Метод_практ_СДВЗ

также и более сложные сплавы с добавками цинка, свинца, фосфора, никеля и других, наибольшее применение в двигателестроении имеют марки: Бр.ОС-8-12; Бр.ОФ7-0,2; Бр.ОФЮ-1 и др. Содержание в сплавах олова повышает твердость и прочность сплава, но резко снижает пластичность; свинец повышает антифрикционные свойства; цинк улучшает литейные свойства; фосфор повышает механические качества, а также литейные и антифрикционные свойства.

Оловянные бронзы обладают хорошими механическими, антифрикционными и литейными свойствами и отличаются простотой в изготовлении.

Среди безоловянных бронз наилучшими для подшипников являются алюминиевые бронзы: Бр.АЖ9-4; Бр.АЖМцЮ-3-1,5; Бр.СуН7-2 и другие, обладающие высокой прочностью, антифрикционностью и коррозионной устойчивостью и полностью заменяющие оловянные бронзы.

Алюминиевые бронзы хорошо переносят обработку давлением и, в зависимости от надобности, поставляются в литом, кованом или прессованном видах с разными механическими качествами.

Среди прочих антифрикционных сплавов следует отметить Стр. 101АСМ, выпускаемый в виде биметаллической ленты, из которой штампуют вкладыши, обладающий хорошими антифрикционными свойствами и проверенный в эксплуатации для удельных давлений до 200 кГ/см2 и окружных скоростей до 9 м/сек. Сплав АСМ не требует повышения твердости шеек коленчатого вала, однако требует повышения зазоров в подшипниках на 30—50% по сравнению с таковыми для Б83 или БН.

Нашел применение сплав А20-1 для тонкостенных вкладышей из стальной полосы, плакированной сплавом алюминия с 20% содержания олова.

В наиболее легких форсированных двигателях иногда в качестве антифрикционного сплава для заливки применяют серебро, являющееся относительно мягким и пластичным металлом. После механической обработки для улучшения процесса приработки поверхность серебра покрывают, кроме того, слоем свинца толщиной 20—30 мк.

101

Практичне заняття № 5. Конструктивні схеми газорозподільних пристроїв. Схема приводу клапанів та управління їх роботою (гідромеханічні, гідропневматичні та електронні)

Вдвигателях внутреннего сгорания применяют клапанное, золотниковое и комбинированное газораспределение. Газораспределительные органы должны обеспечить хорошую очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнение цилиндров свежим зарядом при безусловной надежности механизма в работе. Совершенство очистки и наполнения цилиндра зависит главным образом от площади проходного сечения газораспределительных органов и продолжительности их открытия. Увеличение проходных сечений обычно ограничено размерами цилиндра, а время открытия газораспределительных органов зависит от частоты вращения вала. Условия работы как клапанного, так и золотникового механизмов, находящихся под воздействием горячих газов, нагруженных значительными динамическими усилиями, являются тяжелыми. При этом большое значение имеют смазывание, охлаждение, а также выбор материалов наиболее нагруженных элементов механизма газораспределения.

Основное назначение механизма газораспределения — управление процессом впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов. В 4-тактных дизелях наибольшее распространение получили клапанные механизмы газораспределения, состоящие из распределительного вала с приводом к нему, кулачных шайб на распределительном валу, толкателей, штанг, рычагов и клапанов — впускных и выпускных.

Передаточное отношение чисел оборотов распределительного вала к коленчатому составляет в 4-тактных двигателях 1 : 2 (так как открытие и закрытие клапанов происходит один раз за два оборота коленчатого вала).

Нужные фазы клапанного газораспределения, т. е. моменты открытия и закрытия клапанов, а также законы движения клапанов определяются соответствующими профилями кулачных шайб, углом их заклинивания и кинематической схемой клапанного привода.

В2-тактных двигателях с контурной продувкой применяется бесклапанное газораспределение. В этом случае функции газораспределительных органов выполняют продувочные и выпускные окна, а поршень используется в качестве золотника. Фазы продувки и выпуска у бесклапанных 2-тактных дизелей определяются высотой окон и кинематикой шатунно-мотылевого механизма.

В2-тактных двигателях с прямоточно-клапанной продувкой для впуска свежего заряда используются окна во втулке, а для управления выпуском предусматривается клапанный механизм, аналогичный клапанному механизму 4-тактного двигателя с той только разницей, что число оборотов

распределительного вала равно числу оборотов коленчатого вала.

Вдвигателях внутреннего сгорания применяют клапанное, золотниковое и комбинированное газораспределение.

102

Газораспределительные органы должны обеспечить хорошую очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнение цилиндров свежим зарядом при безусловной надежности механизма в работе.

