Тема 4
1. План 1 заняття
Призначення, типи і загальна будова ГРМ з верхнім і нижнім розміщенням клапанів.
Взаємодія деталей ГРМ з верхнім і нижнім розміщенням клапанів. Переваги і недоліки цих механізмів.
Типи і будова приводів розподільних валів.
Призначення та будова деталей ГРМ: розподільних валів, штовхачів, штанг, коромисел, осей коромисел, стояків, коромисел.
Д/3 § 19 - § 20 cm. 55-62 [1]
§ 21 - § 23 до cm. 60 [2]
Механізм газорозподілу:
а – з нижнім розташуванням клапанів і розподільного вала; б – розташуванням клапанів і нижнім розташуванням; в – з верхнім розташуванням клапанів і розподільного вала;
1 – сідло клапана; 2 – клапан ; 3 – напрямна втулка; 4 – пружина; 5 – коромисло; 6 – тарілка пружини клапана; 7 – регулювальний болт; 8 – контргайка; 9 – штовхач; 10 – кулачок розподільного вала; 11 – свіча запалювання; 12 – опорна шайба; 13 – масло-відображувальний ковпачок клапана; 14 – кришка головки блоку; 16 – регулювальний гвинт; 17 – вісь коромисел; 18 – штанга; 19 – блок циліндрів; 20 – наконечник; 21 — зовнішня пружина;
1. Для здійснення робочого циклу необхідно, згідно чергуванню тактів, подавати в циліндри горючу суміш (карбюратори) або очищене повітря (дизелі), забезпечувати герметизацію циліндрів двигуна при процесах стиску і розширення, і виводити з циліндрів відпрацьовані гази.
Механізм газорозподілу (ГРМ) служить для відкриття і закриття клапанів, забезпечуючи наповнення циліндрів двигуна горючою сумішшю (карбюратори) або повітрям (дизелі), випуск відпрацьованих газів і надійну ізоляцію камери згоряння від оточуючого середовища під час тактів стиску і робочого ходу.
Розрізняють клапанні і золотникові механізми газорозподілу. В 4-тактних автомобільних двигунах газообмін здійснюється за допомогою клапанів, що приводяться в дію від розподільного валу.
Впуск горючої суміші і випуск відпрацьованих газів здійснюється за допомогою впускних і випускних клапанів.
В 2- тактних двигунах газорозподіл здійснюється за допомогою КШМ, тобто під дією поршня, який відкриває і закриває впускні, випускні і перепускні вікна; або за допомогою змішаної системи газорозподілу.
В залежності від розміщення клапанів розрізняють механізми газорозподілу з нижнім розміщенням клапанів і верхнім розміщенням. При нижньому розміщенні клапани розміщені частіше в один ряд в блоці циліндрів, і приводиться в дію через штовхачі від одного загального розподільного валу. Впускні і випускні трубопроводи кріпляться до блока і часто з однієї сторони для підігріву суміші, яка потрапляє в циліндр двигуна теплом відпрацьованих газів.
2. Суттєвими недоліками з нижнім розташуванням клапанів механізмів газорозподілу є наступні:
- нераціональна форма камери згоряння ( витягнута в сторону клапанів);
- складність регулювання;
- великий опір впускних і випускних каналів, який приводить до поганого наповнення та очищення циліндрів і як наслідок мала потужність.
Тому не дивлячись на простоту конструктивного виконання і компактність приводу такі механізми мають обмежене використання.
При верхньому розміщенні клапанів, тобто при розміщенні клапанів в головці блока камера згоряння має найбільш раціональну форму і меншу площу поверхні тепловіддачі, що сприятливо відображується на робочому циклі, а саме:
- можливість форсування двигуна по ступеню стиску;
- зручніше регулювати клапани;
- малий опір впускних і випускних каналів, який приводить до кращого наповнення та очищення циліндрів і як наслідок зростання потужності.
Але такий механізм газорозподілу складніший, більш металоємкий і має більшу вартість ніж механізм з нижніми клапанами.
