Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Кафедра механизации сельского хозяйства
Экзаменационный билет № 6
Государственный междисциплинарный экзамен для специальности 110301 – Механизация сельского хозяйства
1. Газораспределительный механизм: назначение, типы, материал и конструкция основных деталей, неисправности. Объясните необходимость зазоров в клапанах механизма и последовательность операций при их регулировке.
Главное назначение газораспределительного механизма - своевременное снабжение двигателя горючей смесью, а также выпуск выхлопных газов. Основными элементами газораспределительного механизма являются:- распределительный вал; -рычаги; -ремень газораспределительного механизма (ремень ГРМ) или цепь; -клапаны с мощными пружинами (впускные и выпускные); -впускные и выпускные каналы.
В целом распределительный вал с кулачками предназначен для своевременного и согласованного с движением поршней в цилиндрах открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Иначе говоря, посредством распредвала впускной клапан открывается в самом начале первого такта, когда поршень еще находится в верхней мертвой точке, и закрывается сразу, как только поршень достигнет нижней мертвой точки. Выпускной клапан открывается именно в конце третьего такта, когда поршень находится в НМТ, и закрывается по достижении им ВМТ (то есть когда выхлопные газы будут выдавлены поршнем через отверстие выпускного клапана).
Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания находится в головке блока цилиндров, а точнее - вдоль ее верхней части. Ключевыми элементами распределительного вала являются кулачки, число которых равно общему количеству впускных и выпускных клапанов. Распределительный вал расположен относительно клапанов таким образом, что каждому клапану соответствует свой кулачок. При вращении вала кулачки поочередно давят на соответствующие клапаны, благодаря чему те своевременно открываются. Когда кулачок перестает давить на клапан (распределительный вал вращается с большой скоростью, и давление очень скоротечно), он под воздействием мощной пружины возвращается на место, плотно закрывая отверстие.
Распределительный вал получает энергию вращения от коленчатого вала, с которым он соединен либо цепью, либо зубчатым ремнем газораспределительного механизма. Для этого на конце распредвала закреплена соответствующая шестерня, а на конце коленчатого вала - зубчатый шкив или звездочка.
При такте "ВПУСК" кулачек впускного клапана, своим выступом, набегает на токатель, он поднимает штангу, а штанга на коромысло, оно поворачивается давит на впускной клапан и он идет вниз, сжимая пружину, и соединяет цилиндр с впускным коллектором. Когда закончится такт "ВПУСК" выступ кулачка сойдет с толкателя, пружины поднимут клапан и он закроет цилиндр,отсоединит его от впускного коллектора. При такте "ВЫПУСК" кулачек выпускного клапана, своим выступом, набегает на токатель, он поднимает штангу, а штанга на коромысло, оно поворачивается давит на давит на выпускной клапан и он идет вниз, сжимая пружину, и соединяет цилиндр с выпускным коллектором. Когда закончится такт "ВЫПУСК" выступ кулачка сойдет с толкателя, пружины поднимут клапан и он закроет цилиндр, отсоединит его от выпускного коллектора.
Материалы для ГРМ. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси (или воздуха) и выпуск отработавших газов. Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачков распределительного вала к штангам. Изготовляют их из стали или чугуна. Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие, и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна.
Клапаны изготавливают высадкой из стального прутка с последующей механической и термической обработкой. Материалом для них служит износо- и жаростойкая сталь. Иногда головку и стержень выпускного клапана выполняют из разных марок стали, а затем соединяют сваркой. Торец стержня клапана дополнительно закаливают для повышения твердости и износостойкости. В некоторых случаях на фаску выпускного клапана для увеличения его долговечности наплавляют особо жаростойкий сплав.
Возможные неисправности ГРМ
Основными неисправностями газораспределительного механизма (ГРМ) являются:
· нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);
· износ подшипников, кулачков распределительного вала;
· неисправности гидрокомпенсаторов (на двигателях с автоматической регулировкой зазоров);
· снижение упругости и поломка пружин клапанов;
· зависание клапанов;
· износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала;износ зубчатого шкива привода распределительного вала;
· износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;
· нагар на клапанах.
