находиться также зубчатое колесо привода распределителя зажигания и масляного насоса (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130) и эксцентрик привода топливного насоса. Эксцентрик может быть изготовлен как одно целое с распределительным валом или привернут к нему болтом (двигатель автомобиля ГАЗ-53А). Рабочие поверхности кулачков, опорных шеек, эксцентриков и зубчатых колес стальных распределительных валов подвергают термической обработке и шлифованию для повышения их надежности и износостойкости. У чугунных валов для этих же целей кулачки и опорные шейки отбеливают. В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего применяют запрессованные в блок цилиндров втулки, залитые антифрикционным сплавом. Диаметры опорных шеек распределительного вала обычно одинаковые (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12 и ЗИЛ-130), но бывают и разные для облегчения сборки (автомобиль ГАЗ-24 «Волга»). Наличие на распределительном валу колеса с косыми зубьями приводит к возникновению силы, стремящейся сдвинуть вал вдоль его оси. Распределительные валы двигателей автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130 и МАЗ-5335 удерживаются от осевых перемещений упорным фланцем 4 (рис. 39) или 3 (рис. 40), установленным с зазором между ступицей колеса 10 и торцом передней опорной шейки вала 4. Зазор обеспечен тем, что толщина упорного фланца меньше толщины распорного кольца 5 на 0,1 —0,2 мм (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12 и ГАЗ-24 «Волга») или на 0,08 — 0,208 мм (двигатель автомобиля ЗИЛ-130). Упорный фланец стальной; рабочие поверхности его термически обработаны и фосфатированы для улучшения приработки. Фланец прикреплен двумя болтами 2 к передней стенке блока цилиндров. Корпус 10 заднего подшипника (см. рис. 39,5) двигателя КамАЗ-740 имеет фланец, который исключает осевые смещения распределительного вала. Колесо 10 (рис. 40) установлено на распределительном валу 4 на шпонке 9. Смещение колеса исключено установкой болта 8, ввернутого в торец распределительного вала.
Толкатели. Усилия от кулачка распределительного вала к клапану или штанге передает толкатель, изготовленный из стали или чугуна. Рабочую поверхность толкателей для повышения их долговечности закаливают и шлифуют. Износ будет меньше, если толкатели чугунные, а распределительный вал стальной. Если толкатель и вал стальные, то на тарелку толкателя наплавляют отбеленный чугун. Тарельчатые толкатели (рис. 41, а) получили распространение в двигателях с нижним расположением клапанов. Кольцевая канавка на наружной поверхности толкателя необходима для смазывания пары толкатель — отверстие в блоке цилиндров. В толкатель 3 ввернут регулировочный болт 4 с контргайкой 5. В двигателях с верхним
Рис. 40. Упорный фланец распределительного вала: 1 — крышка блока распределительных зубчатых колес; 2 и 8 — болты; 3 — упорный фланец; 4 — распределительный вал; 5 — распорное кольцо; 6 — втулка подшипника распределительного вала; 7 —шайба; 9 —шпонка; 10 — зубчатое колесо
расположением клапанов (автомобили ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ГАЗ-24 «Во-.11 а», ГАЗ-3102 «Волга», ЗИЛ-130 и др.) применяют цилиндрические толкатели (рис. 41, о) с одними или двумя отверстиями для слива масла. Рабочую поверхность толкателя, соприкасающуюся с кулачком распределительного вала, обрабатывают по сфере. Поверхности толкателя и кулачка изнашиваются меньше и равномернее, если толкатель может повертываться при налегании кулачка. Вращение толкателя достигается в результате смещения от его оси точки касания с кулачком. Кулачок распределительного вала имеет небольшую конусность, если толкатель обработан по сфере. Толкатели размещают в отверстиях, выполненных в блоке цилиндров или в нижней стенке клапанной коробки.