Двигуни з таким механізмом (верхнім) мають більшу потужність, за рахунок зменшення довжини впускних каналів, що дозволяє надати їй більш вигідні форми, в результаті чого зменшуються втрати наповнення циліндрів свіжим зарядом і очистка їх від відпрацьованих газів.
В карбюраторних двигунах використовують обидва типи механізмів газорозподілу, а в дизелях тільки механізм з верхніми клапанами.
Розказати роботу механізмів газорозподілу:
1. З нижнім розміщенням клапанів.
2. З верхнім розміщенням клапанів і нижнім розміщенням розподільного валу.
3. З верхнім розміщенням клапанів і розподільного валу.
3. Розподільний вал приводиться в рух за допомогою зубчастих коліс або за допомогою ланцюгової передачі. Вітчизняні карбюраторні двигуни за деяким виключенням мають зубчастий привід розподільного валу, який складається як правило з двох зубчастих коліс. Одне колесо встановлене на колінчастому валу, друге на розподільному валу. Обидва колеса мають косі зуби для плавного зачеплення і зменшення шуму при роботі. З цією ж метою зубчасті колеса розподільних валів двигунів автомобілів ГАЗ виготовляють з текстоліту. Розподільні зубчаті колеса, які встановлюють на колінчастих валах виготовляють із сталі або легованого чавуну.
Двигун автомобіля КамАЗ має 5 розподільних зубчастих коліс, які розміщені в задній частині блока циліндру. Це зубчасті колеса приводу паливного насоса, вентилятора, насоса гідропідсилювача рульового приводу, зубчасте колесо приводу компресора.
При обертанні зубчастого колеса колінчастого валу в рух приводить ланцюг, який приводить в рух розподільний вал і масляний насос (ВАЗ). При експлуатації автомобіля ланцюг поступово зношується і витягується. Натяжний механізм дозволяє своєчасно підтягувати ланцюг, а заспокоювач - гасити його коливання та це не врятовує від зміни фаз газорозподілу, що приводить до втрати потужності двигуна.
В 4-х тактному двигуні за робочий цикл в кожному циліндрі по одному разу повинні відкриватись і закриватись впускні і випускні клапани, тобто розподільний вала повинен зробити один оберт, а колінчастий вал - два. Для цього зубчате колесо розподільного валу, якщо привід склад з двох зубчастих коліс, має в 2 рази більше зубів, чим зубчасте колесо колінчастого валу. Тобто передаточне відношення такого приводу рівне 1/2.
При збиранні двигуна необхідно по мітках з'єднувати зубчасті колеса встановлені на колінчастому і розподільному валах, а при зборці дизеля також і зубчасті колеса приводу ПНВТ.
Це дозволить привести в відповідність обертання колінчастого вала і переміщення поршнів з відкриттям і закриттям клапанів, подачею палива з форсунок в циліндри двигуна і не порушувати фази газорозподілу.
4. Розподільний вал передає рух від колінчатого вала через кулачки клапанам відкриваючи і закриваючи їх. Визначена послідовність відкриття клапанів обумовлена відповідним розміщенням кулачків.
Розподільний вал разом з кулачками штампують з вуглецевої сталі У5 (ГАЗ-24, ЗІЛ, ГАЗ-53,МАЗ, КамАЗ) або відливають з сірого чавуну (Москвич, ВАЗ).
В 4-х циліндрових двигунах розподільний вал має 8 кулачків, в 6 циліндровому – 12, в 8 циліндровому – 16.
На розподільному валу можуть знаходитись також зубчасте колесо привода розподільника запалення і масляного насоса і ексцентрик привода паливного насоса. Ексцентрик може бути виготовлений як одне ціле з розподільним валом, або прикріплений до нього гвинтом (ГАЗ-53А). В ролі підшипників для розподільного вала частіше використовують запресовані в блок циліндра втулки, залиті антифрикційним сплавом.
