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

Роликовые цепи

Роликовые цепи чаще всего применяют в двухрядном исполнении. Они дешевле и проще бесшумных и обеспечивают удовлетворительную работу привода распределительного вала при любой его кинематической связи с коленчатым валом, поэтому находят широкое применение в механизмах с верхним расположением распределительного вала.
Для роликовых цепей обязательными являются натяжные устройства (лениксы), а в отдельных случаях и специальные ограничители поперечных колебаний цепи — успокоители, особенно длинных ее ветвей. Принцип действия и возможные примеры таких устройств показаны на рис. 3.12, б, в. Передача роликовой цепью может быть двухступенчатой, как, например, в двигателе «Ровер-"2000» (рис. 3.12, б). Вращение от звездочки коленчатого вала передается роликовой цепью на валик привода вентилятора, а за-
тем такой же, но более длинной цепью на два распределительных вала, установленные на головках левого и правого блоков. Двухступенчатое расположение цепи уменьшает ее вытяжку и увеличивает срок службы.
Зубчатые ремни предопределили новый тип бесшумного привода распределительных валов, который в настоящее время широко используют, особенно в двигателях легковых автомобилей. Изготовляют такие ремни из синтетических материалов с стеклони-тяным или иным кордом, предотвращающим их вытяжку. Ремни не требуют смазки, поэтому их размещают с наружной стороны остова двигателя, т. е. вне картерной полости, и защищают лишь от пыли и влаги легким штампованным, литым или пластмассовым кожухом (рис. 3.12, г). От схода с цилиндрических зубчатых шкивов (звездочек), так же как и некоторые бесшумные цепи, их удерживают с помощью буртиков, которыми снабжают ведомую и ведущую звездочки, а натяжение поддерживают зубчатым роликом (лениксом), как показано, на рисунке. Привод с зубчатым ремнем надежен, имеет небольшую стоимость и снижает шум механизма,, что повышает качество двигателей, легковых автомобилей.
Приводы газораспределения, основанные на применении в а-ликови шестеренных пар (рис. 3.12, ||| отличаются исключительной надежностью, но обладают повышенной энергоемкостью, шумностью и сравнительно дороги, поэтому их применяют только в мощных двигателях. Например, в тракторном дизеле В-30, в известном V-образном дизеле Д-12, где привод четырех распределительных валов (по два вала на каждой головке цилиндра) осуществляют с помощью двух вертикальных валиков с коническими шестернями.
Шестеренный привод верхних распределительных валов довольно громоздок. Его применяют в тракторных двигателях (рис. 3.12, V). Взаимное расположение шестерен при этом, так же как звёздочек под цепи и ремни в других типах приводов, устанавливают по специально сделанным на них меткам.
Толкатели, штанги и коромысла служат для передачи движения от кулачка распределительного вала к клапанам.
Толкатели в нижнеклапанных механизмах действуют непосредственно на клапан, а в верхнеклапанных — на штангу или коромысло и воспринимают возникающие при этом боковые усилия. Толкатели изготовляют в виде круглых стержней или стаканов,, совершающих осевое возвратно-поступательное движение под действием кулачков и пружин, а также в виде рычагов, совершающих угловые перемещения, т. е. качательное движение около своей оси.
Толкатели с осевым перемещением разделяют на тарельчатые, цилиндрические и роликовые, которые в зависимости от принятого-способа компенсации теплового расширения деталей механизма газораспределения подразделяются еще на механические и гидравлические (рис. 3.13). Гарантированные тепловые зазоры между клапанами и механическими толкателями должны обеспечивать полную посадку клапанов на их седла при прогретом двигателе.
Средняя величина таких зазоров в холодном двигателе согтяпляет примерно 0,2—0,3 мм.
Толкатели изготовляют из стали с низким и средним содержанием углерода и из чугуна. Чтобы увеличить износостойкость трущихся поверхностей толкателей, их подвергают термообработке. Толкатели из низкоуглеродистых сталей цементируют и закаливают до высокой твердости. У стальных закаленных толкателей поверхность, соприкасающуюся с кулачком, наплавляют легированным отбеливающимся чугуном, у чугунных — эту часть отбеливают. Отбеленный чугун обладает особенно высокой твердостью, износостойкостью и повышает срок службы толкателей. Смазку толкателей осуществляют разбрызгиванием и под давлением из общей системы смазки двигателя. Толкатели верхнеклапанных механизмов газораспределения снабжают дренажными отверстиями для слива масла, накапливающегося во внутренней их полости.