Рис. 41. Толкатели: а — гарельчатый со сферической опорной поверхностью; б — цилиндрический (поршневой); в —рычажный; / — распределительный вал; 2 - кулачок; 3 — толкатель; 4 — регулировочный болт; 5 — контргайка; б — штанга; 7— отверстие для слива масла; # — пята; 9 -~ ролик; 10 — игольчатый подшипник; 11 — ось ролика; /2 —втулка; 13 — вилка толкателя
В дизеле ЯМЗ-236 применяют подвесные рычажные толкатели 5 (рис. 41, в), свободно установленные на разрезной оси, расположенной на четырех опорах над распределительным валом. Ось // ролика 9 вращается в игольчатых подшипниках 10, установленных в вилке 13 толкателя. Ролик перекатывается по кулачку распределительного вала. Следовательно, трение скольжения заменено трением качения. Сверху в толкатель запрессована стальная пята 8 со сферической поверхностью, на которую опирается пустотелая штанга, передающая движение коромыслу. Штанги. Усилие от толкателя к коромыслу передают штанги. Их изготовляют из алюминиевого прутка (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-3102 «Волга», ГАЗ-53-12, ГАЗ-53А), стального прутка с закаленными концами (двигатель автомобиля ЗИЛ-130) или стальной трубки (дизели ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 и др.). Использование штанг из алюминиевого прутка обеспечивает постоянство тепловых зазоров в клапанах. Блоки цилиндров и головки блоков указанных двигателей отлиты из алюминиевого сплава. Во время работы двигателя они нагреваются и имеют одинаковые коэффициенты линейного расширения, что и штанги. На концы штанг б напрессовывают стальные термически обработанные наконечники для шарнирного соединения с толкателем и регулировочным винтом коромысла. Верхний конец штанги движется не прямолинейно, а описывает дугу, радиус которой равен меньшему (короткому) плечу коромысла. Коромысла. Усилие от штанги к клапану передает коромысло, которое представляет собой стальной неравноплечий рычаг; длинное плечо расположено над клапаном, а короткое — над штангой. В коротком плече есть отверстие, в которое ввернут регулировочный винт 7 (рис. 42, а), удерживаемый от самоотвертывания контргайкой 9. При работе двигателя штанга нажимает на короткое плечо коромысла, а его длинное плечо — на стержень клапана. Коромысло выполняют неравноплечим для уменьшения хода толкателя и штанги, а также снижения сил инерции. Поверхность конца коромысла, называемую бойком, соприкасающуюся со стержнем клапана, и поверхность регулировочного винта, соприкасающуюся с наконечником штанги, термически обрабатывают и шлифуют для повышения их надежности и износостойкости. В отверстие ступицы коромысла запрессовывают бронзовую втулку (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.) с кольцевой канавкой на внутренней поверхности для распределения масла и подачи его к регулировочному винту. В коротком плече коромысла есть отверстие, по которому поступает масло
к винту 7 (рис. 42,6). Винт имеет кольцевую канавку и канал для подвода масла к наконечнику штанги.
Рис. 42. Детали и схема механизма газораспределения дизелей: а - ЯМЗ-236; 6 - КамАЗ-740; / — средняя ось толкателей; 2 — распорная втулка; 3 — крайняя ось толкателей; 4 — толкатель; 5 — промежуточная втулка; 6 —штанга; 7 — регулировочный винт; # — коромысло; 9 — контргайка; 10 — стопорное кольцо; // — упорная шайба; 12 — выпускной клапан; 13 — сухарь; 14 — втулка; 15 — тарелка пружины; /6 — болт; 17 — ось коромысла; 18 — внешняя пружина; /9 — внутренняя пружина; 20 — шайба; 21 — впускной клапан; 22 — пробка; 23 — задняя втулка оси толкателей; 24— распределительный вал; 25 — направляющая толкателей; 26 — головка цилиндра; 21 — седло клапана; 28 — направляющая втулка; 29 — наплавка на толкателе; А — тепловой зазор
Клапаны. Назначение клапана — открывать и закрывать впускное или выпускное отверстия, расположенные в головке блока (двигатели с верхним расположением клапанов) или в блоке цилиндров (двигатели с нижним расположением клапанов). Основными частями клапана являются головка и стержень. Клапан должен надежно изолировать цилиндр во время тактов сжатия и рабочего хода от впускного или выпускного трубопровода и оказывать в открытом положении возможно меньшее сопротивление движению газов. Плавный переход от головки клапана к его стержню уменьшает сопротивление клапана при обтекании его газами. Чтобы клапан плотно прилегал к седлу, на его головке делают фаску, которую шлифуют и притирают к фаске седла. Головки (или тарелки) впускного и выпускного клапанов могут быть как одинакового диаметра, так и разного. Обычно головку впускного клапана делают большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Например, размеры клапанов двигателя автомобиля ГАЗ-53А: диаметр головки впускного клапана 47 мм, а выпускного 36 мм. В дизеле КамАЗ-740 диаметр тарелки впускного клапана 51 мм, а выпускного 46 мм. Клапаны работают при высокой температуре и подвергаются коррозионному действию газов. В особо тяжелых условиях работают