Конструктивні та технологічні заходи, які забезпечують підвищення надійності і довговічності деталей ГРМ

ГРМ

Тема 4.

Заняття 2

План

1. Призначення та будова деталей ГРМ: клапанів, напрямних втулок клапанів, пружин клапанів та деталей їх кріплення, сідел клапанів.

2. Тепловий зазор в ГРМ і вплив його на роботу двигуна.

3. Призначення, будова і робота механізму обертання випускного клапана двигуна ЗІЛ-508.

4. Конструктивні та технологічні заходи, які забезпечують підвищення
надійності і довговічності деталей ГРМ.

5. Фази газорозподілу та їх вплив на роботу двигуна.

1. Клапани. Призначення клапана - відкривати і закривати впускний і випускний отвори. Клапани розміщенні в головці блока (з верхнім розташуванням) і блоку циліндрів (з нижнім). Основними частинами клапана є головка і стержень. Клапан повинен надійно ізолювати циліндр під час тактів стиску і робочого ходу від впускного або випускного трубопроводу і здійснювати в відкритому стані найменший опір руху газів. Плавний перехід від головки клапана до його стержня зменшує опір клапана при обтіканні його газами. Для того щоб клапан щільно прилягав до сідла на його головці виконують фаску, яку шліфують і притирають до фаски сідла.

Головки (або тарілки) впускного і випускного клапанів можуть бути як однакового діаметру так і різного. Зазвичай головку впускного клапана виконують більшою, для кращого наповнення циліндра. Наприклад: ГАЗ-53 діаметр впускних - 47 мм, а випускних - 36 мм. КамАЗ-740 впускних - 51 мм, випускних - 46 мм.

Клапани працюють при високій температурі і зазнають корозійної дії газів. В особливо важких умовах працюють випускні клапани. Тому метал, що використовують для їх виготовлення повинен бути корозійним і зносостійким. Цим вимогам задовольняє високолегована сталь. Напрямні втулки клапанів.Стержень клапана переміщується в напрямній втулці, яка забезпечує посадку клапана на сідло без перекосу. В більшості двигунів використовують пористі порошкові втулки, які володіють хорошими антифрикційними властивостями.

Стержні клапанів КамАЗ-740 на довжині 120 мм від торця графітизовані. Стержні впускного і випускного клапанів хромують (ЗІЛ-130).

Всі ці технологічні і конструктивні заходи підвищують надійність клапанного механізму.

Пружини клапанів. На кінці стержня клапана є виточка для з'єднання з пружиною (яка постійно знаходиться в стиснутому стані) і клапаном за допомогою сухарів і тарілки. Пружина клапана сприяє його щільній посадці на сідло і притискує штовхач до кулачка розподільного валу. Пружина має постійний крок. Для запобігання вібрації клапана при високій частоті обертання колінчастого вала крок витків роблять змінним.

Кінець пружини з меншим кроком повернутий вниз в сторону головки клапана. Інколи на клапан встановлюють не одну, а дві пружини з різним напрямком навивки з метою запобігання заклинювання (ЯМЗ-236 і КамАЗ-740).

При наявності двох пружин зменшується їх довжина, підвищується надійність двигуна (при поломці однієї пружини клапан буде утримуватись іншою), і покращується резонансна характеристика клапанного механізму.

В з'єднанні клапана з пружинами за допомогою сухарів і тарілки використовують конічні втулки (ЯМЗ—236, КамАЗ-740, ЗМЗ-53 і ін.) яку щільно обхвачує сухарі. Тарілка опирається на торець конічної втулки, а в фланець тарілки опирається одна або дві пружини. На стержень впускного клапана (наприклад двигун автомобіля ГАЗ-24) одягають ковпачок з маслостійкої гуми для усунення можливого підсосу масла (при тактах випуску) в камеру згоряння через зазор між втулкою і стержнем. З цією метою на верхній частині, наприклад, втулки (двигун КамАЗ-740) встановлюють ущільнюючу манжету.

Випускний клапан двигуна автомобіля ЗІЛ-130 має жаростійку наплавку на фасці не дивлячись на те, що він виготовлений з жаростійкої сталі.

В стержні клапана просвердлено глухий отвір, який заповнений на 1/2 або на 2/3 натрієвим наповнювачем і закритий заглушкою. Під час роботи двигуна натрій плавиться (t плавлення = 98°С) і перетворюється в рідину. При зворотно поступальному рухові клапана в напрямній втулці натрій переміщується, омиває головку клапана і відводить від неї теплоту до стержня і втулки. При охолоджені клапана підвищується, надійність його роботи, і як наслідок роботи двигуна.

Сідла клапанів. Відпрацьовані гази визивають корозію і підвищ, знос сідел випускних клапанів, тому сідла виготов, вставними із жаростійкого чавуну. Якщо двигун має ГРМ з верхніми клапанами і головку блока, відлиту з алюмінієвого сплаву, то під всі клапани в головці блока запресовують сідла з жаростійкого чавуну ((двигуни ГАЗ, ЗІЛ, КамАЗ).

В дизелі МЗ-236 під випускні клапани також запресовані сідла.

