1. Кулачковая шайба; 2 – толкатель;3 – тяга; 4 – коромысло;

Рис. 3.48 Зависимость подъема клапана от профиля

При выборе профиля кулачка учитываются также условия изготовления кулачков; так, например, профили, выполненные по дуге окружности, более просты в изготовлении, чем профили по параболе.

В случае когда кулачок работает непосредственно по таре­лочке клапана, он должен касаться ее по касательной при любом положении кулачка. Профиль такого кулачка получается выпук­лым и очерченным тремя дугами с радиусами R, ρ и r (Рис. 3.50, а).

Такой профиль прост в изготовлении и имеет большое распро­странение. При движении кулачка по ролику профиль кулачка может быть выпуклый, вогнутый или иметь прямолинейный участок (тангенциальный профиль).

Рис. 3.49. Графики подъема, скорости и ускорения клапана

Рис. 3.50 Типы профилей кулачков:

а —с выпуклой боковиной, б — с плоской боковиной; в – с боковиной;

Значение R определяется по конструктивным соображениям и для удобства обработки кулачка делается несколько большим радиуса кулачкового валика.

Зазор δ в холодном состоянии мотора предусматривается для посадки клапана на седло после удлинения штока клапана при его нагреве. У кулачков, воздействующих непосредственно на полочку клапана, радиус тыльной поверхности кулачка делают меньше радиуса начальной окружности (Рис. 3.50, а). В этом случае, кроме нормального температурного зазора, в «холодный» зазор включается разность радиусов начальной окружности и окружности тыльной поверхности кулачка.

Увеличение зазора сверх нормального (учтенного при конструировании кулачка) уменьшает продолжительность фаз. Начало открытия клапана происходит позднее, а закрытия — ранее нормального. Это уменьшает наполнение цилиндра (увеличение зазора на 0,1 мм уменьшает наполнение примерно на 1 и приводит к быстрому износу клапана и седла вследствие того, что открытие и закрытие клапанов происходит не плавно, а с ударами. Поэтому в клапанных механизмах предусматривают возможность регулировки и точной установки зазора, а также средства контровки, предохраняющие от непроизвольного изменения установленного зазора.

Компенсаторы зазоров

У двигателей воздушного охлаждения при нагреве картера и цилиндров ось вращения коромысла перемещается вверх (Рис. 3.50). В то же время почти не изменяется длина тяги 1, воздействующей на плечо коромысла 2. Вследствие этого если на холодном моторе (по аналогии с мотором жидкостного охлаждения) установить нормальный зазор δ, исходя лишь из условий удлинения штока клапана, то, как это нетрудно видеть на рис. 3.50 при работе двигателя величина зазора будет возрастать. Практически значение δ увеличивается на 1,5—2 мм и оказывает существенное влияние на уменьшение мощности мотора и износ клапанного механизма.

Для устранения указанных недостатков применяют следующее:

1. Кулачку придают очертания, обеспечивающие плавное его набегание на ролик толкателя как в холодном, так и в горячем состоянии мотора. На рис. 3.51 покеаны профиль такого ку­лачка и диаграмма скорости и подъема клапана.

В холодном состоянии , т. е. при малом зазоре δ, начало открытия клапана происходит в точке а, полное открытие в точке с, а закрытие— в точке б.

В горячем состоянии, при увеличенном зазоре δ, начало открытия клапана происходит а', а закрытие в точке б.Как это видно из рис. 3.51,б в обоих случаях открытие и закрытие клапана происходят при скорости клапана, равной нулю.

Рис. 3.50. Увеличение зазора в клапаном механизме при нагревании цилиндра:

δ – зазор в холодном состоянии; δ- зазор при работе двигателя;

Угол φ_К выбирается таким, чтобы обеспечить нормальные фазы газораспределения на горячем моторе. Это обусловливает более раннее открытие и более позднее закрытие клапанов на холодном и непрогретом моторе, что в ряде случаев затрудняет запуск мотора и ухудшает его работу на малых оборотах и, следовательно, является недостатком этого способа.

2.Применяются специальные устройства - компенсаторы, при помощи которых зазоры в клапанном механизме при раз­личных температурах двигателей сохраняются неизменными или изменяются незначительно. Рассмотрим принцип работы одного из таких компенсаторов.

Рис. 3.51. Профиль коррегированного кулачка (А) и диаграммы скорости и подьема клапана (Б)

Ось коромысла укреплена на специальной тяге 1 (рис.3.52), закрепленной в нижней части головки цилиндра. При нагреве двигателя различные точки рассматриваемой системы перемещаются не одинаково (новое положение этих точек на Рис. 347 обозначено соответствующими буквами со штрихами). Наибольшее перемещение вверх ЕЕ имеет торец штока клапана. Это перемещение происходит как вследствие удлинения самого клапана, так и в результате удлинения цилиндра и картера. Но вместе с цилиндром переместится вверх на величину ОС и ось крепления тяги. Очевидно, что величина ОО' меньше значения ЕЕ.

Точку В своего положения не изменяет, так как тяга 2 не удлиняется. При изменении теплового состояния двигателя происходит одновременное изменение значений ЕЕ и ОО', следовательно, при правильно подобранных соотношениях плеч коромысел, длине тяги и точке ее крепления к цилиндру можно добиться практически неизменного зазора между штоком клапана и роликом коромысла во всем диапазоне рабочих температур цилиндра.