Можно выделить следующие причины неисправностей ГРМ:
· выработка установленного ресурса двигателя и, как следствие, высокий износ конструктивных элементов;
· нарушение правил эксплуатации двигателя, в том числе использование некачественного (жидкого), загрязненного масла, применение бензина с высоким содержанием смол, длительная работа двигателя на предельных оборотах.
Самой серьезной неисправностью газораспределительного механизма является т.н. зависание клапанов, которое может привести к серьезным поломкам двигателя. Причин у неисправности две. Применение некачественного бензина, сопровождающееся отложением смол на стержнях клапана. Другой причиной является резонанс, ослабление или поломка пружин клапанов. В этом случае при достижении поршнем верхней мертвой точки клапан не успевает сесть в «седло». Данная неисправность на современных автомобилях встречается достаточно редко.
Отдельно необходимо сказать о неисправностях гидрокомпенсаторов. При использовании жидкого или сильно загрязненного масла гидрокомпенсатор перестает выполнять свою основную функцию, а именно автоматически компенсировать зазоры в ГРМ. Дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к заклиниванию гидрокомпенсаторов.
Нарушение теплового зазора на двигателях с регулируемым зазором может произойти по причине износа подшипников и кулачков распределительного вала, износа зубчатого шкива привода распределительного вала, а также вследствие неправильной регулировки.
Неисправности ГРМ достаточно сложно диагностировать, т.к. сходные внешние признаки могут соответствовать нескольким неисправностям.
Большинство неисправностей газораспределительного механизма приводит к нарушениям фаз газораспределения, при которых двигатель начинает работать нестабильно и не развивает номинальной мощности.
Объясните необходимость зазоров в клапанах механизма и последовательность операций при их регулировке. Зазоры необходимы для того чтобы клапана не зажало при нагреве (тепловой зазор).
Тепловые зазоры в механизме газораспределения регулируйте на холодном двигателе не ранее чем терез 30 мин после его останова.
Регулируйте тепловые зазоры в следующем порядке: Для КАМАЗ - 1—5—4—2—6—3—7—8.
- снимите крышки головок цилиндров;
- проверьте момент затяжки и при необходимости втяните болты крепления головок цилиндров;
- установите фиксатор маховика в нижнее поение;
- снимите крышку люка в нижней части картера пления;
- вставляя ломик в отверстия на маховике, проворачивайте коленчатый вал до тех пор, пока фиксатор не войдет в зацепление с маховиком;
- проверьте положение меток на торце корпуса муфты опережения впрыскивания топлива и фланце ведущей полумуфты привода топливного насоса высокого давления. Метки должны находиться в верхнем положении. Если риски находятся внизу, выверите фиксатор из зацепления с маховиком, проверни коленчатый вал на один оборот, при этом фиксатор ен войти в зацепление с маховиком;
- установите фиксатор маховика, в верхнее положение;
- проверните коленчатый вал по ходу вращения (против часовой стрелки, если смотреть со стороны маховика) на угол 60° (поворот маховика на угловое стояние между двумя соседними отверстиями соответствует повороту коленчатого вала на 30°), т. е. в положение I. При этом клапаны 1-го и 5-го цилиндров закрыты (штанги клапанов легко проворачиваются от руки);
- проверьте момент затяжки гаек крепления стоек коромысел регулируемых цилиндров и при необходимости затяните их;
- проверьте щупом зазор между носками коромысел и торцами стержней клапанов 1-го и 5-го цилиндров. Щуп толщиной 0,3 для впускного и 0,4 для выпускного клапанов должен входить с усилием (передние клапаны правого ряда цилиндров впускные, левого ряда — выпускные);
- для регулирования зазора приспособлением ослабьте гайку регулировочного винта, вставьте в зазор щуп и, вращая винт отверткой, установите требуемый зазор. Придерживая винт отверткой, затяните гайку и проверьте величину зазора;
- дальнейшее регулирование зазоров в клапанном механизме проводите попарно в цилиндрах 4 и 2 (положение II), 6 и 3 (положение III), 7 и 8 (положение IV), проворачивая коленчатый вал по ходу вращения каждый раз на 180° (см. табл. 3);
- пустите двигатель и проверьте его работу, при правильно отрегулированных зазорах стука в клапанном механизме не должно быть;
- установите крышки люка картера сцепления и головок цилиндров.