Совершенство очистки и наполнения цилиндра зависит главным образом от площади проходного сечения газораспределительных органов и продолжительности их открытия. Увеличение проходных сечений обычно ограничено размерами цилиндра, а время открытия газораспределительных органов зависит от частоты вращения вала.

Условия работы как клапанного, так и золотникового механизмов, находящихся под воздействием горячих газов, нагруженных значительными динамическими усилиями, являются тяжелыми. При этом большое значение имеют смазывание, охлаждение, а также выбор материалов наиболее нагруженных элементов механизма газораспределения.

Клапанное газораспределение получило наибольшее распространение благодаря сравнительно простому устройству и надежной работе. Клапаны применяют в качестве впускных и выпускных органов в четырехтактных двигателях всех типов и в качестве выпускных органов в двухтактных двигателях при клапанно-щелевой схеме газообмена.

На рис. 36 представлены схемы установки и привода клапанов. В настоящее время чаще применяют верхнее расположение клапанов (рис: 36, а—д) и реже нижнее (рис. 36, е) ввиду худшего наполнения цилиндра свежим зарядом.

Верхнее (подвесное) расположение клапанов в головке цилиндров позволяет применять разнообразные варианты компактных камер сгорания геометрической формы, благоприятной для протекания рабочих процессов в цилиндре. Меньшая поверхность в камере обусловливает уменьшение тепловых потерь через стенки, а следовательно, увеличение индикаторного КПД. Верхнее расположение клапанов типично для всех дизелей. В современных карбюраторных двигателях с повышенной степенью сжатия применяют, как правило, подвесные клапаны, обеспечивающие лучшее наполнение цилиндра свежим зарядом и, следовательно, большую мощность двигателя.

На рис. 36, е показана схема с нижним или боковым расположением клапанов. Клапаны устанавливают обычно с одной стороны цилиндра в плоскости, параллельной оси коленчатого вала. Камера сгорания при боковом расположении клапанов имеет Г-образную форму, частично смещена относительно оси цилиндра и менее компактна, что приводит к увеличению потерь и снижению эффективных показателей двигателя. Поэтому такое расположение клапанов в настоящее время практически не применяется. Однако при такой конструкции механизма газораспределеления упрощается устройство головки цилиндра и привода клапанов, а также уменьшается высота двигателя.

103

Рис. 36.Схемы установки и привода клапанов:

а, б, в и г — верхнее расположение клапанов с приводом от распределительного вала, устанавливаемого на головке цилиндров; д — верхнее расположение клапа-

нов при нижней установке распределительного вала; е — нижнее расположение клапанов;

1- распределительный вал с кулачками; 2- клапан; 3 - пружина;

4 - коромысло;

5 - рычаг;

6 - траверса;

7 - штанга;

8 - толкатель

Золотниковое (бесклапанное) газораспрееделение может осущест-

золотниковом газораспределении можно обеспечить большие просяные сечения для газов, уменьшить уровернь шума, а также динамические нагрузки

частоте вращения (рис. 37, г, д). К недостаткам золотникового

В двухтактных двигателях с петлевой и прямоточно-щелевой схемами газообмена органами золотникового газораспределения служат поршень, продувочные и выпускные окна во втулках цилиндра (рис. 37, а, в), а в двигателях с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена — поршень и продувочные окна (рис. 37, б). Выпуск при этом осуществляется через клапаны. В некоторых конструкциях двухтактных двигателей с комбинированным газораспределением в качестве выпускного органа используется специальный золотник в виде поршня уменьшенного диаметра, связанного приводом с коленчатым валом. Применяются и другие типы золотниковых устройств, например, конструкция с вращающейся гильзой,

104

имеющей впускные и выпускные окна на боковой поверхности. Однако основным в настоящее время является клапанный механизм с принудительно движущимися клапанами (см. рис. 36).

Рис. 37. Золотниковое газораспределение:

а— поперечно-щелевое, соответствующее петлевой схеме газообмена;

б— щелевое, соответствующее прямоточной клапанно-щелевой схеме

газообмена; в — прямоточно-щелевое, соответствующее прямоточной схеме газообмена двухтактного двигателя с противоположно движущимися поршнями; г — с вращающимся плоским золотником; д — с вращающимся цилиндрическим золотником; 1 — плоский золотник; 2 — цилиндрический золотник

Число клапанов у 4-тактных малооборотных двигателей обычно два

— впускной и выпускной. При скорости поршня свыше 6—8 м/сек целесообразно переходить на четыре клапана; суммарное проходное сечение клапанов при этом увеличивается, а теплоотвод от клапанов (особенно выпускных) улучшается из-за уменьшения диаметра клапана. Для увеличения коэффициента наполнения целесообразно выполнять диаметр впускных клапанов несколько больше выпускных (примерно на 20%).