выпускные клапаны. Поэтому металл, применяемый для их изготовления, должен быть коррозионное и износостойким. Этим требованиям удовлетворяет высоколегированная сталь. Если клапан закрыт, то между концом его стержня и регулировочным болтом толкателя или между концом стержня клапана 12 и бойком коромысла 8 (рис. 42,6) должен быть определенный тепловой зазор А. В двигателях с нижним расположением клапанов для их нормальной работы устанавливают соответствующий тепловой зазор регулировочным болтом, ввернутым в толкатель. В двигателях с верхним расположением клапанов для регулировки теплового зазора служит винт, ввернутый в короткое плечо коромысла. Тепловой зазор для впускных и выпускных клапанов у холодных двигателей автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, МАЗ-5335 равен 0,25 — 0,30 мм. Если тепловые зазоры во время работы двигателя увеличиваются, то клапаны начинают стучать и ухудшаются наполнение цилиндров свежим зарядом смеси и их очистка от отработавших газов. При уменьшении тепловых зазоров клапаны неплотно прилегают к седлам и их фаски обгорают. Мощность двигателя в обоих случаях снижается, а также нарушаются фазы газораспределения. Тепловые зазоры регулируют при Отработавшие газы вызывают коррозию и повышенный износ седел выпускных клапанов, поэтому седла делают вставными (см. рис. 42 и 43) из жаростойкого чугуна. 1/Если двигатель имеет механизм газораспределения с верхними клапанами и головку блока, отлитую из алюминиевого сплава, то под все клапаны в головке блока запрессовывают седла из жаростойкого чугуна (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.). В дизеле ЯМЗ-236 под выпускные клапаны также запрессованы седла. Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, обеспечивающей посадку клапана на седло без перекоса. В большинстве двигателей применены пористые порошковые втулки 12 (рис. 43), обладающие хорошими антифрикционными свойствами. Стержни клапанов дизеля КамАЗ-740 на длине 120 мм от торца графитизированы. Стержни впускного и выпускного клапанов хромируют (двигатель автомобиля ЗИЛ-130). Все эти технологические и конструктивные мероприятия повышают надежность клапанного механизма. На конце стержня клапана есть выточка для соединения с пружиной 6 (постоянно находящейся в сжатом состоянии) и клапаном при помощи сухарей 8 и тарелки 7. Пружина клапана способствует его плотной посадке на седло и прижимает толкатель к кулачку распределительного вала. Пружина 6 имеет постоянный шаг. Для повышения надежности двигателя автомобиля ГАЗ-24 «Волга» пружину изготовляют из высокопрочной пружинной проволоки и термически обрабатывают. Для предотвращения вибрации клапана при большой частоте вращения коленчатого вала шаг витков делают переменным. Конец пружины с меньшим шагом обращен вниз в сторону головки клапана. Иногда на клапан устанавливают не одну пружину, а две — с разным направлением навивки, чтобы исключить заклинивание (дизели ЯМЗ-236 и КамАЗ-740). При наличии двух пружин (см. рис. 42, а и б) уменьшается их длина, повышается надежность двигателя (при поломке одной пружины клапан будет удерживаться другой) и улучшается резонансная характеристика клапанного механизма.
Рис. 43. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-130 с механизмом вращения: а — выпускной клапан и механизм вращения; 6 — г — соответственно начальное, рабочее и конечное положения механизма вращения; / — выпускной клапан; 2 — корпус механизма вращения; 3 — шарик; 4 — опорная шайба; 5 — замковое кольцо; 6 — пружина клапана; 7 — тарелка пружины; 8 — сухарь; 9 — дисковая
В соединении клапана с пружинами при помощи сухарей и тарелки используется коническая втулка (двигатели ЯМЗ-236, автомобилей КамАЗ-5320, ГАЗ-53А и др.), плотно охватывающая сухари. Тарелка опирается на торец конической втулки, а во фланец тарелки упираются одна или две пружины. При таком соединении клапана с пружинами уменьшаются силы трения между ними, И клапан может повертываться во время работы двигателя. Вследствие этого значительно возрастает срок службы клапана, его седла и направляющей втулки, гак как уменьшается односторонний износ этих деталей. На стержень впускного клапана (например, в двигателе автомобиля ГАЗ-24 «Волга») надевают колпачок из маслостойкой резины для устранения возможного подсоса масла (при тактах впуска) в камеру сгорания через зазор между втулкой и стержнем. Для этих целей на верхней части направляющей втулки (дизель КамАЗ-740) устанавливают уплотнительную манжету. Выпускной клапан / двигателя автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 43) имеет жаростойкую наплавку 14 на фаске, несмотря на то, что он изготовлен из жаростойкой стали. В стержне клапана просверлено глухое отверстие, заполненное наполовину или на две трети натриевым наполнителем и закрытое заглушкой 15. Во время работы двигателя натрий Плавится (температура его плавления равна 98 С) и превращается в жидкость. При возвратно-поступательном