книги из ГПНТБ / Крученок И.Л. Авиационный двигатель М-14В26

П Р И В О Д К УЛ АЧ КО ВО Й Ш АЙБЫ

Привод предназначен для вращения кулачковой шайбы с опре­ деленной скоростью и в необходимом направлении. Привод рас­ положен в передней части среднего картера. Его ведущее зубчатое колесо {Z\ =33) установлено на передней части коленчатого вала и зафиксировано призматической шпонкой. Ведущее зубчатое ко­ лесо сцеплено с промежуточным зубчатым колесом (г2 = 39). Про­ межуточное зубчатое колесо установлено на шлицах промежуточ­ ного валика между шарикоподшипниками, на которых зафиксиро­ ван валик. Передний шарикоподшипник валика расположен в гнезде передней крышки упорного подшипника коленчатого вала, а

Такая схема привода обеспечивает вращение кулачковой шайбы в направлении, обратном направлению вращения коленчатого вала.

Таким образом, привод кулачковой шайбы обеспечивает враще­ ние шайбы со скоростью в 8 раз меньше скорости вращения колен­ чатого вала и в сторону, обратную направлению его вращения.

В конструкцию привода кулачковой шайбы (рис. 61) входят: зубчатые колеса, распорная втулка, кулачковая шайба, втулка ша­ рикоподшипника, шарикоподшипники, промежуточный валик и дета­ ли крепления его к передней крышке упорного шарикоподшип­ ника коленчатого вала.

Ведущее зубчатое колесо 20 привода состоит из ступицы и на ружного зубчатого венца. На внутренней поверхности ступицы выполнен паз под призматическую шпонку 23.

На торце одного зуба нанесена керном установочная метка. При сборке механизма зуб с меткой вводится между мечеными зубья­ ми промежуточного зубчатого колеса.

Промежуточное зубчатое колесо 19 механизма состоит из ступи­ цы и наружного зубчатого венца. На внутренней поверхности сту­ пицы выполнены прямоугольные шлицы, которыми колесо установ­ лено на наружные шлицы промежуточного валика 16. Для правильной сборки механизма привода на выступе шлица и двух зубьях переднего торца колеса нанесены керном метки.

Распорная втулка 22 кулачковой шайбы изготовлена из стали. На переднем торце втулки имеется упорный буртик, который фик­ сирует кулачковую шайбу в осевом направлении. На внутренней поверхности втулки выполнена кольцевая проточка, соединяющая­ ся с наружной поверхностью тремя отверстиями, по которым под­ водится масло для смазки втулки кулачковой шайбы. Для улучше­ ния смазки трущихся поверхностей втулок на наружной поверх-

101

рикоподшипника наружная;. 8 — передняя крышка упо­ ро-опорного подшипника ко­

ности распорной втулки выполнена лыска. Внутренняя поверхность втулки для предохранения поверхностей передней части коленчато­ го вала и втулки от наклепа омеднена.

Втулка шарикоподшипника выполнена с наружным буртиком, в который упирается торец внутреннего кольца шарикоподшипника промежуточного валика.

Промежуточный валик изготовлен пустотелым из стали. На торце валика заодно с ним выполнен зубчатый венец. В средней части валика имеются наружные прямоугольные шлицы для уста­ новки промежуточного зубчатого колеса и две цилиндрические поверхности для установки шарикоподшипников. Промежуточный валик опирается на два шарикоподшипника. Наружная обойма переднего шарикоподшипника установлена в гнездо передней крышки среднего картера. Наружная обойма заднего шарикопод­ шипника находится в гнезде крышки привода.

102

В собранном узле на валике установлены, начиная от зубчатого венца, задний шарикоподшипник 17, промежуточное зубчатое ко­ лесо 19, втулка 7 с передним шарикоподшипником 3 и переход­ ник 5. Переходник от проворачивания зафиксирован на валике сег­ ментной шпонкой. Все детали на валике затянуты гайкой 4, закон­ тренной пластинчатым замком.

КУЛАЧКОВАЯ ШАЙБА

Кулачковая шайба 21 (см. рис. 61) представляет собой стальной, диск, имеющий внутренний зубчатый венец, наружные радиально расположенные кулачки и ступицу. В центральную расточку сту­ пицы запрессована и законтрена двумя штифтами втулка.

