Детали клапанного .механизма газораспределения

Клапан состоит изтарелкиР (рис. 78, а) и с т е р ж н я 5. Пере-
ход от тарелки к стержню сделан плавным, что обеспечивает клапану
необходимую прочность, улучшает отвод тепла от тарелки и уменьшает
сопротивление движению газов.

Конусный поясок 1 (фаска) тарелки клапана предназначен для
плотного закрытия седла в головке цилиндров. У большинства двига-
телей фаски впускных и выпускных клапанов и их седел выполнены
под углом 45°. Плотность прилегания фасок клапана и седла достига-
ется шлифовкой и дополнительной притиркой их друг к другу.

Стержень клапана шлифованный. В верхней его части сделана ци-
линдрическая выточка 4, в которую входит выступ 3 разрезанного на
две половины конического кольца — так называемые сухари 6, крепя-
щие тарелку 5 на стержне клапана. Под выточкой 4 на стержне клапа-
на расположена вторая цилиндрическая выточка 2, в которую вставле-
но пружинное кольцо 7. Оно предотвращает падение клапана в ци-
линдр в случае его обрыва.

У клапанов некоторых двигателей на тарелке сделаны прорезь или
сверления для соединения со шпинделем притирочного устройства.

Рис. 78. Клапан, пружина н детали ее крепления механизма газораспреде- ления:

в

а

а —двигателя СМД-14: б —двигателей А-41, А-01М; в —двигателя ГАЭ-53: 1 — фаска тарелки клапана; 2, 4— цилиндрические выточки на стержне клапана; 3 — выступ на сухаре; 5 — верхняя опорная шайба пружины клапаиа; 6 — сухари; 7 — пружин- ное кольцо; 8 —стержень клапана; 9 — тарелка клапана; 10 и 16 — наружная и внут- ренняя пружины; 11— направляющая втулка: 12 — нижняя опорная шайба пружины клапана; 13 — маслоотражательный колпачок; 14 — втулка тарелки; 15 — вставное кольцо.

В двигателях А-01М, А-41, ЯМЗ, 24Д и ГАЭ-53 пружина 10 (рис. 78,
бив) клапана размещена между нижней 12 и верхней 5 опорными
шайбами. Клапан соединен с шайбой 5 при помощи втулки 14 и су-
харей 6. Втулка 14 опирается на верхнюю опорную шайбу 5 только

Рис. 79. Выпускной клапан в сборе механизма газораспределения двигателя ЗИЛ-130 и схема поворота клапана:

а —выпускной клапан в сборе; б — детали механизма поворота; в — начальное положение механиз-
ма поворота; г — положение механизма поворота при открытии клапана; б —положение механиз-
ма поворота в конце открытия клапана: / — выпускирй клапаи; 2—неподвижный корпус; 3— ша-
рик; 4 — упорная шайба; 5 — замочное кольцо; 6 — пружина клапана; 7— верхняя опорная шайба
пружины клапана: 8 —сухаре; S — дискорая пружина; 10— возвратная пружина; У/— полость в
стержне клапана; 12 — натрий; 13слой из жаростойкого сплава; 14 — заглушка; 15 — седло
клапана.

торцом, поэтому трение между ними мало, и клапан под воздействием
коромысла и вибрации пружины может проворачиваться. Благодаря
этому увеличивается срок службы фасок седла и клапана, стержня 8
н втулки 11.

У двигателей 24Д и ГАЭ-53 для уменьшения проникновения (про-
сасывания) масла через зазор между стержнем впускного клапана и
его втулкой в цилиндр на стержень клапана под опорную шайбу 5 на-
дет маслоотражательный колпачок 13 из маслостойкой резины.

Во время работы двигателя температура впускных клапанов дости-
гает 570—670 К, а выпускных 1070—1170 К. Более низкая температура
впускных клапанов объясняется тем, что при такте впуска они охлаж-
даются горючей смесью или воздухом.

Клапаны изготовляют из легированной жаростойкой стали, которая
сохраняет свои механические качества при высокой температуре, хоро-
шо сопротивляется коррозии и износу от трения. Для впускных клапа-
нов применяют хромоникелевые и хромокремнистые стали, а для вы-
пускных— высокохромистые и хромоиикельмарганцовистые.

С целью уменьшения износа на фаску выпускного клапана 1 (рис.
79, а) у двигателей ГАЭ-53 и ЗИЛ-130 наплавляют слой 13 из жаро-
стойкого сплава, а торцы стержней впускных и выпускных клапанов
всех двигателей закаливают.

