Изучение газораспределительного механизма и взаимодействие деталей двигателя ЯМЗ-238

3 Цели и задачи практической работы

— закрепление, углубление и расширение знаний студентов в процессе выполнения конкретных практических задач;

— овладение практическими приемами по соответствующей учебной дисциплине на современном уровне;

— развитие у студентов профессиональных навыков, а также практическое овладение методами экспериментальных исследований и обработки результатов;

— ознакомление с устройством и работой кривошипно-шатунных механизмов(КШМ) ДВС и механизмов газораспределения (ГРМ).

4 Теоретическое обоснование работы

В ходе выполнения лабораторной работы студенты должны ознакомиться с принци­пами работы и устройством КШМ и ГРМ.

Устройство и работа механизмов газораспределения На современных автомобильных двигателях преимущественное распространение по­лучили механизмы газораспределения с верхним (в головке блока) расположением клапа­нов. Эти механизмы позволяют улучшить наполнение цилиндров и повысить степень сжа­тия в ДВС

СТО БТИ АлтГТУ 13.62.3.0435-2014

Рассмотрим на примере двигателя КамАЗ-740 общее устройство механизма газорас­пределения (рис. 5). Распределительный вал 1 расположен в развале блока цилиндров и приводится во вращение от шестерни коленчатого вала через зубчатое колесо 17, напрес­сованное на хвостовую часть вала 1 со шпонкой 15. Опорами вала служат стальные втул­ки, залитые антифрикционным сплавом; втулки установлены в блоке цилиндров и в кор­пусе задней опоры 16. Над распределительным валом на блоке цилиндров чугунные на­правляющие 3 толкателей закреплены болтами. Тарелки толкателей опираются на кулачки вала, а в толкатели вставлены стальные штанги 4. Коромысла впускного и выпускного клапанов расположены на стойке, закреп­ленной на головке цилиндра шпильками. Клапаны установлены в направляющие металло­керамические втулки, запрессованные в головки цилиндров. В закрытом положении кла­паны удерживаются двумя разноразмерными пружинами: внутренней 10 и наружной 11. Пружины закрепляют на клапанах при помощи шайбы 12, тарелки 9, втулки 8 и двух конических сухарей 18 На стержнях впускных клапанов имеются маслозащитные манже­ты 19. При вращении вала 1 его кулачки з соответствии с последовательностью работы цилиндров "набегают" на толкатели 2 и перемещают их вверх. Толкатели передают уси­лие через штанги 4 и регулировочные винты 5 с контргайками 7 на плечи коромысел 6 и поворачивают их вокруг оси коромысла. Длинные плечи коромысел концами-носками нажимают на торцы стержней клапанов 13 и 14, которые открываются, при этом пружины 10 и 11 сжимаются. Происходит процесс газообмена. По мере перемещения кулачков рас­пределительного вала из под толкателей пружины закрывают клапаны и возвращают де­тали группы механизма привода в исходное положение. При работе двигателя за счет кон­струкции замка пружин и вибрации клапаны вращаются Таким образом обеспечивается равномерный износ клапанов и их седел. Поэтому в некоторых конструкциях ГРМ (двига­тель ЗИЛ-130); применяют шариковый механизм принудительного вращения клапанов.

СТО БТИ АлтГТУ 13.62.3.0435-2014

Рисунок 6 — Схема зубчато-ременного привода механизма газораспределения двига­теля ВАЗ: 1 — шкив коленчатого вала; 2 — ремень вентилятора; 3, 5 и 8 -защитные крышки; 4 - зубчатый шкив коленчатого вала; 6 - болты крепления кронштейна натяжного ролика; 7 - натяжной ролик; 9 - шкив распределительного вала; 10 - зубчатый ремень; 11 - кронштейн натяжного ролика; 12 - пружина кронштейна; 13 - шкив валика привода масляного насоса. Конструкция ГРМ с распределительным валом на головке цилиндров и зубчато­ременным приводом показана на рисунке 6. У двигателей с форкамерным зажиганием (рисунок 7) наряду с обычным впускным клапаном основной камеры сгорания предусмотрен дополнительный клапан, установлен­ный в форкамере. Оба клапана приводятся в действие одним коромыслом. При впуске в основную камеру сгорания (в цилиндр) через клапан поступает горючая смесь, состав ко­торой обусловлен режимом работы ДВС, а в форкамеру через дополнительный клапан - смесь обогащенного состава. После воспламенения обогащенной смеси свечей зажигания из форкамеры выбрасывается факел пламени или активных продуктов неполного сгора­ния, который по каналам в головке цилиндров попадает в основную камеру сгорания, на­дежно и быстро воспламеняет в ней рабочую смесь