Для утримання розподільного вала від осьових переміщень (ГАЗ-24, ГАЗ-53, ЗІЛ, МАЗ) використовують упорний фланець, який встановлюється з зазором між маточиною зубчастого колеса і торцем передньої опорної шийки розподільного вала. Зазор забезпечується тим, що товщина упорного фланця менша від товщини розтискного кільця на 0,1-0,2 мм ГАЗ-24, ГАЗ-53) або на 0,08-0,208 (ЗІЛ-130).
Упорний фланець стальний поверхні його термічно оброблені. Кріпиться 2 гвинтами до передньої стінки блока.
В КамАЗ-740 фланець виготовлений заодно з корпусом заднього підшипника розподільного вала.
Зубчасте колесо встановлено на валу на шпонці. Зміщення зубчастого колеса виключено установкою гвинта з шайбою вкрученого в торець вала.
Штовхач - передає зусилля від кулачка розподільного вала до клапана або штанги. Робочу поверхню штовхачів загартовують і шліфують для підвищення їх довговічності.
В двигунах з нижнім розміщенням клапанів використовують тарілчасті штовхачі.
В двигунах з верхнім розміщенням клапанів (ГАЗ-24, ГАЗ-53,ЗІЛ-130, ГАЗ-3102) використовують циліндричні штовхачі з одним або двома отворами для зливу масла. Робоча поверхня дотику штовхача і кулачка обробляють по сфері.
Для зменшення і рівномірності зносу штовхача штовхач обертається за рахунок зміщення точки дотику з кулачком від осі штовхача. Для цього днище штовхача роблять сферичної форми а кулачок має вигляд усіченого конуса.
Штовхачі розміщені в отворах, виконаних в блоці циліндрів або в нижній стінці клапанної коробки.
В ЯМЗ-236 використовують підвісні важільні штовхачі вільно встановлені на розрізній осі, розміщеній на 4 опорах над розподільним валом.
Вісь ролика обертається в голчастих підшипниках встановлених в вилці штовхача. Тому тертя ковзання замінено натертя коченням що значно зменшує знос та менше змінюється тепловий зазор в клапанах. Зверху в штовхач запресована стальна п'ята з сферичною поверхнею, на яку опирається штанга.
Штанги. Зусилля від штовхача до коромисла передають штанги. Їх виготовлено з алюмінієвого прутка (ГАЗ всі), стального прутка з загартованими кінцями (ЗІЛ) або стальної трубки.
На кінці алюмінієвих штанг напресовані стальні термооброблені наконечники для шарнірного з'єднання з штовхачем і регулювальним гвинтом коромисла.
Коромисла. Зусилля від штанги до клапана передає коромисло, яке являє собою стальний не рівноплечій важіль, довге плече розміщене над клапаном, а коробка над штангою. В короткому плечі є отвір, в який вкручений регулювальний гвинт, який утримується від само відгвинчування контргайкою. Коромисло виготовлене не рівноплечим для зменшення ходу штовхача і штанги.
В отвір маточини коромисла запресована бронзова втулка з кільцевою канавкою на внутрішній поверхні для розподілу масла і подачі його до регулювального гвинта по канавці в короткому плечі.
В головку блока вернуті шпильки, на яких встановлені стойки і вісь з коромислами. Від повздовжнього зміщення по осі коромисла утримують розпірними пружинами, що прижимають їх до стійок і стопорних кілець.
На двигуні ЯМЗ і КамАЗ осі коромисел виконані як одне ціле з стійками. Кожне коромисло коливається на окремій осі. Від бокового зміщення коромисло утримують упорною шайбою і стопорним пружинним кільцем.
Контрольні питання
Призначення, типи і загальна будова ГРМ.
Робота ГРМ з нижнім розміщенням клапанів.
Робота ГРМ з верхнім розміщенням клапанів.
Переваги і недоліки нижнє клапанного і верхнє клапанного механізмів газорозподілу.
Типи приводів розподільних валів і їх будова.
Призначення і будова розподіл, вала.
Призначення і будова штовхача
Призначення і будова штанги і коромисла.
ГРМ