Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Механизм вращения клапана

Механизм вращения клапана состоит из неподвижного корпуса 2, в наклонных канавках которого расположены пять шариков 3 с возвратными пружинами 10; дисковой пружины 9 и опорной шайбы 4 с замочным кольцом 5. Механизм устанавливается в расточке, сделанной в головке цилиндров под опорной шайбой 4 клапанной пружины 6, закрепляемой на стержне 1 с помощью судариков 8 и тарелки 7. При закрытом клапане давление на дисковую пружину 9 сравнительно невелико, и она выгнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса 2. Шарики 3 отжаты пружинами 10 в исходное положение (рис. 3.7, в). В момент открытия клапана давление клапанной пружины на опорную шайбу 4 возрастает; под действием • этбго давления дисковая пружина 9, выпрямляясь, передает, давление на шарики 3 и вызывает их перемещение в конечное положение (рис. 3.7, в). Вместе с шариками перемещаются дисковая пружина с опорной шайбой, клапанная пружина и клапан. Когда клапан закрывается, давление на дисковую пружину 9 уменьшается, и она, выгибаясь, вновь касается одним внутренним краем заплечиков
корпуса 2, освобождая тем самым шарики 3. Шарики под действием возвратных пружин перемещаются в исходное положение (рис. 3.7, б). Таким образом, при каждом открытии клапана происходит его поворот на некоторый угол (при номинальном скоростном режиме клапаны совершают 20—40 оборотов в минуту).
С целью проворачивания клапанов (в том числе и впускных) в некоторых бензиновых двигателях и тракторных дизелях применяют менее эффективное, чем рассмотренное выше, но более простое устройство, основанное на использовании свойств специального способа крепления клапанной пружины на стержне клапана. Так, например, представленное на. рис. 3.8, а крепление пружины 2 на клапане 1 состоит из опорной тарелки 3, втулки 4 и двух сухарей 5. Контакт между опорной тарелкой и втулкой имеет место только на небольшой торцовой поверхности втулки 4, поэтому во время работы двигателя под действием вибраций узла клапан — пружина скручивание пружины при подъеме клапана обеспечивает его проворачивание.
Направляющие втулки клапанов изготовляют в виде автономных деталей, конструкции которых показаны на рис. 3.6 (позиции 4, 7', 8\ 9'). В отечественных двигателях чаще всего используют гладкие, менее трудоемкие конструкции (позиция 4). Втулки 8' с внешним ограничительным буртиком позволяют центрировать клапанную пружину так же, как и с уступом (позиция 7'), удобны при запрессовке, но в изготовлении они более сложны. Целесообразнее поэтому вместо буртика протачивать на втулке канавку под ограничительное кольцо (позиция 9').
Направляющие втулки нередко используют для защиты стержней выпускных клапанов от воздействия горячего потока отработавших газов. В этих случаях их делают несколько длиннее направляющих втулок впускных клапанов и больше последних выдвигают в каналы отвода газов.. Чтобы избежать заедания во втулке, стержень клапана изготовляют с меньшим диаметром у .            головки (см. рис. 3.6, позиция 7)
 или втулку со стороны, обращенной к головке клапана, немного растачивают (см. рис. 3.6, позиция !|| что создает одновременно и лабиринтное уплотнение. Глубокую посадку направляющей втулки впускного клапана не применяют, поскольку это увеличивает сопротивление на впуске.
Материалами для изготовления направляющих втулок . служат в основном перлитный чугун и металлокерамика, представляющая собой смесь из порошков железа, меди и графита, которая подвергается прессованию, спеканию в печи и пропитыванию маслом. Металлокерамические втулки менее теплопроводны, но отличаются высокими антифрикционными свойствами; в настоящее время их применяют в двигателях ЗИЛ, ЗМЗ, ЯМЗ, СМД и др.
Направляющие втулки смызывают маслом, которое вытекает из системы смазки и разбрызгивается коромыслами и клапанными пружинами. От возможного просасывания в цилиндры масла, стекающего по стержням впускных клапанов верхнеклапанных механизмов, последние снабжают самоподжимными манжетами 7, изготовленными из маслостойкой резины (см. рис. 3.8, б).