У выпускных клапанов двигателей ГАЭ-53 и ЗИЛ-130 применено
натриевое охлаждение. Стержни этих клапанов 1 имеют полость 11, ко-
торую при изготовлении клапана заполняют на 50—60% натрием 12, а
затем к тарелке приваривают заглушку 14. Натрий во время работы
двигателя плавится (температура его плавления 97° С) и в жидком со-
стоянии при движении клапана перемещается внутри полости 11, интен-
сивно перенося тепло от тарелки клапана к его стержню и втулке.

Выпускной клапан 1 двигателя ЗИЛ-130 для повышения срока
службы принудительно поворачивается во время работы двигателя спе-
циальным механизмом, состоящим из неподвижного корпуса 2 (рис. 79,
а и б), в котором по окружности расположены пять наклонных углуб-
лений, пяти шариков 3 и их возвратных пружин 10, дисковой пружи-
ны 9, упорной шайбы 4, на которую давит пружина 6 клапана, замоч-
ного кольца 5. Шайба 4 и пружина 9 надеты с зазором на корпус 2, ус-
тановленный в гнездо головки цилиндров. Пружина 6 клапана одним
концом опирается на шайбу 7, а другим — на шайбу 4.

При закрытом клапане усилие пружину 6 (рис. 79, в) через шайбу
4 передается на ндружцую кромку дисковой пружины 9, которая с про-
тивоположной стороны внутренней кромкой опирается на выступ кор-
пуса 2. Когда клапан открывается (рис. 79,г), пружина 6 сжимается.
В результате ее возросшего усилия дисковая пружина 9, опираясь на
шарики 3, выпрямляется. Между внутренней кромкой дисковой пружи-
ны 9 и выступом корпуса 2 появляется зазор. Под действием усилия
пружин 6 и 9 шарики 3, преодолевая сопротивление возвратных пру-
жин 10, катятся по наклонным плоскостям углублений корпуса 2 и по-
ворачивают дисковую пружину 9, шайбу 4 и с ними пружину 6 и кла-
пан/на некоторый угол.

Положение механизма поворота в конце открытия клапана показа-
но на рисунке 79, д. При закрытии клапана усилие пружины 6 умень-
шается, и дисковая пружина 9 возвращается в первоначальное положе-
ние. При этом освобождаются шарики 3, и пружины 10 возвращают их
в исходное положение (рис. 79, в).

Для лучшего наполнения цилиндра у двигателей Д-50, Д-240,
СМД-60, ЯМЗ-240Б, СМД-14, Д-160, А-41, А-01М, Д-37Е, Д-21А1,
ГАЭ-53 и ЗИЛ-130 диаметр тарелки впускного клапана сделан не-
сколько большим, чем у выпускного клапана (рис. 80,а и б).

Седла впускных и выпускных клапанов у многих двигателей
(Д-21А1, ЯМЗ-240Б, Д-37Е, 24Д, FA3-53, ЗИЛ-130) выполнены во
вставных кольцах из жаростойкого чугуна, запрессованных в головку
цилиндров. Обычно эти головки отлиты из алюминиевого сплава. У дви-
гателя СМД-60 вставные кольца сделаны из специального сплава на
никелевой основе. У двигателей ГАЗ-52, А-41, А-01М и ЯМЗ вставные
кольца из жаростойкого чугуна предусмотрены только для выпускных
клапанов, причем у двигателей ГАЗ-52 они запрессованы в блок-кар-
тер. Вставные кольца увеличивают срок службы и облегчают ремонт
головки цилиндров или блок-картера. Седло впускного клапана дви-
гателя СМД-60 имеет козырек (ширму) для направленного входа воз-
духа в цилиндр.

Направляющая втулка 14 обеспечивает строго направлен-
ное движение клапана и посадку его в седло без перекоса. Она запрес-
совывается в головку цилиндров или в блок-картер. Направляющие
втулки изготовляют из чугуна (СМД-14, Д-160, ЗИЛ-130) или метал-
локерамики (24Д, ГАЗ-53, СМД-60 и ЯМЗ), подвергнутой прессова-
нию, спеканию и пропитке маслом. Металлокерамические втулки обла-
дают высокими антифрикционными качествами.

Пружина 12 создает усилие, необходимое для закрытия клапана
и плотной посадки его в седло. Обладая достаточной упругостью, пружи-
на не допускает отрыва клапаиа и толкателя от кулачка распредели-
тельного вала, сохраняя этим установленную продолжительность от-
крытия клапана.