Тарельчатый толкатель (рис. 3.13, а, б) напоминает формой гриб, поэтому его называют грибовидным. Диаметр тарелки 1 подбирают из условий, исключающих возможность бокового удара кулачка по толкателю. Стержень толкателя снабжают
регулировочным болтом с контргайкой, которым "устанавливают тепловой зазор между толкателем и клапаном при боковом их расположении (см. рис. 3.3, а) или между толкателем и коромыслом при верхних клапанах и размещении распределительного вала у плоскости разъема блока и головки цилиндров (например, в дизелях «Перкинс-3.152»).
В обычных верхнеклапанных механизмах (например, в дизеле Д-144) с торца стержня 2 толкателя размещают сферическое углубление 3 под штангу, а на боковой его поверхности делают проточку 4 под декомпрессорное устройство 1.
Цилиндрические толкатели имеют чаще всего форму стакана с толстым дном, внешняя поверхность которого соприкасается с кулачком распределительного вала, а внутренняя, например сферическая, — со штангой (рис. 3.13, в). Цилиндрические толкатели выгодно отличаются тем, что имеют развитую боковую поверхность и позволяют вынимать их из гнезд (направляющих втулок) без снятия кулачкового вала, поэтому они являются самыми распространенными в двигателях автотракторного типа (дизели КамАЗ, СМД, ММЗ, бензиновые —ЗИЛ, ЗМЗ и др.).
Гидравлические толкатели (рис. 3.13, г) отличаются от'тиеханических тем, что во внутренней полости имеют гидравлическое устройство, позволяющее компенсировать тепловое расширение стержня клапана и других деталей механизма газораспределения и остова двигателя. Устройство состоит из плунжера 7 с опорйой вставкой 10, пружины 5, пластинчатого клапана 11 с пружиной 12, его гнезда 6 и кольца 8, запирающего плунжер 7 в полости стакана 9. Наружная поверхность стакана 9 толкателя имеет проточку и отверстие для подачи масла в полость плунжера 7 из масляной магистрали двигателя (см. рис. 3.3, е; позиция 24). Отжимая клапан 11, масло заполняет нижнюю полость стакана 9. Когда клапан цилиндра закрыт, плунжер 7 под действием пружины 5 отжат кверху, и вставка 12 плунжера, поднимая штангу, устраняет зазоры в механизме газораспределения. При воздействии кулачка распределительного вала на толкатель плунжер 7 под действием возросшего давления со стороны штанги стремится переместиться вниз. Но так как выход для масла из-под плунжерной полости перекрыт пластинчатым клапаном 11, то вследствие несжимаемости масла|цри малых давлениях плунжер 7 перемещается вверх вместе с толкателем, обеспечивая нужное открытие клапана. После окончания действия кулачка и посадки клапана на седло масло вновь свободно проникает во внутреннюю подплун-жерную полость толкателя, так как давление в масломагистрали всегда бывает больше давления штанги на плунжер 7. Поэтому неизбежная, утечка масла через зазоры между внутренними стенками стакана 9 и плунжером компенсируется, а штанга оказывается поджатой к коромыслу вне зависимости от теплового состояния двигателя. Расширение деталей при нагреве изменяет только объем масла в подплунжерной полости толкателя, что и позволяет обходиться без специальных тепловых зазоров в механизме.
Уменьшение неравномерности износа трущихся поверхностей толкателей в процессе работы достигают тем, что им сообщают небольшое вращательное движение вокруг их оси. С этой целью контактирующую с кулачком поверхность толкателя изготовляют сферической с радиусом примерно 800 мм, а кулачку придают небольшую конусность (в пределах 10—30'). В результате точка касания толкателя с кулачком несколько смещается относительно общей оси симметрии толкателя и кулачка (рис. 3.13, ж), обеспечивая этим вращение толкателя. Менее распространен спо- * 1 соб, когда тарелку или наружную торцовую поверхность цилиндрического толкателя изготовляют плоскими, а проворачивание толкателя обеспечивают путем смещения оси симметрии толкателя на 2—3 мм относительно оси симметрии кулачка (рис. 3.13, з).