2. Якщо клапан закритий, то між кінцем його стержня і регул, гвинтом штовхача, або між кінцем стержня клапана і бойком коромисла повинен бути певний тепловий зазор. В двигуні з нижніми клапанами для їх норм, роботи встановлюють відповідний тепловий зазор регулювальним гвинтом, який ввернуто в штовхач. В двигуні з верхніми клапанами для регулювання теплового зазору служить гвинт, ввернутий в коротке плече коромисла. Тепловий зазор для впускних і випускних клапанів в холодних двигунів авто. ГАЗ-53, ЗІЛ-130,МАЗ-5335 рівний 0,25-0,30 мм. Якщо теплові зазори під час роботи двигуна збільшується, то клапани починають стукати і погірш, наповнення циліндрів свіжим зарядом і їх очистка від відпрацьованих газів. При зменшенні, теплових зазорів клапани нещільно прилягають до сідел, і їх фаски обгорають. Потужність двигуна в обох випадках знижується, а також порушуються фази газорозподілу. Теплові зазори регулюють при такті стиску, коли поршень першого циліндра знаходиться в ВМТ і обидва клапани закриті.

Регулювання здійснюють звичайно за допомогою щупа потрібної товщини згідно порядку роботи циліндрів двигуна (1-2-4-3 ГАЗ-24; 1-3-4-2 ВАЗ, Москвич; 15362 (ГАЗ-52); 142536 (ЯМЗ-236); 15426378 (ГАЗ, ЗІЛ, КамАЗ, ЯМЗ-238) або по рекомендації заводу виготовляють відповідно до конкретного автомобіля.

3. Механізми обертання випускного клапана використовують для підвищення надійності випускних клапанів. При цьому усувається можливість утворення нагару на робочій фасці випускного клапана. Під час роботи двигуна випускний клапан примусово повертається спеціальним механізмом, корпус якого розміщений в головці блока.

В корпусі по колу розміщено 5 похилих заглиблень для кульок із зворотними пружинами. На верхню частину корпуса одягнуті з зазором дискова пружина і опорна шайба. Пружина клапана одним кінцем опирається на тарілку, а іншим на опорну шайбу.

Якщо клапан закритий, то зусилля пружини клапана через опорну шайбу передається дисковій пружині. Внутрішньою кромкою дискова пружина опирається на заплечики корпуса, а на її зовнішню кромку діє пружина клапана через опорну шайбу.

При відкритті клапана його пружина стискається, і зусилля що передається дисковій пружині зростає. Пружина випрямляється, і між її внутрішньою кромкою і заплечиками корпуса зникає зазор. Після випрямлення дискової пружини на кульки передається зусилля двох пружин. Кульки рухаються по похилих заглибленнях корпуса і стискають зворотні пружини повертаючи (в наслідок тертя) дискову пружину разом з опорною шайбою, яка в свою чергу викликає поворот пружини клапана разом з клапаном. Під час закриття клапана його пружина розпрямлюється, тиск зменшується і прогин дискової пружини зростає. Дискова пружина внутрішньою кромкою опирається на заплечики корпуса і звільняє кульки, які повертається в вихідне положення під дією зворотних пружин.

4.1. Розподільчі зубчасті колеса валів роблять з похилими зубами для поступового прикладання крутного моменту, що зменшує шум і знос з цією метою на автомобілях ГАЗ виготовляють з текстоліту.

4.2. Робочі поверхні кулачків, опорних шийок, ексцентриків і зубчастих коліс стальних розподільних валів піддають термічній обробці та шліфовоці для підвищення надійності і довговічності.

4.3. Для меншого тертя упорного фланця між торцем маточини розподільного колеса і торцем першої опорної шийки розподільного валу створюють зазор за рахунок того що товщина упорного фланця менше товщини розтискного кільця на 0,1…0,2 мм., з цією метою робочі поверхні стального фланця термічно оброблюють і фосфоровані.

4.4. На циліндричних і тарільчасто-циліндричних штовхачах опорні поверхні штовхачів роблять по сфері, а кулачки усіченим конусом, це дає можливість змістити точку дотику і забезпечити обертання штовхача і рівномірний знос по смужці та збільшити надійність і довговічність теплового зазору, з цією метою на торець стальних штовхачів наплавляють від білений чавун. У двигунів ЯМЗ роликові штовхачі котяться по кулачку та менше стираються, що спричиняє довговічності теплового зазору в клапанах.

4.5. Штанги двигунів ГАЗ виготовляють з алюмінієвого сплаву з метою однакового температурного розширення з блоком, для підтримування сталого теплового зазору в клапанах, з цією метою стальні сфери штанг оброблюють по сфері і загартовують.

4.6. Для підвищення довговічності і надійності коромисел в маточину ставлять втулки, а поверхні бойка і сферичну поверхню регулювального гвинта термічно оброблюють і шліфують.

4.7. Для підвищення довговічності і надійності на фаски випускних клапанів наплавляють жароміцний та антикорозійний сплав (сормайт або стеліт), стержні клапанів двигунів ЗІЛ хромують а двигунів КамАЗ графітізують. Для кращого відводу теплоти від головки випускного клапана на форсованих карбюраторних двигунах стержні клапанів мають натрієвий наповнювач. Для зняття нагару з фасок сідла і клапана на двигунах ЗІЛ є механізм обертання випускного клапана.

4.8. Пружини клапанів піддають термічній обробці, покривають антикорозійним шаром сплавів, роблять витки пружини із змінним кроком для меншої вібрації. Встановлення двох пружин зменшує довжину пружин, підвищує надійність при поломці однієї з пружин, покращує резонансну характеристику клапанного механізму.

Дата добавления: 2014-11-25