Газораспределительный механизм

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

Газораспределительный механизм

 

 

 

 

 

 

                                                                                                  Выполнил:

студент гр. БМТ-318 Пасечник С.В.                           ___________________________

     Проверил:

 преподаватель Редько У.В.

___________________________

 

 

 

 

 

 

Омск 2011

Назначение

Механизм  газораспределения служит для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей  смеси и выпуска из них отработавших газов.

Устройство газораспределительного механизма

В двигателях автомобилей применяют газораспределительные  механизмы с нижним (ГАЗ-51А, ЗИЛ-164А, и др.) и верхним (ГАЗ-24, ГАЗ-53, ЗИЛ-130, ЯМЗ и др.) расположением клапанов. Верхнее расположение клапанов имеет  ряд преимуществ, способствующих повышению  мощности и экономичности двигателя:

1. компактная камера сгорания с более коротким путём горения рабочей смеси препятствует возникновению детонации и позволяет повысить степень сжатия;
2. отношение поверхности камеры сгорания к её объёму на 30-35% меньше по сравнению с Г-образной камерой, что сокращает потери тепла в охлаждающую жидкость и повышает КПД двигателя;
3. возможность увеличения размеров и высоты подъёма впускных клапанов, а, следовательно, повышение коэффициента наполнения;
4. доступность регулировки клапанного механизма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Устройство КШМ и ГРМ двигателя  ГАЗ-24.

1. Шплинт оси коромысел. 2. Плоские шайбы оси коромысел. 3. Пружинистая шайба оси коромысел. 4. Стойка оси коромысел. 5. Распорная пружина коромысел. 6. Коромысло клапана. 7. Контргайка регулировочного винта клапана. 8. Регулировочный винт клапана. 9. Шестерня распределительного вала. 10. Упорный фланец распределительного вала. 11. Распорное кольцо распределительного вала. 12. Штанга толкателя. 13. Толкатель клапана. 14. Распределительный вал. 15. Втулки распределительного вала. 16. Зубчатый обод маховика. 17. Маховик. 18. Масло отражательный гребень коленчатого вала. 19. Болт крепления маховика. 20. Гайка болта крепления маховика. 21. Уплотнительная прокладка. 22. Держатель сальника заднего подшипника. 23. Набивка сальника заднего подшипника. 24. Верхний вкладыш коренного подшипника. 25. Нижний вкладыш коренного подшипника. 26. Коленчатый вал. 27. Распределительная шестерня. 28. Шкив коленчатого вала. 29. Храповик коленчатого вала. 30. Метка для установки поршня в в.м.т. 31. Метка для установки зажигания. 32. Болт крепления шестерни распределительного вала. 33. Шайба шестерни распределительного вала. 34. Маслоотражатель коленчатого вала. 35. Маслоотражатель переднего сальника. 36. Передний сальник коленчатого вала. 37. Ступица шкива коленчатого вала. 38. Зубчатая шайба храповика. 39. Призматическая шпонка ступицы шкива. 40. Отражатель крышки распределительных шестерен. 41. Штифт установки зажигания. 42. Сегментарная шпонка шестерни распределительных шестерен. 43. Крышка распределительных шестерен. 44. Сегментная шпонка распределительной шестерни. 45. Упорная шайба коленчатого вала. 46. Передняя шайба упорного подшипника. 47. Штифт передней шайбы упорного подшипника. 48. Крышка переднего коренного подшипника. 49. Маслосъемное кольцо (составное). 50. Поршень. 51. Верхнее компрессионное кольцо. 52. Нижнее компрессионное кольцо. 53. Стопорное кольцо поршневого пальца. 54. Поршневой палец. 55. Шатун. 56. Болт шатуна. 57. Вкладыши шатуна. 58. Крышка шатуна. 59. Гайка болта шатуна. 60. Контргайка болта шатуна. 61. Прокладка гильзы цилиндра. 62. Гильза цилиндра. 63. Вставка гильзы цилиндра. 64. Седло клапана. 65. Выпускной клапан. 66. Впускной клапан. 67. Втулка выпускного клапана. 68. Втулка впускного клапана. 69. Стопорное кольцо втулки впускного клапана. 70. Масло отражательный колпачок. 71. Опорная шайба пружины клапана. 72. Пружина клапана. 73.Тарелка пружины клапана. 74. Сухарь клапана

Распределительный вал.