Роликовые толкатели сложнее рассмотренных выше -обычных цилиндрических, так как снабжены роликом, который катится по поверхности кулачка (на подшипнике качения). Все это утяжеляет их и приводит к нежелательному увеличению инерционных нагрузок на детали механизма газораспределения, резко повышая его шумность. Хотя в паре с роликовыми толкателями можно применять кулачки с вогнутым профилем, обеспечивающим более эффективную работу клапанного механизма при сравнительно плавном отрыве и посадке клапанов на уплотнительные фаски, они не получили распространения. В отечественном двигателестроении их применяют только в двухтактных двигателях ЯМЗ.
Качающиеся (рычажные) толкатели, совершающие угловые перемещения на шарнирной цилиндрической опоре, изготовляют с роликами, опирающимися на кулачки распределительного вала (четырехтактные дизели ЯМЗ, АМЗ) или с гладкими контактными поверхностями (дизель 8ДВТ-330) как показано на рис. 3.13, д, е,. Размещают их- на общей оси вблизи распределительного вала, а второй, качающийся, конец оснащают гнездами (иногда вставными) со сферическими углублениями под штанги (см. также рис. 3.10). Контактные поверхности смазывают в них под давлением по каналам, указанным на рисунках.
Штанги передают усилия от толкателя к коромыслу и обладают определенной продольной жесткостью. Изготовляют их трубчатыми или сплошными (см. рис. 3.3, 3.10, 3.14) из стали и дюралюминия.' Последние применяют в случаях, когда блок-картеры и головки цилиндров отлиты из алюминиевых сплавов.
На штанги из дюралюминиевых прутков (рис. 3.14, б) напрессовывают стальные термообработанные наконечники, как делают 1 часто и для штанг из стальных прутков, хотя наконечники могут быть выполнены за одно целое со штангой (рис. 3.14, а). При использовании стальных трубок наконечники, изготовленные отдельно, запрессовывают в них (рис. 3.14, г) или получают методом высадки и завальцовывания торцов у трубки (рис. 3.14, в). Во всех
случаях сферические головки наконечников или соответствующие им углубления тщательно полируют.
Коромысла представляют собой разноплечие рычаги таврового или двутаврового сечения, что повышает их жесткость, и служат для передачи движения от штанги к клапану (см. рис. ЗД 3.10, 3.14). Плечо коромысла, обращенное к клапану, в 1,5—2,0 раза больше плеча со стороны штанги, поэтому необходимая высота подъема клапанов обеспечивается при значительно меньших перемещениях толкателей и штанг, что снижает инерционные нагрузки в механизме газораспределения и повышает его долговечность.
Коромысла отливают из чугуна или стали методом точного литья или штампуют (рис. 3.14, д) из стали марки 45. Длинное плечо коромысла 3 (рис. 3.14, е) в зоне соприкосновения с торцом стержня клапана, имеет форму цилиндра, поверхность которого при повороте коромысла перекатывается со скольжением, поэтому его подвергают термообработке, а затем шлифуют. Короткое плечо снабжают резьбовым отверстием под регулировочный болт 1. Головка болта закалена и имеет сферическое углубление или шарообразную форму для соответствующего наконечника штанги, а со стороны резьбового торца — прорезь для отвертки. Болт имеет центральный канал и проточку для подвода масла к наконечнику штанги. В заданном положении его удерживают контргайкой 2. Коромысла чаще всего снабжают подшипниковой втулкой 4 из оловянистой бронзы и устанавливают на полой стальной оси, которую на стойках или кронштейнах крепят к головке блока цилиндров (см. рис. 3.3). От продольного перемещения на оси коромысла обычно удерживают спиральными пружинами, пружинящими шайбами и т. д. В двигателях ЯМЗ (см. рис. 3.10) коромысла 12 имеют индивидуальные оси 11, изготовленные вместе со стойками, которые с помощью штифтов 15 фиксируют в заданном положении и крепят болтами 23 к головкам цилиндров.

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.