Устанавливается кулачковая шайба на распорной втулке 22 и приводится во вращение ведущим зубчатым колесом 20 через про­ межуточное колесо 19 и промежуточный валик 16 газораспреде­ ления. Бронзовая втулка кулачковой шайбы является подшипни­ ком и смазывается маслом, поступающим на лыску распорной втулки из полости передней части коленчатого вала.

От осевого перемещения кулачковая шайба ограничивается буртиком распорной втулки и кольцом, установленным между роликоподшипником коленчатого вала и ступицей кулачковой шайбы.

На наружной поверхности обода шайбы выполнены в два ряда кулачки, имеющие цементированную поверхность. Передний ряд обслуживает клапаны впуска, задний — клапаны выпуска. В каж­ дом ряду имеются четыре кулачка, установленных под 90° один к другому.

При таком расположении и числе кулачков очередность работы цилиндров двигателя 1—3—5—7—9—2—4—6—8 обеспечивается следующим образом (рис. 62). Угол развала между осями цилинд­ ров двигателя и соответственно между осями одноименных толка-

телеи равен = 40 . Следовательно, угол между осями цилинд­

ров и одноименных толкателей, расположенных по порядку работы, равен 80°. г

Если кулачок № 1 своей вершиной набежал на толкатель цилинд­ ра № 1 и полностью открыл его клапан, то при этом кулачок № 2 не дошел до соответствующего положения к толкателю следующего по порядку работы цилиндра № 3 на 10°, кулачок № 3 — до толкателя цилиндра № 5 на 20° и кулачок № 4 — до толкателя цилиндра № 7 на 30°. В цилиндре № 3 одноименный клапан должен занять поло­ жение, аналогичное положению клапана в цилиндре № 1 через 80° поворота коленчатого вала. Когда вал повернется на этот угол, ку­ лачковая шайба переместится в обратную сторону на 10° (обозна­ чено штриховой линией на рис. 62) и кулачок № 2 своей вершиной подойдет к толкателю цилиндра № 3 и полностью откроет его кла­ пан. В это же время вершина кулачка № 3 будет отстоять от тол­ кателя цилиндра № 5 на 10°, вершина кулачка № 4 от толкателя

103

Направление вращения коленчатого вала.

цилиндра № 7 на 20° и кулачка № 1 от толкателя цилиндра № 9 на 30°. Клапаны этих цилиндров полностью откроются при повороте коленчатого вала соответственно на угол 80, 160 и 240°. Аналогично обслуживаются клапаны всех других цилиндров.

Таким образом, за два оборота коленчатого вала кулачковая

720° шайба повернется н а ----== 90', т. е. на угол развала кулачков

При этом четыре кулачка повернутся в сумме на 360° и обслужат поочередно все одноименные толкатели девяти цилиндров.

Схема обслуживания клапанов впуска и выпуска одинакова. Вершины кулачков выпуска смещены относительно вершин кулач­ ков впуска на 45° 37/30" в сторону, обратную направлению враще­ ния кулачковой шайбы. Величина этого угла зависит от длительно­ сти фазы впуска и выпуска при рабочем зазоре 1,62 мм, взаимного расположения толкателей впуска и выпуска и от угла развала меж­ ду ними.

Профиль кулачка определяет кинематику движения клапана и других деталей механизма газораспределения, от чего зависит ве­ личина и характер изменения их скорости и ускорения, а следова­ тельно, и сил инерции, действующих на детали.

Воснову выбора профиля кулачка берутся следующие условия:

1.Время подъема и опускания клапана на седло должно быть

104

наименьшим, что обеспечивает при заданной продолжительности открытия большее время нахождения клапана в положении, близ­ ком к полному открытию.

2.Ускорения и силы, действующие на клапан, должны быть наименьшими.

3.Изменение фаз газораспределения при изменении зазора от 0,2—0,45 мм до 1,62 мм не должно быть большим.

Тщательный подбор профиля кулачков не устраняет изменения фаз газораспределения при изменении зазора между деталями ме­ ханизма. На холодном двигателе, когда зазор имеет наименьшую величину (см. рис. 59), клапаны открываются раньше и закрыва­ ются позже, чем на горячем двигателе. В результате увеличивается фаза впуска и выпуска и угол перекрытия клапанов. Этим объясня­ ется склонность двигателя к обратным вспышкам в карбюратор в момент запуска, особенно при обеднении смеси из-за недостаточной заливки цилиндров бензином.