Распределительный вал - стальной кованый; имеет пять опорных шеек. Для удобства сборки шейки имеют разные диаметры: первая - 52 мм, вторая - 51 мм, третья - 50 мм, четвертая - 49 мм, пятая - 48 мм. Шейки  опираются на втулки, свернутые из сталебаббитовой ленты и запрессованные в отверстия в перегородках блока  цилиндров. Поверхности шеек распределительного вала, кулачков, эксцентрика и зубьев шестерни привода масляного насоса закалены до высокой твердости. Профили  впускного и выпускного кулачков одинаковы. Кулачки по ширине шлифованы  на конус. Коническая поверхность кулачка  в сочетании со сферическим торцом толкателя при работе двигателя  сообщает толкателю вращательное движение. Вследствие этого износ направляющей толкателя и его торца делается равномерным и небольшим.

Распределительный вал приводится от коленчатого вала косозубой шестерней. На коленчатом валу находится стальная шестерня с 28 зубьями, а на распределительном  валу - текстолитовая шестерня с 56 зубьями. Применение текстолита обеспечивает бесшумность  работы шестерен. Обе шестерни имеют  по два отверстия с резьбой  М8Х1.25 для съемника. Распределительный  вал вращается в 2 раза медленнее  коленчатого. От осевых перемещений  распределительный вал удерживается упорным стальным фланцем. Фланец расположен между торцом шейки вала и ступицей шестерни с зазором 0,1-0,2 мм. Осевой зазор  обеспечивается распорным кольцом, зажатым между шестерней и  шейкой вала. Для улучшения приработки поверхности упорного фланца фосфатированы. Шестерня закреплена на распределительном  валу при помощи шайбы и болта  и резьбой М12Х1.25. Болт ввертывается в торец вала. На шестерне коленчатого  вала против одного из зубьев нанесена метка "0", а против соответствующей  впадины шестерни распределительного вала нанесена риска. При установке  распределительного вала эти метки  должны быть совмещены.

Клапаны и толкатели.

Толкатели - стальные, поршневого типа. Торец толкателя направлен отбеленным чугуном и шлифован по сфере радиусом 750 мм (выпуклость середины торца равна 0,11 мм). Внутри толкателя имеется  сферическое углубление радиусом 8,73 для нижнего конца штанги. Вблизи нижнего торца сделаны два  отверстия для стока масла  из внутренней полости толкателя. Штанги толкателей изготовлены из дюралюминиевого  прутка. На концы напрессованы стальные закаленные наконечники со сферическими торцами. Нижний наконечник, сопрягающийся  с толкателем, имеет торец с  радиусом сферы 8,73 мм, а верхний, входящий в углубление в регулировочном винте  коромысла - 3,5 мм. Длина штанги двигателя 24Д - 283 мм, двигателя 24-01 - 287 мм.

Коромысла клапанов - стальные литые. В отверстие ступицы впрессована  втулка, свернутая из листовой оловянистой  бронзы. На внутренней поверхности  втулки сделана канавка для равномерного распределения масла по всей поверхности  и для подвода его к отверстию  в коротком плече коромысла. Длинное  плечо коромысла заканчивается  закаленной цилиндрической поверхностью, опирающейся на торец клапана, а  короткое плечо - резьбовым с отверстием для регулировочного винта. Регулировочный винт имеет шестигранную головку  со сферическим углублением для  штанги, а с верхнего конца - прорезь  для отвертки. Сферическое углубление соединено сверлеными каналами с  проточкой на резьбовой части  винта. Проточка на винте приходится против отверстия в плече коромысла, т. е. находится примерно посередине высоты резьбовой бобышки короткого  плеча коромысла. Масло в этом случае беспрепятственно проходит из канала коромысла в канал винта. Регулировочный винт стопорится контргайкой. Коромысла опираются на стальную полую ось. Ось закреплена на головке  цилиндров при помощи четырех  стоек из ковкого чугуна и шпилек, пропущенных через стойки. Задняя стойка имеет на плоскости, прилегающей  к головке цилиндров, паз, совпадающий  со сверлением в головке. По этому сверлению и пазу масло подводится из канала в головке в полость оси коромысел. Остальные три стойки фрезерованного паза не имеют (поэтому их нельзя ставить на место четвертой стойки). От осевого перемещения коромысла удерживаются распорными пружинами, прижимающими коромысла к стойкам. Крайние коромысла удерживаются от перемещения плоскими пружинами, которые закреплены на концах оси при помощи шайб и шплинтов, пропущенных через ось. Для увеличения износостойкости наружная поверхность оси под коромыслами закалена. Под каждым коромыслом в оси сделано отверстие для смазки.