СТО БТИ АлтГТУ 13.62.3.0435-2014

Рисунок 7. Механизм газораспределения двигателя с форкамерно-факельным зажига­нием: 1 — седло клапана; 2 — выпускной клапан; 3 — направляющая втулка; 4 — стопор­ное кольцо; 5 — опорная шайба, 6 и 7 — пружины клапана; 8 и 19 — маслоотражательные колпачки; 9 и 15 — сухари; 10 и 16 — толкатели; 11 — коромысло, 12 — регулировочный винт дополнительного клапана; 13 — ось коромысла, 14 — регулировочный винт; 17 — штанга; 18 — пружина дополнительного клапана; 20 и 21 — уплотнительные кольца, 22 — корпус; 23—- дополнительный клапан; 24 — свеча зажигания; 25 — прокладка; 26 — форкамера; 27 — основная камера сгорания

После изучения общего устройства ГРМ необходимо сравнить различные конструк­ции механизмов, определить их общие и индивидуальные отличительные особенности, показать действие механизма на натурном динамическом разрезе ДВС. Распределительные валы. Эти детали выполняют в виде цилиндрического стержня с опорными шейками, между которыми расположены кулачки привода впускных и выпу­скных клапанов. Наибольшее распространение получили кулачки двух видов — безудар­ные и с выпуклым профилем. Кулачки обрабатывают на конус, что обеспечивает поворот и равномерный износ поверхностей толкателей при работе (двигатель ЗМЗ-53). Для под­вода моторного масла в опорных шейках кулачков по оси распределительных валов в не­которых конструкциях выполняются отверстия сверлением. На распределительных валах карбюраторных, V-образных и некоторых рядных ДВС расположены кулачок-эксцентрик привода бензонасоса, колесо с винтовым зубом привода смазочного насоса и прерывате­ля-распределителя. Обычно передний конец вала (на двигателе КамАЗ-740 - задний) обра­ботан под установку зубчатого колеса, зубчатой звездочки или зубчатого шкива привода вала. Опорами валов являются подшипники, выполненные в виде металло-керамических втулок (двигатель ЯМЗ-233), стальных втулок с антифрикционной заливкой (двигатель КамАЗ-740), свертных из биметаллической сталебаббитовой ленты (двигатель ЗМЗ-53). От осевого смещения распределительные валы удерживаются упорными подшипни­ками (фланцами), закрепленными на блоке или головке цилиндров между торцами перед­ней опорной шейки и ступицы зубчатого колеса или звездочки распределения. Распреде­лительные валы ДВС грузовых автомобилей изготовляют из сталей 20, 40 и других мето­дом объемной штамповки, а двигателей легковых автомобилей - литыми чугунными. Для