105

При двух клапанах на один цилиндр 4-тактного двигателя выпускные и. впускные клапаны или чередуются (рис. 3,а), или располагаются попарно (рис. 3, б). Последнее расположение характерно для многооборотных двигателей с общей блок-крышкой. В дизелях малой размерности практикуется одностороннее расположение всасывающих и выпускных коллекторов (рис. 3, в). Пунктиром на рис. 3 показано расположение впускных и выпускных каналов. Привод клапанов при их расположении по этим схемам может быть осуществлен от одного распределительного вала.

Рис. 3. Схема двухклапанных крышек с расположением клапанов:

а, б, в — продольным; г — поперечным; д — косым.

Рис. 4. Схемы 4-клапанных крышек в 4-тактных дизелях.

Схемы расположения клапанов в два ряда относительно продольной оси двигателя (рис. 3, г и 3, д) отличаются тем, что размер каналов и клапанов не стеснен в направлении оси вала. В этих схемах могут применяться один или два распределительных вала.

Конструкцию клапанного привода с четырьмя клапанами широко применяют в 4-тактных многооборотных двигателях. Клапаны и каналы обычно располагаются по схеме рис. 4, а. В схемах расположения клапанов, приведенных на рис. 4, б и рис. 4, е, один из клапанов и соответствующие элементы крышки цилиндра омываются двойной порцией отработавших газов, что является недостатком схем.

У 2-тактных двигателей с прямоточно-клапанной продувкой применяют, в зависимости от конструкции и скорости поршня, 1, 2, 3 или 4 выпускных клапана.

106

Схемы расположения клапанов 2-тактных двигателей с прямоточноклапанной продувкой при двух и четырех клапанах представлены на рис. 5, причем схема рис. 5, а предпочтительнее, чем схема рис. 5, б; в свою очередь схема рис. 5, г оказывается удачнее, чем схема 5, в, однако наличие двух выпускных систем при схеме 5, г усложняет конструкцию двигателя.

Рис. 5. Схемы 2- и 4-клапанных крышек в 2-тактных дизелях.

Распределительные (кулачковые) валы 1 (рис. 41) предназначены для передачи движения от коленчатого вала двигателя клапанам. При этом с помощью кулачков 2, расположенных на распределительном валу, открытие и закрытие клапанов осуществляется в строго определенные моменты рабочего цикла. Поэтому кулачки на распределительном валу расположены в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров.

Рис. 41. Механизм газораспределения автомобильного двигателя с кулачками, выполненными как одно целое с валом:

1 — распределительный вал;

2 — кулачки; 3 — опорные шейки вала; 4 — подшипник с фланцем; 5 — зубчатое колесо привода вала; 6 — головка цилиндра

107

Профиль и высота кулачка обусловливают моменты открытия и закрытия клапана, а также величину проходного сечения для газов.

В зависимости от типа и назначения двигателя распределительные валы приводятся во вращение от коленчатого вала зубчатой цилиндрической передачей или передачей с промежуточными валиками и коническими колесами, а также цепной или ременной передачей.

Механизм привода зависит от типа клапанов и места расположения распределительного вала. В механизме газораспределения с верхним

Вмеханизме привода нижних клапанов (см. рис. 36, е) отсутствуют рычаг с опорой, однако имеется толкатель 8. Кулачок действует на стержень клапана непосредственно через толкатель с регулировочным винтом. Наименьшее число деталей привода получается при непосредственном воздействии кулачка на стержень клапана.

Вслучае нижнего расположения распределительного вала при верхних клапанах механизм привода имеет ряд дополнительных деталей (см. рис. 36, д) — толкатель 8, штангу 7, двуплечий рычаг-коромысло, ось коромысла 4 с опорой.

Рис. 7.13. Крышка цилиндра форсированного дизеля:

б — двухтактного малооборотного;

108

Рис. 7.13, 7.14. Крышка цилиндра форсированного дизеля:

а — среднеоборотного; б — двухтактного малооборотного; 1 и 9 — выпускные клапаны; 2 — форсунка; 3 — корпус выпускного клапана; 4 — пусковой клапан; 5 — втулка; 6 — блок; 7 — крышка; 8 — шпилька

109

На рис. 44 показан механизм газораспределения автомобильного дизеля. Толкатель 2 передает штанге 3 осевое усилие от кулачка распределительного вала 1. При этом толкатель боковой поверхностью воспринимает возникающие боковые усилия.

Рис. 44. Механизм газораспределения автомобильного дизеля:

1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — рычаг-коромысло; 5—контргайка; 6 — регулировочный винт; 7— втулка; 8 — ось коромысла; 9 — клапан

Толкатели изготовляют из стали или чугуна. Рабочую поверхность стальных толкателей иногда покрывают слоем отбеленного чугуна, что уменьшает изнашивание. Снижению износа (особенно снижению его неравномерности) способствует вращение толкателя при работе, что достигается смещением оси толкателя и точки его касания с кулачком.

110