Клапаны изготовлены из жаропрочных  сталей: впускной клапан - из хромокремнистой, выпускной - из хромоникельмарганцовистой  с присадкой азота. На рабочую  фаску выпускного клапана дополнительно  наплавлен более жаростойкий  хромоникелевый сплав. Торцы стержней клапанов закалены до высокой твердости. Диаметр стержня клапанов 9 мм. Тарелка  впускного клапана имеет диаметр 47 мм, а выпускного - 36 мм. Угол седла  обоих клапанов 45°. Высота подъема  клапанов 9,5 мм. Впускной клапан открывается  с опережением на 12° до прихода  поршня в в.м.т., закрывается с  запаздыванием на 60° после прихода  поршня в н.м.т. Выпускной клапан открывается с опережением на 54° до прихода поршня в н.м.т. и  закрывается с запаздыванием  на 18° после прихода поршня в  в.м.т. Указанные фазы газораспределения  действительны при зазоре между  коромыслом и клапаном, равном 0,45 мм. Рабочий зазор между коромыслом и клапаном должен быть для первого  и восьмого клапанов в пределах 0,30-0,35 мм, для всех остальных - 0,35-0,40 мм. Зазоры проверяют и устанавливают на холодном (20°С) двигателе. При увеличенных  зазорах возникает стук клапанов, а при уменьшенных возможно неплотное  прилегание клапана к седлу и  прогорание клапана.

На конце стержня клапаном сделана  выточка для сухариков тарелки  пружины клапана, а на стержне  впускных клапанов имеется еще выточка  для масло отражательного колпачка. Пружина клапана с переменным шагом витков изготовлена из термически обработанной высокопрочной проволоки и подвергнута дробеструйной обработке. Пружина опирается на головку цилиндра через стальную опорную шайбу концом, имеющим меньший шаг витков. Тарелки пружины клапана изготовлены из стали. Клапаны работают в металлокерамических направляющих втулках. Втулки изготовлены прессованием с последующим спеканием из смеси железного, медного и графитового порошков и обработаны окончательно после запрессовки в головку. Антифрикционные качества таких втулок высоки. Втулка впускного клапана снабжена стопорным кольцом, препятствующим самопроизвольному перемещению втулки в головке. Для уменьшения количества масла, просасываемого через зазоры между втулкой и стержнем впускного клапана в цилиндр, на стержень клапана под тарелкой пружины надет маслоотражательный колпачок, изготовленный из маслостойкой резины.

Распределительный механизм закрыт сверху крышкой коромысел, штампованной из листовой стали. Крышка коромысел крепится через резиновую прокладку к  головке цилиндров шестью винтами

Штанги толкателей (12) представляют собой длинные трубки с наконечниками . Нижняя головка штанги упирается в толкатель, верхняя - в коромысло клапана, расположенное в головке. При работе двигателя колен вал (26) через шестерни (27,9) вращает распредвал (14). Кулачки распредвала периодически поднимают и опускают толкатели (13). При этом штанги (12) давят на коромысла (6), которые открывают и закрывают клапана.