Кулачковая шайба при сборке двигателя устанавливается в строго определенном положении. Для этого на диске ступицы про­ сверлено сквозное отверстие под штырь-фиксатор, а на торце и конусе ступицы нанесены риски.

УЗЕЛ ТОЛКАТЕЛЯ

Узел толкателя служит для преобразования вращательного дви­ жения кулачковой шайбы в возвратно-поступательное движение тяги. Узлы толкателей установлены в отверстия кольцевого прилива передней части среднего картера и закреплены гайками.

Узел толкателя (см. рис. 61) состоит из следующих деталей: на­ правляющей втулки 10, толкателя 12, оси 13, ролика 15, втулки 14, наконечника 9 и пружины 11 толкателя.

Направляющая втулка 10 изготовлена из стали, в нижней части имеет прорезь для размещения в ней ролика, а в верхней части — овальный фланец с двумя отверстиями для прохода шпилек креп­ ления к картеру двигателя. Над фланцем имеется цилиндрическая часть с буртиком для крепления нижнего конца кожуха тяги.

При установке направляющей втулки в картер под фланец уста­ навливается паронитовая прокладка.

Внутри направляющей втулки выполнено чисто обработанное отверстие, в котором перемещается толкатель.

На наружной цилиндрической посадочной поверхности направ­ ляющих втулок толкателей клапанов впуска и выпуска цилиндров № 1, 2, 8 и 9 и клапана выпуска цилиндра № 3 имеются каналы для подвода смазки к трущимся поверхностям направляющих втулок и толкателей и лыски с отверстиями на рабочих поверхностях тол­ кателей для подвода масла внутрь толкателей (для смазки сфери­ ческих поверхностей толкателей, наконечников, тяг и рабочих поверхностей рычагов клапанов).

Толкатель 12 — стальной, пустотелый, является подвижной деталью, работающей в направляющей втулке 10, наружная

105

поверхность его точно обработана и покрыта слоем свинцовооло­ вянного сплава. Это сделано для лучшей приработки толкателя в направляющей.

В нижней части толкателя имеется прорезь, в которой помещен ролик 15 толкателя. Ролик установлен на бронзовую плавающую втулку 14, надетую на стальную цементированную ось 13 ролика толкателя. Ось ролика свободно установлена в отверстие вилки толкателя.

С противоположного конца толкатель имеет расточку, в которой устанавливается наконечник 9 с пружиной 11. Наконечник имеет сферическое цементируемое гнездо, в которое упирается своим сфе­ рическим наконечником тяга. По оси наконечника выполнено двух­ ступенчатое сверление для размещения пружины и перепуска мас­ ла от лыски и радиального отверстия в толкателе внутрь пустоте­ лой тяги.

Пружина 11 толкателя обеспечивает постоянный контакт нако­ нечника толкателя с тягой и тяги с регулировочным винтом рычага клапана, что обеспечивает условия надежного подвода масла к под­ шипнику рычага.

т яги И КОЖУХИ тяг

Тяги передают движение от толкателей к рычагам клапанов впуска и выпуска.

Тяга 33 (рис. 63) изготовлена из высококачественной стали в виде цельнотянутой трубки, в концы которой запрессованы сталь­ ные цементированные сферические наконечники с осевыми отвер­ стиями для прохода масла к подшипнику рычага клапана. Все тяги взаимозаменяемы.

Кожух 29 тяги изготовлен из цельнотянутой дюралюминиевой трубки. Для защиты от коррозии поверхность кожуха анодируется. На одном конце кожух тяги имеет конусную отбортовку для креп­ ления к штуцеру, ввернутому в клапанную коробку головки цилинд­ ра. Второй конец кожуха — цилиндрический, соединяется при помо­ щи шланга 22 с направляющей втулкой толкателя и закреплен дву­ мя хомутами 21 и 24. Все кожухи тяг взаимозаменяемы.

Кожухи тяг используются для слива масла из верхних клапан­ ных коробок в картер двигателя и подвода масла в нижние кла­ панные коробки из картера.