движении клапана в направляющей втулке 12 натрий перемещается, омывает головку клапана и отводит от нее теплоту к стержню и втулке. При охлаждении клапана повышается надежность его работы, а следовательно, и двигателя. Механизм вращения клапана Для повышения надежности выпускных клапанов применяют механизмы для их вращения. При этом устраняется возможность образования нагара на рабочей фаске выпускного клапана. Во время работы выпускной клапан принудительно поворачивается специальным механизмом (рис. 43), корпус которого расположен в головке блока. В корпусе 2 по окружности расположено пять наклонных углублений для шариков 3 с возвратными пружинами 10. На верхнюю часть корпуса надеты с зазором дисковая пружина 9 и опорная шайба 4. Пружина 6 клапана одним концом опирается на тарелку 7, а другим — на опорную шайбу 4. Если клапан закрыт, то усилие пружины через шайбу передается дисковой пружине 9 и шарикам 3. Внутренней кромкой дисковая пружина опирается на заплечики корпуса, а на ее наружную кромку действует пружина 6 клапана через опорную шайбу 4. При открытии клапана пружина 6 сжимается, и сила, передаваемая дисковой пружине 9, возрастает. Пружина 9 распрямляется, и между ее внутренней кромкой и заплечиками корпуса появляется зазор. После выпрямления дисковой пружины на шарики передается усилие двух пружин. Шарики, перекатываясь по наклонным углублениям корпуса, сжимают возвратные пружины /О, поворачивая (вследствие трения) дисковую пружину вместе с опорной шайбой, которая, в свою очередь, вызывает поворот пружины б одновременно с клапаном. Во время закрытия клапана пружина 6 распрямляется, давление уменьшается и прогиб дисковой пружины 9 возрастает. Дисковая пружина 9 внутренней кромкой снова опирается на заплечики корпуса и освобождает шарики, возвращающиеся в исходное положение под действием возвратных пружин 10.
Фазы газораспределения При рассмотрении рабочих циклов двигателей условно было принято, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент нахождения поршня соответственно в ВМТ или в НМТ. В действительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках.
Рис. 44. Диаграммы фаз газораспределения: а — общая четырехтактного двигателя; о — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; в — дизеля КамАЗ-740; 1 — 2 — фаза впуска; 3 — 4 - фаза выпуска; О — центр вращения вала
двигателя (рис. 44, а). Впускной клапан открывается (точка 1) с опережением (угол а), т. е. до прихода кривошипа коленчатого вала и поршня в ВМТ. Вследствие этого в начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину, и наполнение цилиндра (вследствие разрежения) воздухом или горючей смесью улучшается. Закрывается впускной клапан (точка 2) с запаздыванием (угол 5), т. е. кривошип вала и поршень проходят НМТ, поднимаются вверх, совершая такт сжатия, а клапан в это время еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр. Выпускной клапан открывается (точка 3) до прихода кривошипа коленчатого вала и поршня в НМТ, т. е. с опережением (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх, во время такт, а выпуска, меньше затрачивается работы на удаление отработавших газов из цилиндра двигателя. Закрытие выпускного клапана (точка 4) происходит с запаздыванием (угол (3) — после перехода кривошипом вала и поршнем ВМТ. В этом случае используется отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе. Таким образом, в результате открытия выпускного клапана с опережением и закрытия его с запаздыванием улучшается очистка цилиндра от отработавших газов.
Анализируя диаграмму, видим, что в течение некоторого времени, за которое коленчатый вал поворачивается на угол, равный сумме углов а 4- Р, открыты оба клапана — впускной и выпускной. Этот период называют перекрытием клапанов. Для правильной установки фаз газораспределения распределительные зубчатые колеса двигателя необходимо точно соединять по меткам. Фазы газораспределения некоторых отечественных двигателей приведены в табл. 6. Указанные фазы газораспределения являются расчетными и действительны при соответствующих зазорах между стержнем клапана и бойком коромысла или между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Для двигателя автомобиля ГАЗ-53А этот зазор равен 0,35 мм, а для автомобиля ЗИЛ-130 он составляет 0,30 мм. С увеличением частоты вращения коленчатого вала (быстроходные двигатели) фазы газораспределения расширяются, так как поршни перемещаются быстрее и остается меньше времени на наполнение цилиндров чистым воздухом или горючей смесью. Глава 5 Система охлаждения Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишней теплоты и передачи ее окружающему воздуху. В результате этого создается определенный температурный режим, при 6. Фазы газораспределения (в °) двигателей различных автомобилей
котором двигатель не перегревается и не переохлаждается, т. е. рабочий цикл протекает нормально.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|