Клапанные пружины обеспечивают плотное прилегание клапанов к седлам и своевременное закрытие их после завершения действия кулачков распределительного вала. Характеристику (жесткость) клапанных пружин подбирают из условий сохранения кинематической связи между деталями механизма газораспределения при работе двигателя на практически допустимом для него скоростном режиме.
В существующих конструкциях клапанных механизмов наиболее широко применяют витые цилиндрические пружины с постоянным шагом навивки (рис. 3.9). Наружный диаметр пружин определяют из условий их размещения на двигателе, а высоту —типом газораспределения. Пружины нижнеклапанных механизмов обычно имеют 8—10 витков, верхнеклапанных — соответственно 6—8 витков. Два крайних витка являются опорными. Их размещают вплотную к соседним виткам и прошлифовывают, создавая сплошную кольцевую повеохность, перпендикулярную оси пружины (рис. 3.|). Один из этих витков, как показано на рис. опирается на тарелки 3 и 4 крепления и центрирования наружной 2 и внутренней 6 пружин, а второй — на головку цилиндров 9 (при верхних клапанах). В алюминиевых головках (блоках) под пружины ставят стальную шайбу 8, предохраняющую поверхности от. разрушения.
Чтобы устранить возможность возникновения опасного . для прочности пружины резонанса, на клапаны ставят по две пружины с навивкой витков в противоположные стороны (см. рис. 3.8) или делают пружины с переменным шагом навивки (рис. 3.9, б). По две пружины часто применяют в верхнеклапанных механизмах. Наружную изготовляют из проволоки диаметром 3,5—5,0 мм, а внутреннюю — с диаметром в сечении витка 2,0—3,5 мм (по расчетам для конкретных двигателей). Установка двух! пружин с разной навивкой на каждый клапан позволяет также несколько уменьшать общую высоту клапанного механизма, что увеличивает надежность его работы. Так, в верхнеклапанных конструкциях при поломке одной из пружин клапаны не проваливаются в цилиндр, а витки поломанной пружины не могу войти в витки сохранившейся пружины, вызвать ее поломку и тяжелую аварию двигателя. Кроме цилиндрических пружин с постоянным и переменным шагом навивки в практике применяют и другие их типы (рис. 3.9).
Материалом для изготовления клапанных пружин служит стальная проволока марок С65А, 65ГА, 50ХФА и др. Чтобы предохранить пружины от коррозии, их лудят, оцинковывают, красят или кадмируют.
Распределительный вал представляет собой стержень с опорными шейками и кулачками, предназначенными для своевременного открытия клапанов. Конструкция вала и вариант его расположения. относительно других деталей механизма показаны на рис. 3.10. Число опорных шеек у распределительного вала чаще всего равно числу коренных шеек коленчатого вала; число кулачков соответствует числу клапанов, а размещение их на стержне вала определяется расположением цилиндров, порядком работы двигателя и принятыми фазами газораспределения. Кроме опорных шеек 29 и кулачков 28 распределительный вал в бензиновых двигателях имеет винтовую шестерню для привода маслонасоса и распределителя зажигания, а часто и эксцентрик привода бензонасоса. В некоторых V-образных двигателях, например ЗМЗ и других, эксцентрик привода бензонасоса изготовляют в виде отдельной детали 2 и устанавливают на носке распределительного вала 9 (рис. 3.11, а). В этом случае на носок устанавливают соответствующий противо* вес 3 (балансир), изготовленный в виде шайбы. К носку вала подсоединяют иногда и центробежный датчик 1 регулятора системы зажигания.
Распределительные валы нижнеклапанных и верхнеклапанных двигателей с нижним или верхним расположением вала имеют сходную конструкцию. Профили кулачков выбирают для них, сообразуясь с номинальной частотой вращения коленчатого вала
гатели) и запрессовывают в гнезда, расточенные в перегородках картера. Чтобы облегчить установку вала в подшипники, опорные-шейки его делают иногда неодинаковыми, уменьшая их диаметр от передней к последней шейке на 2—3 мм и более.
Прибегают к этому и в некоторых двигателях с верхним расположением распределительного вала (например, в двигателях ВАЗ диаметры опорных шеек вала различаются на 2,5 мм). При одина* ковых размерах опорных шеек, что более технологично, вал уста* навливают за счет гарантированного зазора в подшипниках, составляющего 0,03—0,09 мм. При верхнем расположении распре* делительных валов для опорных шеек используют разъемные биметаллические тонкостенные подшипниковые вкладыши; применяют также и установку валов «по телу», обеспечивая в этом случае обильную смазку их опорных шеек. В двигателях ВАЗ вал устанавливают, например, в общий съемный корпус, отливаемый из алюминиевого сплава.