СТО БТИ АлтГТУ 13.62.3.0435-2014

упрочнения рабочие поверхности опорных шеек и кулачков стальных валов закаливают с нагревом ТВЧ, а чугунных валов подвергают отбеливанию. Рычажно-роликовые толкатели имеют ролик с игольчатым подшипником, установ­ленным на оси, запрессованную в монтажное отверстие бронзовую втулку и смазочный канал в рычаге. Изготовляют толкатели из чугунов и углеродистых сталей, поверхности трения закаляют, а рабочие торцы наплавляют отбеленным чугуном Клапаны. Обычно для одного цилиндра предусмотрен один впускной и один выпу­скной клапаны, некоторые ДВС (например, ЯМЗ-8401) имеют два клапана для обеспече­ния хорошего газообмена Основными элементами клапанов являются стержень с замко­вой канавкой и головка с обработанной уплотняющей кромкой-фаской, которая плотно прилегает к уплотняющей поверхности гнезда клапана Угол наклона фаски равен 30-40. Для обеспечения высококачественного наполнения цилиндров головки впускных клапа­нов, как правило, имеют больший диаметр. Выпускные клапаны некоторых двигателей (ЗИЛ-130, ЗМЗ-53) имеют дополнительное охлаждение; для этого в стержне и головке клапана предусмотрена полость, частично заполненная натрием и закрытая снизу заглуш­кой. Выполняют клапаны из жаропрочных сталей Иногда выпускные клапаны выполняют комбинированными (головку изготовляют из сталей повышенной жаро- и коррозионной стойкости и приваривают ее к стержню клапана (двигатели ЯМЗ-238)). Фаску головки на­плавляют особо твердыми и теплостойкими материалами, например, хромоникелевым сплавом (двигатель ЗМЗ-53). Для повышения износостойкости стержни клапанов хроми­руют, а торцы стержней закаливают или устанавливают на них колпачки с высокой твер­достью торцовых поверхностей (двигатель ЗМЗ-53). Вставные седла выполняют в форме колец с уплотняющими фасками из стали или чугуна и запрессовывают их в головку, что улучшает ее ремонтопригодность Основные сборочно-регулировочные операции. Для обеспечения фаз газораспре­деления установку зубчатых колес (звездочек) распределительных валов необходимо про­изводить по меткам, нанесенным на торцах зубьев, совмещая их с сопрягаемыми зубча­тыми колесами (звездочками) коленчатого вала. После установки приводной цепи (зубча­того ремня) следует отрегулировать их натяжение. Затяжка гаек или болтов крепления зубчатых колес и звездочек привода, направляющих толкателей, стоек осей коромысел, гаек регулировочных винтов производится по значению контролируемого момента. При установке и снятии клапанных пружин применяют специальные приспособления. Во из­бежание задиров в направляющих втулках при работе ГРМ перед сборкой стержни клапа­нов рекомендуется смазать смесью графитового порошка с моторным маслом (в соотно­шении 7:3). По окончании сборки механизма необходимо отрегулировать тепловые зазоры в кла­панах. Зазор устанавливают и проверяют (рис. 8) между передней частью коромысла 3 и торцом стержня клапана 5, как правило, на холодном двигателе. Ширина зазора у боль­шинства ДВС для впускных клапанов составляет 0,15 — 0,25 мм. а для выпускных 0,20 — 0,35 мм. Выполняемые практические работы Осуществить регулировку зазоров клапанного механизма на двигателе и проверить его работу Порядок выполнения работы по регулировке зазоров 1. Поршень первого цилиндра установить в ВМТ на такте сжатия. Для этого вручную надо вращать коленчатый вал до совмещения меток, нанесенных обычно на шкивы, крышки колес распределения и т. п.

СТО БТИ АлтГТУ 13.62.3.0435-2014

Рисунок 8 — Проверка зазора в механизме газораспределения

2. Отрегулировать зазоры в клапанах первого цилиндра: ослабить контргайку 2 и по­вернуть регулировочный винт 1 отверткой (или специальным приспособлением), устано­вить необходимый зазор, проверить era пластинчатым щупом 4 или индикаторным при­способлением. Зазор должен составлять 0,25-0,3 мм (двигатели ЗИЛ-130 и ЯМЗ-238). 3. Не меняя положение винта затянуть контргайку и вновь проверить ширину зазора. 4. Клапаны остальных цилиндров отрегулировать в последовательности их работы, каждый раз проворачивая коленчатый вал четырехтактных ДВС на угол ф = 720°/i, где i - число цилиндров двигателя. 5. По окончании регулировки осуществить пуск двигателя, проверить поступление моторного масла к регулировочным винтам и втулкам коромысел, опорам распредели­тельного вала и другим деталям, убедиться в отсутствии характерных стуков и шумов не­нормально работающего ГРМ.

 

 

5 Контрольные вопросы

1 Каково устройство ГРМ'

2 Дайте характеристику приводов распределительных валов

3 Объясните устройство клапанной группы

4 В чем заключены правила сборки привода распределительных валов и регулировки зазоров в клапанном механизме?

5 Назовите основные характеристики ГРМ базовой модели автомобиля.