Пружины изготовляют из стальной проволоки, обычно они бывают
витые, цилиндрические. Они могут иметь постоянный (Д-240) или пе-
ременный шаг витков (24Д, ЗИЛ-130). У пружины с переменным ша-
гом уменьшается возможность возникновения опасного для ее прочно-
сти резонанса.

Рис. 80. Детали механизма газораспределения:

а — двигателя Д-160; б — двигателя ЗИЛ-130; / — опорная шейка распределительного вала: 2 — толкатель; 3 — валик декомпрессионного
механизма; 4 — штата декомпрессионного механизма; 5 —штанга толкателя; 6 — регулировочный наконечник штанги декомпрессионного
механизма; 7 — регулиревочиый винт; 8— коромысло; 9— втулка коромысла; 10 — сухари; 11 — верхняя опорная шайба пружины клапана:
12 и 13 — наружная и внутренняя пружины клапана; 14 — направляющая втулка клапана; 15 — впускной клапан; 16 — распорная пру-
жина; 17 — ось коромысел; 18 — стойка оси коромысел: 19 — выпускной клапан; 20 — дистанционное кольцо; 21 — упорная плита; 22 — ше-
стерня; 23 — упорный бронзовый днск; 24 — гайка; 25 —валик привода датчика ограничителя частоты вращения; 26 — упорный фланец:
27 — распорное кольцо; 28 — эксцентрик привода штанги топливного иасоса: 29 — кулачок толкателя выпускного клапана; 30 — кулачок
толкателя впускного клапана; 31 — втулка (подшипник) опорнойшейки распределительного вала; 32 — механизм поворота выпускного кла-
пана; 33— шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя системы зажигания.

При сборке конец пружины с меньшим шагом навивки должен рас-
полагаться у тарелки клапаиа.

В двигателях ЗМЗ-451, ГАЭ-53, Д-37Е на каждый клапан устано-
влена одна пружина, а в двигателях Д-240, А-41, СМД-60, Д-160 и
ЯМЗ — две пружины. Чтобы витки внутренней 13 (рис. 80, о) и наруж-
ной 12 пружин не заклинивались, они навиты в разные стороны. Нали-
чие двух пружин уменьшает размеры и облегчает условия их работы;
вместе с тем повышается надежность: при поломке одной пружины
клапан будет удерживаться другой.

У двигателя ГАЗ-52 пружина одним концом упирается в тело блок-
картера 4 (см. рис. 76,6), а другим — в опорную шайбу 18, соединен-
ную с концом стержня клапана сухарями 17.

Детали передачи механизма газораспределения обеспечивают пере-
дачу движения от распределительного вала к клапанам. К этим дета-
лям при подвесных клапанах относятся толкатель 2 (рис. 80), штанга
5, коромысло 8 с регулировочным винтом 7, ось коромысел 17 со стой-
кой 18 и пружинами 16, а при боковых — толкатель 2 (см. рис. 76,6) с
регулировочным болтом 8.

Толкатель служит для передачи движения от кулачка распре-
делительного вала к клапану или штанге. Толкатели изготовляются из
чугуна или стали. Их рабочие поверхности шлифуются и термически
обрабатываются. Для уменьшения массы толкатели часто делают пусто-
телыми. Толкатели перемещаются в направляющих втулках из анти-
фрикционного чугуна (Д-37Е) или непосредственно в отверстиях блок-
картера (например, СМД-60, Д-240, ГАЭ-53, ЗИЛ-130). Применяются
толкатели следующих видов: качающиеся роликовые (рис. 81, а), гри-
бообразные (рис. 81, б и г) и цилиндрические (рис. 81, в).

Рис. 81. Толкатели: а — качающийся роликовый: б — грибообразный с плоской опорной поверхностью; в — цилинд- рический со сферической опорной поверхностью; г — грибообразный толкатель со сферической опорной поверхностью: / — рычаг; 2 — ось рычага; 3 — втулка; 4 — ролнк; 5 — игольчатый под- шипник; 6 — ось ролика; 7 — пята.

В двигателях А-41, А-01М и ЯМЗ установлены качающиеся на спе-
циальной оси роликовые толкатели. В отверстие толкателя запрессо-
вана бронзовая втулка 3 (рис. 81,а). Ролик 4 вращается на игольчатом
подшипнике 5. С целью повышения долговечности толкателя в месте
соприкосновения со штангой в него запрессована термически обработан-
ная стальная пята 7 со сферической поверхностью.

