Среднее профессиональное образование а. П. Пехальский, И. А. Пехальский
жүктеу/скачать 6,04 Mb.
|
ustrojstvo-avtomobilej-2005 (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Механизм вращения клапанов
- Штанги
- Коромысла клапанов
- Фазы газораспределения
| Пружины. В закрытом состоянии клапаны удерживаются предварительно сжатыми пружинами. Каждый клапан закрывается одной пружиной у двигателей автомобилей ЗИЛ-433100, ГАЗ-3307 и ВАЗ-2112 или двумя (двигатели автомобилей КамАЗ, «ГАЗель», ВАЗ-2110, -2111, -1111, -11113, ИЖ-2126, «Волга» ГАЗ-31029, ЗИЛ-5301).
Клапанные пружины служат для закрытия клапанов и плотной посадки их в гнезда, воспринимают инерционные усилия, возникающие при работе механизма газораспределения. Сила пружины при полностью открытом клапане должна быть достаточной для удержания толкателя прижатым к кулачку распределительного вала, сохраняя при этом установленную продолжительность открытия клапана. Если на клапане установлена одна пружина, то она может иметь переменный или постоянный шаг. Переменный шаг витков предохраняет от возникновения резонанса. Установка двух пружин на клапане уменьшает их общую высоту, устраняет возможность возникновения опасного для прочности пружин резонанса и гарантирует надежность в работе, так как при поломке одной из пружин клапан будет удерживаться второй. Наружная пружина устанавливается вниз концом, имеющим меньший шаг витков. Она имеет левую навивку, внутренняя пружина — правую. Разная навивка необходима на случай поломки, так как при навивке в одну сторону обломки пружины могут попасть между витками другой и зажать ее. Пружины клапанов работают при резко меняющихся динамических нагрузках. Для обеспечения необходимой прочности пружины навивают из стальной проволоки диаметром 4...6 мм марок 50ХГА, 50ХФА, 60С2Н2А. Для предохранения от коррозии поверхность пружин подвергают лужению, оцинковыванию или кадмированию. После завивки клапанные пружины подвергают закалке, отпуску и механической обработке. Для повышения усталостной прочности пружины подвергают дробеструйной обработке. Детали крепления пружин (опорные шайбы, сухари и другие детали) изготавливают из стали 40, 45, 12ХНЗА и др. Для образования опорной поверхности концевые витки пружины при изготовлении сближают до соприкосновения и сошлифо- вывают. Нижним концом пружина упирается в опорную шайбу 4 (см. рис. 4.7), расположенную на головке цилиндров или на дисковой пружине 9, другой конец упирается в тарелку пружины 7. Упорная тарелка пружины удерживается на стержне клапана при помощи двух сухарей 8, внутренний бортик которых входит в кольцевую проточку стержня клапана. Механизм вращения клапанов В процессе работы двигателя на рабочих фасках клапанов (особенно выпускных) откладывается нагар. При попадании частиц нагара на фаску клапаны начинают неплотно закрывать седло, в результате чего нарушается герметичность и снижается компрессия в цилиндре. Отложение большого количества нагара на головках клапанов приводит к ухудшению отвода теплоты на седла клапанов, перегреву и, возможно, к прогоранию, особенно выпускного клапана. Под действием перегрева головки клапана появляется калильное воспламенение рабочей смеси, нарушающее нормальное протекание рабочего процесса. Уменьшить отложение нагара можно за счет вращения клапанов. Принудительное вращение клапанов осуществляется в газораспределительных механизмах двигателей автомобилей ЗИЛ- 433100 и некоторых других. Механизм вращения клапана состоит из неподвижного корпуса 2 (см. рис. 4.7), установленного на площадке головки блока цилиндров и направляющей втулки 12 клапана; пяти шариков 3 с возвратными пружинами 10, расположенными по окружности в наклонных углублениях в корпусе 2; конической дисковой пружины 9, свободно надетой на выступ корпуса 2; опорной шайбы 4, нагруженной пружиной клапана 6, и замкового кольца 5, удерживающего весь механизм в сборе. При закрытом клапане 1 дисковая пружина 9 внутренней кромкой лежит на заплечике корпуса 2, а на наружную ее кромку опирается опорная шайба 4; шарики 3 под воздействием пружины 10 свободно лежат в мелкой части канавок корпуса 2. По мере открытия клапана 1 усилие клапанной пружины 6, действующей на опорную шайбу 4, возрастает настолько, что дисковая пружина 9 распрямляется и становится плоской. Между ее внутренней кромкой и заплечиком корпуса 2 появляется зазор, при этом усилие клапанной пружины 6 передается на шарики 3. Они перекатываются по наклонному дну канавки, увлекая за собой дисковую пружину 9 и опорную шайбу 4. Вместе с ними поворачивается на некоторый угол и Эдфпач ,7 с пружи[Г91|.^апана 6. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается. Дисковая пружина, прогибаясь, садится на заплечик корпуса, освобождает шарики, и они под действием возвратных пружин занимают свое исходное положение, заклиниваясь между шайбой и наклонной поверхностью корпуса. Клапан при этом не вращается. За каждые сто оборотов коленчатого вала клапан делает один оборот. У двигателей автомобилей КамАЗ принудительное вращение клапанов обеспечивается тем, что клапанные сухари зажимаются не непосредственно верхней тарелкой пружин, как у карбюраторных двигателей, а через дополнительную цианированную коническую втулку. Коническая втулка своим нижним концом опирается на плоскую поверхность донышка тарелки, ее наружный конус не совпадает с внутренним конусом упорной шайбы. Благодаря такой конструкции между втулкой и упорной шайбой возникает трение, и при сжатии пружин (за счет их скручивания) происходит поворот клапана. Так достигается равномерный нагрев клапана при работе двигателя и повышается его долговечность. Штанги При нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов усилия с толкателей на коромысла передаются при помощи штанг. Штанги должны обладать хорошей устойчивостью к продольному изгибу, иметь как можно меньшую массу и износостойкие рабочие поверхности. Для обеспечения постоянных зазоров в клапанном механизме при нагревании и охлаждении двигателя штанги толкателей изготавливают из материала, имеющего примерно одинаковое линейное расширение с блоком цилиндров. При несоблюдении этого нарушается тепловой зазор в клапанном механизме, что влияет на рабочий процесс. Для уменьшения массы штанги выполняют трубчатыми с запрессованными сферическими наконечниками в верхней и нижней частях. Штанги изготавливают из малоуглеродистых сталей или алюминиевых сплавов, наконечники — из среднеуглеродистых сталей с термической обработкой и шлифовкой. Для обеспечения шарнирного соединения штанг с толкателем и регулировочным болтом коромысла наконечники обрабатывают по сфере. Так, например, у двигателей ЗМЗ-4026 нижний наконечник, сопряженный с толкателем, имеет торец с радиусом сферы 8,73 мм, а верхний, входящий в углубление в регулировочном винте коромысла, — 3,5 мм. Двигатели автомобилей «Волга» ГАЗ-31029, «ГАЗель», кроме ЗМЗ-4061 и -4063, а также двигатели ИЖ-2126, имеют штанги, fusuuiomobire.ru изготовленные из алюминиевой трубки со стальными наконечниками. Двигатели ЗМЗ-4061 и -4063, а также двигатели автомобилей «Ока» ВАЗ-1111 и -11113, ЗИЛ-5301, «Жигули» ВАЗ-2110, -2111 и -2112, у которых блоки цилиндров изготовлены из серого чугуна, имеют трубчатые стальные штанги с запрессованными в оба конца стальными наконечниками. Коромысла клапанов Коромысла 6 клапанов (см. рис. 4.4) литые стальные. В отверстие ступицы коромысла запрессована втулка, свернутая из листовой оловянистой бронзы. Длинное плечо коромысла заканчивается цилиндрической поверхностью, закаленной до минимальной твердости 55 HRC. Короткое плечо имеет на конце резьбовое отверстие с ввернутым регулировочным винтом 5. В нижнем закаленном конце регулировочного винта сделан сферический выступ для верхнего наконечника штанги, а в верхнем конце — прорезь для отвертки. Нижний конец выполнен в виде шестигранника под ключ. Регулировочный винт 5 стопорится контргайкой. Для подачи масла к верхнему наконечнику штанги регулировочный винт 5 имеет продольный канал, выполненный со стороны головки винта примерно на две трети длины и соединенный через радиальный канал и круговую проточку на стержне винта с каналом в коротком плече коромысла. Выход канала совпадает с отверстием во втулке коромысла, последнее — со смазочной канавкой втулки. Канавка служит для равномерного распределения смазочного материала по всей поверхности трения втулки и для подвода масла к каналу в коромысле от отверстия в оси коромысла. Ось коромысла, общая для всех коромысел одной головки, опирается на стойки из ковкого чугуна. Осевому перемещению коромысел препятствуют распорные пружины. Крайние коромысла, расположенные на консоли оси, удерживаются от осевого перемещения плоскими пружинами. Пружины ограничены двумя шайбами, закрепленными на оси шплинтами. Участки оси, на которых располагаются коромысла, подвергнуты поверхностной закалке. Привод клапанов при нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов осуществляется следующим образом. При вращении распределительного вала кулачки поднимают толкатели согласно порядку работы, с них усилие передается через штанги 4 на регулировочный винт 5 и коромысло 6. Коромысло поворачивается на своей оси, и длинное плечо нажимает на стержень клапана. Клапан, сжимая пружину, отходит от седла клапана и открывает впускные и выпускные каналы. rusautom6bile.ru Фазы газораспределения При рассмотрении рабочих процессов в двигателях было выяснено, что для лучшего наполнения цилиндра горючей смесью или воздухом и удаления отработавших газов клапаны должны открываться и закрываться не при нахождении поршня в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии. Моменты открытия и закрытия клапанов определяются