Масло к опорным шейкам распределительных валов подается под давлением из каналов общей системьгсмазки двигателя. Распределительные валы при верхнем их расположении изготовляют с осевым сверлением, через которое масло подводят к опорным шейкам и кулачкам. Применяют и другие решения.
Распределительные валы' отковывают из обычных или легиро* ванных среднеуглеродистых сталей (марок 40, 45, 40Х и др.) или же отливают из специального чугуна. Опорные шейки, кулачки и эксцентрики закаливают подобно шейкам коленчатых валов с при* менением токов высокой частоты.
Осевое перемещение распределительных валов допускают в пределах 0,1—0,2 мм, а фиксацию осуществляют специальными ограничительными фланцами, упорными болтами и пружинными ограничителями. Наиболее распространен первый способ (рис. 3.11). Основу его составляет ограничительный фланец 6 и распорное кольцо 7, размещаемые между передней опорной шейкой 8 распределительного вала 9 и ступицей распределительной шестерни 10, Так как кольцо 7 делают толще фланца 6, то после затяжки болта, крепящего распределительную шестерню, зажатым оказывается только распорное кольцо, что и обеспечивает заданное осевое перемещение распределительному валу. Вал, установленный на место в сборе с шестерней 10, фиксируют в нужном положении ограничительным фланцем 6, который через окна 4 привертывают двумя болтами 5 к передней стенке блока цилиндров.
В дизеле ЯМЗ-236 (см. рис. 3.10) распорное кольцо заменено буртиком 3, сделанным на ступице шестерни распределительного вала. Осевое перемещение вала 27 обеспечивают путем соответствующего подбора толщины ограничительного фланца 2, который размещается" между торцами передней опорной шейки 29 и шестерней привода вала. Для крепления фланца 2 к блоку цилиндров в шестерне предусмотрены два круглых окна. Ограничительные фланцы 'применяют также в двигателях Д-240, Д-260, А-41Т, ЗИЛ-130 и др.; в дизелях ВТЗ используют подпружиненный ограничитель, а в 8ДВТ-330 и комбайновом С.МД-17КН — упорный болт (рис. 3.11). В последнем случае болт снабжают контргайкой, а в торец распределительного вала запрессовывают термообрабо-танный подпятник, причем поверхностям их контакта придают сферическую форму. Зазор между упорным болтом и подпятником следует устанавливать только при выключенном двигателе. Иначе может произойти авария.
Привод распределительного вала осуществляют от коленчатого вала с помощью различных шестерен, гибких цепей и зубчатых ремней.
В рассматриваемых двигателях распространен шестеренный лривод (рис. 3.11). На носок коленчатого вала устанавливают при этом стальную цилиндрическую шестерню, а на распредели-| -тельный вал 9 текстолитовую шестерню 10 со стальной или чугунной ступицей. Реже, в паре со стальной шестерней, применяют чугунные или алюминиевые шестерни. Такое сочетание шестерен, особенно когда используется текстолит, заметно снижает уровень шума привода, причем для большей плавности зацепления и бесшумности хода шестерни изготовляют с косой нарезкой. От проворачивания их удерживают шпонками, положение которых точно -ориентировано относительно коленчатого и распределительного валов, а установку шестерен привода осуществляют по имеющимся у них меткам 1 и 2 на ободе (рис. 3.12). При больших межцентро-* вых расстояниях в приводе газораспределения с нижним расположением распределительного вала предусматривают промежуточные шестерни или же используют цепную передачу с бесшумными и роликовыми цепями, валики с коническими шестеренными парами и зубчатые ремни.
Бесшумные, или зубчатые, цепи представляют собой сложные пластинчатые конструкции (рис. 3.12, а), и они довольно дороги в производстве. Ранее их применяли в сравнительно простых по кинематике передачах, когда возникала необходимость замены обычных шестеренных передач с целью уменьшения шума двигателя. В настоящее время бесшумные цепи применяют и в сложных по кинематике передачах.

1 2 3 4 5 6 7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.