Нижняя часть грибообразного толкателя выполняется в виде та-
релки, которая имеет плоскую (Д-37Е, СМД-60, Д-160) или сферичес-
кую (ГАЗ-52) опорную поверхность. У цилиндрического толкателя
(ЗИЛ-130 и ГАЭ-53) опорная поверхность тоже сферическая.

Для более равномерного износа опорной и направляющей (цилин-
дрической) поверхностей толкатель одновременно с прямолинейным
движением совершает вращательное — вокруг своей оси. Вращательное
движение толкателя при его плоской опорной поверхности достигается
смещением оси толкателя относительно оси кулачка распределительно-
го вала на 1,5 мм (рис. 81, б), а при сферической опорной поверхно-
сти—применением кулачков распределительного вала, имеющих не-
большую конусность (рис. 81, в и г).

На рабочую поверхность цилиндрических стальных толкателей дви-
гателей 24Д, ГАЭ-53 и ЗИЛ-130, соприкасающуюся с кулачком распре-
делительного вала, наплавляют отбеленный чугун. У ЗИЛ-114 цилин-
дрические толкатели имеют гидравлическое устройство, автоматически
обеспечивающее работу без зазора в клапанном механизме.

Штанга 5 (рис. 80) представляет собой цельный стальной
(СМД-60 и ЗИЛ-130), цельный из алюминиевого сплава (Д-37Е, 24Д и
ГАЭ-53) или пустотелый стальной (А-41, А-01М и ЯМЗ) стержень. Штан-
ги из алюминиевого сплава и пустотелые стальные на концах имеют
стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Ниж-
ний наконечник штанги — шаровой. Он опирается на сферическую по-
верхность выемки толкателя. Верхний наконечник штанги имеет
углубление со сферической поверхностью, на которую опирается головка
регулировочного винта 7.

Коромысло 8 — это стальной двуплечий рычаг с плечами раз-
личной длины. На коротком плече сделано разьбовое отверстие. В это
отверстие ввертывается винт 7, с помощью которого регулируется за-
зор между утолщением (бойком) на конце длинного плеча коромысла
и стержнем клапана. Рабочая поверхность бойка шлифуется и терми-
чески обрабатывается. В средней части коромысла имеется отверстие
с запрессованной втулкой 9. Это отверстие необходимо для того, что-
бы установить коромысло на оси.

Стальные оси 17, на которых размещены коромысла, закреп-
лены в стойках 18, установленных на верхней плоскости головки ци-
линдров. Стойки крепятся к головке цилиндров шпильками. Продоль-
ное перемещение по валику коромысел предотвращается распорными
пружинами 16.

Оси коромысел обычно пустотелые, их внутренняя полость исполь-
зуется как канал для подвода масла, смазывающего втулки коромысел
и трущиеся поверхности наконечников штанг, головок регулировочных
винтов и направляющих втулок. Чтобы масло не вытекало из осей
коромысел, наружные концы их закрыты заглушками, а внутренние
соединены трубкой, снабженной уплотнительным устройством.

Для предохранения от повреждений и загрязнения детали меха-
низма газораспределения, размещенные на головке цилиндров, закры-
ты стальными или алюминиевыми колпаками. Между нижней плоско-
стью колпака и головкой цилиндров, а также между верхней плоско-
стью колпака и его крышкой установлены специальные прокладки.

Распределительный вал при помощи кулачков 29 и 30, располо-
женных на нем, управляет движением клапанов. Каждый кулачок воз-

Осевые перемещения распределительного вала во втулках ограни-
чиваются в пределах 0,08—0,25 мм. В двигателях СМД-14 осевые пе-
ремещения распределительного вала 2 (рис. 83, а) ограничиваются с
одной стороны втулкой 1, в которую упирается бурт 3 на передней шей-
ке распределительного вала, а с другой стороны — винтом 7, в который
упирается подпятник 6, запрессованный в торец вала. Винт 7 ввернут
в переднюю крышку 9 картера шестерен и стопорится контргайкой 8.
Сферическая поверхность упорного винта 7 и торец подпятника 6 за-
калены и прошлифованы. Между ними устанавливается зазор 0,5 мм.

В двигателях ЗИЛ-130, ГАЗ-53 и ГАЗ-52 для ограничения переме-
щения распределительного вала служит упорная стальная шайба 12
(рис. 83,6), прикрепленная болтами 13 к передней стенке блок-картера
16. Эта шайба помещена между торцом опорной шейки 15 распредели-
тельного вала и торцом ступицы 17 распределительной шестерни. Тол-
щина шайбы 12 меньше толщины распорного кольца 14. Разница в тол-
щине этих двух деталей обеспечивает необходимый зазор.