РЫЧАГИ КЛАПАНОВ

Рычаги клапанов служат для передачи движения от тяг к кла­ панам при их открытии и от клапанов к тягам при закрытии кла­ панов. Рычаги размещены на двигателе в коробках клапанного ме­ ханизма цилиндров.

Максимальные нагрузки рычаги испытывают в момент открытия клапанов. Чтобы открыть клапан, рычаг должен нажать на шток своим роликом с силой Р (рис. 64), достаточной для преодоления

106

Рис. 64. К определению боковой силы, действующей на рычаг клапана

сил упругости пружины, силы инерции клапана Р3-кл и силы давления газов в цилиндре на головку клапана Рг. Величины этих сил, особенно силы давления газов, значительны. Сила давления га­ зов Ртзависит от режима работы двигателя и назначения клапана.

Используя индикаторную диаграмму и зная геометрические раз­ меры головок клапанов, нетрудно определить усилия Рг для клапа­ нов впуска и выпуска (рис. 65).

Для клапана впуска

Рис. 65. К определению сил давления газов на клапаны впуска и выпуска в момент их открытия

108

Для клапана выпуска

Рг = лДкл (Pi - РоУ,

4

где Pi — давление газов в цилиндре в момент открытия клапана выпуска; ро — давление на выхлопе; dKл — диаметр головки клапана выпуска.

Из рис. 64 видно, что для получения на ролике рычага силы Р, открывающей клапан, к противоположному плечу рычага необхо­ димо приложить силу Рт, при которой ее составляющая

Рр = Р — = 1,2БР.

а

В результате наклона тяги к оси клапана при действии силы Рт возникает боковая сила N, прижимающая рычаг к внутренней стен­ ке клапанной коробки, и продольная сила Т, вызывающая изгиб осе­ вого болта рычага.

Рычаги 8 (см. рис. 63) впускного и выпускного клапанов изго­ товлены из поковки стали 12ХНЗА. Конец рычага, обращенный к клапану, имеет вилку, в которой помещен стальной ролик 14, вра­ щающийся на оси 10 рычага. При работе двигателя через ролик передается усилие на шток клапана. Конец рычага, обращенный к тяге толкателя, имеет отверстие с резьбой для винта 31, предназна­ ченного для регулирования зазора между роликом рычага и тор­ цом штока клапана. Регулировочный винт фиксируется контргай­ кой 9.

В средней части рычага имеется ступица с отверстием, в которое установлена втулка 7 игольчатого подшипника. Между наружной поверхностью этой втулки и внутренней поверхностью отверстия ступицы размещены в два ряда иглы 5 и кольцо 6 подшипника. Иглы монтируются на оси 1 при помощи колец и втулок 6, 7, а также азотированных шайб 4. Ось рычага установлена в отверсти­ ях стенок коробки клапанного механизма. Установка шайб и алю­ миниевых прокладок обеспечивает уплотнение оси рычага. Под головку оси 1 и гайку 11 устанавливаются шайбы 2 и 3. Для подво­ да смазки к игольчатому подшипнику в регулировочном винте и те­ ле рычага клапана выполнены отверстия.

КЛАПАНЫ И ПРУЖИНЫ

Клапаны обеспечивают впуск топливо-воздушной смеси в ци­ линдры и выпуск отработанных газов из них в тактах впуска и выпуска, а также герметизируют цилиндры в тактах сжатия и ра­ бочего хода.

В узел каждого клапана входят (см. рис. 63) клапан 20, две пру­ жины 17 и 18, опорная шайба 19, тарелка 16 и замок 15.

109

бок клапана выполнены пустотелыми и на 2/з объема заполнены натрием. В процессе работы натрий плавится, испаряется и способ­ ствует лучшему отводу тепла от головки к штоку. Рабочая фаска клапана выполнена под углом 43°, а рабочая фаска седла — под углом 45° (рис. 67). Применение дифференциальной фаски седла и клапана обеспечивает хорошую приработку деталей в процессе работы двигателя. Плотность посадки клапана на седло обеспечи­ вается притиркой. Притирка клапана производится на ширину фас­ ки 1,5—2 мм. При этом обеспечивается нависание фаски грибка клапана над седлом в пределах 0,1—0,3 мм. Герметичность соеди­ нения клапана и седла проверяется заливкой керосина. Продолжи­

110