Коромысла клапанов (6) расположены в головке блока. Коромысла представляют из себя рычаги, качающиеся на общей оси (5), закрепленной четырьмя болтами на головке. Они передают усилие от штанг толкателей (12) на клапана. При регулировке клапанов регулируется именно зазор между коромыслом и торцом клапана. Регулировка производится болтом (8) с контргайкой (7), который расположен с противоположной клапану стороне коромысла. В этот болт и упирается верхняя головка штанги толкателей. Смазываются коромысла под давлением, через масляные каналы, проходящие из блока цилиндров в головку.

Клапана (65,66) установлены в металлокерамических направляющих втулках (67,68). Втулки запрессованы в головку и являются съемными, хотя поменять направляющую втулку весьма непросто. Седла клапанов (64) так же вставные, чугунные. Притиркой клапана к седлу обеспечивается его герметичность. Клапан прижимается к седлу двумя пружинами (72), упирающимися в тарелку пружины клапана (73), представляющую собой широкую шайбу. Тарелка пружины фиксируется на клапане двумя сухариками (74), установленными в канавку в верхней части штока клапана. Чтобы снять клапан надо сжать пружины и извлечь сухарики. Две пружины клапана имеют разный диаметр и вставлены одна в другую. Наличие двух пружин обусловлено требованиями надежности - если лопнет одна пружина, клапан не упадет в цилиндр, а будет держаться на второй пружине. При регулировке должен быть обеспечен требуемый зазор между коромыслом и верхним торцом клапана, во избежание нарушения герметичности и прогорание клапана. Направляющие клапанов уплотнены маслосъемными колпачками (70).

Маслосъемные колпачки (70) фактически представляют собой сальник, который одевается на направляющую клапана (68) и располагается внутри клапанных пружин (72), под тарелкой пружины клапана 73. Маслосъемные колпачки предотвращают попадание масла в цилиндр по направляющим клапана. Особенно это актуально для всасывающего клапана. Вышедшие из строя колпачки, наряду с изношенными поршневыми кольцами, являются источником дымления двигателя и образования нагара на свечах.

 

 

Принцип работы клапанов ГРМ

От зубчатого шкива коленчатого вала ремнём вращения передается на зубчатый шкив распределительного вала. При вращении распределительного вала его кулачок набегает на рычаг, который, поворачиваясь на сферической опоре регулировочного болта, другим концом нажимает на стержень клапана и открывает отверстие, сообщающее камеру сгорания цилиндра впускным (впускной клапан) или выпускным (выпускной клапан) трубопроводом. При дальнейшем повороте вала кулачок сходит выпуклой частью с рычага, который при помощи шпилечной пружины возвращается в исходное положение, а клапан под действием пружины закрывается. При этом между рычагом и затылком кулачка образуется тепловой зазор, который обеспечивает плотное закрытие клапана при удлинении его стержня вследствие нагрева во время работы двигателя.

 

Основными неисправностями клапанов ГРМ являются нарушение тепловых зазоров клапанов, износ масло отражательных колпачков, неплотное закрытие клапанов вследствие изнашивания их головок и сёдел, а так же снижение упругости клапанных пружин.

Нарушение регулировок и износ  деталей механизма газораспределения  сопровождаются повышенной шумностью  и стуками при работе двигателя, потерей их мощности, а также повышенным дымлением и расходом масла (при  износе масло отражательных колпачков, когда масло начинает просачиваться  в камеру сгорания цилиндров через  клапаны). Необходимость ремонта  и регулировки ГРМ определяется по результатам проверки его технического состояния на автомобиле.

Проверку технического состояние клапанов можно произвести следующими способами:

По стукам. Стуки клапанов возникают при увеличенных зазорах в клапанном механизме из-за нарушения регулировки зазоров клапанов, а так же из-за поломки клапанной пружины и износа кулачков распределительного вала. Стуки клапанов хорошо прослушиваются на малых оборотах холостого хода и имеют отчётливый звонкий стук. Стук клапанов происходит обычно с равномерными интервалами с меньшей по сравнению с другими стуками двигателя частотой, поскольку распределительный вал, приводящий в действие клапаны, вращается в два раза медленнее коленчатого вала.