профилем кулачков распределительного вала, установкой его по отношению к коленчатому валу и зазорами между клапанами и толкателями или коромыслами. Период от момента открытия клапана (или окна у двухтактных двигателей) до момента его закрытия, выраженный в градусах поворота коленчатого вала, называется фазой газораспределения. Фазы газораспределения зависят от быстроходности двигателя. Чем выше номинальная частота вращения коленчатого вала, тем больше углы фаз газораспределения. У всех двигателей имеется период, когда выпускной и впускной клапаны открыты одновременно. Это так называемый момент перекрытия клапанов. Момент перекрытия угла открытия впускного клапана и закрытия выпускного клапана у двигателей автомобилей «ГАЗель» (кроме двигателей ЗМЗ-4061 и -4063) составляет 28°, а у двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 — 30°. При перекрытии клапанов утечка заряда с отработавшими газами незначительна вследствие небольшого промежутка времени перекрытия и малых проходных сечений в этот период. Оптимальные фазы газораспределения для каждой модели двигателя устанавливаются экспериментальным путем. Правильная установка фаз газораспределения двигателя достигается при сборке совмещением специальных меток на шестернях коленчатого и распределительного валов. Если выпускной клапан откроется в момент, когда поршень опустится в НМТ, то на вытеснение отработавших газов придется затратить определенную мощность двигателя. Когда выпускной клапан открывается с опережением прихода поршня в НМТ, то происходит потеря работы газов, но уменьшаются затраты мощности на выталкивание отработавших газов. Очевидно, что выпускной клапан должен открываться в такой момент, чтобы потеря работы газов за период предварения выпуска и затрата работы во время выталкивающего хода поршня были минимальными, т. е. чтобы упреждающее открытие выпускных клапанов приводило к меньшей потере мощности двигателя, чем затраты ее на выталкивание отработавших газов при открытии выпускных клапанов в момент прихода поршня в НМТ. Для лучшей очистки цилиндра от остаточных отработавших газов выпускные клапаны целесообразно закрывать не в момент rusuulKinobde.ru прихода поршня в ВМТ, а с некоторым запозданием, так как отработавшие газы продолжают по инерции выходить из цилиндра даже после прохождения поршнем ВМТ. Чем быстроходнее двигатель, тем большим делают угол запаздывания закрытия выпускного клапана. Открытие впускного клапана начинается до прихода поршня в ВМТ. Это обеспечивает почти полное открытие клапана к моменту прихода поршня в ВМТ и начала его движения к НМТ. У многоцилиндровых двигателей за счет тактов впуска в других цилиндрах горючая смесь или воздух у дизелей постоянно движется по впускному тракту по инерции. Поэтому у открывающихся впускных клапанов будет находиться горючая смесь, готовая поступать в цилиндр, и как только клапан откроется, в цилиндр начнет поступать свежий заряд. Следует помнить, что в начальные моменты открытия впускного клапана проходное сечение его весьма незначительно, так что предположения о возможности продувки цилиндра свежим зарядом горючей смеси или воздуха у дизелей, а следовательно, утечки части свежего заряда, не верны. Перекрытие моментов открытия впускного клапана и закрытия выпускного позволяет начать процесс впуска с большим проходным сечением у впускного клапана, что весьма существенно. К моменту прихода поршня при такте впуска в НМТ цилиндр еще не совсем заполнен горючей смесью (или воздухом у дизелей), и в нем сохраняется значительное разрежение (давление ниже атмосферного). Поэтому закрывать впускной клапан нецелесообразно, так как даже при движении поршня к ВМТ из-за наличия разрежения в цилиндр будет поступать свежий заряд горючей смеси. Запаздывание закрытия впускного клапана позволяет использовать инерционность движущейся горючей смеси для лучшего заполнения цилиндра свежим зарядом. Если у двигателя с увеличением числа оборотов коленчатого вала давление в конце впуска снижается, а инерция заряда повышается, то устанавливают большее запаздывание закрытия впускного клапана. Для лучшего удаления отработавших газов и наполнения цилиндра горючей смесью необходим такой профиль кулачков распределительного вала, при котором происходили бы мгновенные открытие и закрытие клапанов. Выполнение этого условия связано с большими трудностями, заключающимися в увеличении инерционных усилий. На практике проектируют профиль, обеспечивающий при открытии клапана приемлемую величину инерционных усилий. В качестве примера рассмотрим рабочий процесс четырехтактного карбюраторного двигателя «ГАЗель» с учетом фаз газораспределения (рис. 4.8). Такт впуска начинается, когда до ВМТ поршень не доходит 12°, считая по обороту коленчатого вала (для дви- нмт жүктеу/скачать 6,04 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|