Привод распределительного вала большинства автотракторных
двигателей шестеренчатый, а у двигателей 412 и ВАЗ-2101 — цепная
передача.

Распределительные шестерни передают вращение от коленчатого
вала к распределительному. Они располагаются в передней части дви-
гателя, в специальном картере, который закрывается крышкой, или в
задней части двигателя (СМД-60, ЯМЗ-240 и его модификации).

У двигателей 24Д (рис. 84), ГАЗ-52 и ЗИЛ-130 шестерни коленча-
того и распределительного валов входят непосредственно в зацепление.
А у двигателей Д-37Е, СМД-14 (см. рис. 76,а), Д-240, А-41 и А-01М
шестерня коленчатого вала соединяется с шестерней распределитель-
ного вала через промежуточную шестерню.

Для лучшей плавности хода и уменьшения шума распределитель-
ные шестерни делают с косыми зубьями.

В качестве материала распределительных шестерен применяют
сталь, чугун и пластмассу. Так, в двигателях 24Д, ГАЗ-52, ГАЭ-53 ведо-
мая шестерня на распределительном валу — текстолитовая (пластмас-
совая). В других двигателях распредели-
----------------- тельные шестерни сделаны из металла.

Применение разных материалов для ве-
дущей и ведомой распределительных ше-
стерен способствует уменьшению шума
при их работе.

Распределительные шестерни (кроме
промежуточных) крепятся на своих валах
шпонками или болтами в строго опреде-
ленных положениях. Соединение зубьев
шестерен при сборке двигателя осущест-
вляется по меткам, имеющимся на ше-
стернях (см. рис. 76, в и 84), а иногда
и на картере шестерен. Такая установка
шестерен обеспечивает согласованное
вращение коленчатого и распределитель-
ного валов и валов привода топливного
насоса (у дизеля). Обозначение меток и
их взаимное расположение у различных
двигателей неодинаковы.

Рис. 84. Расположение шестерен распределения двигателя 24Д:

1—шестерня коленчатого вала: 2 — шестерня распределительного вала.

Промежуточные шестерни двигателей
СМД-14 и Д-240 вращаются на непо-
движных стальных осях (пальцах), кото-
рые запрессованы в переднюю стенку
блок-картера.

В механизмах газораспределения двигателей ВАЗ-2101 и 412 рас-
пределительный вал 4 (рис. 85, а) размещен на головке цилиндров 9,
и его кулачки действуют на коромысла 3 w 6, которые открывают кла-
паны 10. В этих механизмах нет толкателей и штанг, проще отливка
блок-картера и меньше шум при работе.

У двигателя412 от звездочки 10 (рис.85,ей б) вращение переда-
ется звездочке 14 распределительного вала двухрядной роликовой це-
пью 11. Для натяжения цепи привод имеет специальное устройство, со-
стоящее из зубчатого ролика 9, расположенного на одном плече дву-
плечего рычага 7. Другое плечо этого рычага упирается в пробку!.

Рис. 85 Механизм газораспределения двигателя 412 и привод его распределительного вала:

о — механизм газораспределения: / — наконечник клапана; 2 — ось коромысел выпускных клапанов;
3, 6 — коромысла; 4— распределительный вал; 5 — ось коромысел впускных клапаиов: 7 — контргай-
ка; 8— регулировочный вннт; 9 — головка цилиндров; 10 — клапаны; б — натяжное устройство;
в—цепной привод распределительного вала: / — направляющая пробка; 2 — плунжер: 3 — верхняя
крышка распределительных звездочек; 4— пружина; 5 — пробка; 6 — сухарь; 7 —рычаг натяжного
ролика; 8 — болт; 9 — натяжной ролик; 10 — звездочка коленчатого вала; 11 — цепь; 12 — успокои-
тель: 13—ось рычага; 14 — звездочка распределительного вала.

7 А. М. Гуревич, Е. М. Сорокин 97

Рычаг 7 свободно сидит на оси 13, запрессованной в головку цилинд-
ров. Под действием пружины 4 плунжер 2 через рычаг 7 прижимает
ролик 9 к ведомой ветви цепи 11. Плунжер 2 имеет продольный паз, в
который входит сухарь 6, фиксирующий положение плунжера. Сухарь
закрепляется болтом 8. Для уменьшения вибрации ведущей ветви це-
пи 11 предусмотрен пластмассовый успокоитель 12.

Дата добавления: 2014-10-31