Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм предназначен для наполнения камеры сгорания дизеля в установленные моменты времени воздухом и своевременного выпуска отработавших газов в окружающую среду.

Газораспределительный механизм дизелей типа ЯМЗ с верхним расположением клапанов и с нижним расположением распределительного вала состоит из распределительного вала, роликовых толкателей качающегося типа, трубчатых штанг, коромысел с регулировочными винтами, впускных и выпускных клапанов с пружинами, тарелками и сухарями. Распределительный вал с закаленными шейками и кулачками — общий для цилиндров обоих рядов. Его изготовляют из стали. Все кулачки (24 на ЯМЗ-240Б и 16 на ЯМЗ-238НБ) одинакового профиля. Продольное смещение вала ограничено упорным фланцем. К переднему торцу вала дизеля ЯМЗ-240Б прикреплен эксцентрик для привода топливо-подкачивающнх насосов.

В стальные толкатели запрессованы каленые пяты для повышения работоспособности пар толкатель — штанга и установлены на игольчатых подшипниках ролики, постоянно прижимаемые к кулачкам распределительного вала. Толкатели размещены на обшей полой оси, расположенной вдоль дизеля над распределительным валом и состоящей из трех отдельных частей.

Коромысла клапанов с бронзовыми втулками установлены на осях, запрессованных в стойки. Последние прикреплены к головке цилиндров шпильками с контролируемой затяжкой. К бронзовым втулкам коромысел масло поступает через полые штанги, кольцевые канавки в ступицах толкателей, полую ось толкателей и канал в блок-картере.

Клапаны изготовляют из жаропрочной стали и подвергают термообработке. Диаметр тарелки впускного клапана 61 мм , выпускного — 48 мм . Клапаны установлены в направляющих втулках и прижаты к седлам головок цилиндров каждый двумя цилиндрическими пружинами с разным направлением навивки. Пружины крепят специальным замком, обеспечивающим проворачивание клапана при работе дизеля. Каждый цилиндр оснащен одним впускным и одним выпускным клапанами.

В процессе работы дизеля распределительный вал приводится во вращение через пару косозубых шестерен 5 и 6 (рис. 9, а) от хвостовика коленчатого вала на ЯМЗ-240Б или через шестерни 13 и 12 (рис. 9,6) от носка коленчатого вала на ЯМЗ-238НБ. Далее с помощью кулачков, толкателей и коромысел вращение преобразуется в возвратно-поступательное движение штанг и клапанов. Привод распределительного вала является частью механизма, передающего также вращение от коленчатого вала на дизеле ЯМЗ-240Б масляному (через шестерни 2 и 1), водяному (через шестерни 2, 4 и 3) и топливному высокого давления (через шестерни 6, 7 и 5) насосам, а на дизеле ЯМЗ-238НБ вентилятору системы охлаждения (через шестерни 12 и 11), масляному (через шестерни 14 и 15) и топливному высокого давления (через, шеетерни 12 и 10) насосам. При сборке дизеля шестерни устанавливают по меткам.

В процессе работы детали газораспределительного механизма нагреваются и удлиняются. Поэтому для обеспечения плотной посадки клапанов в седлах между клапаном и коромыслом устанавливают зазор (тепловой) 0,25. 0,3 мм. Вследствие возможного биения сопрягаемых деталей механизма в процессе эксплуатации допускается увеличение зазора до 0,4 мм .

Из диаграммы фаз газораспределения (рис. 10) дизелей ЯМЗ-240Б и ЯМЗ-238НБ видно, что впускные клапаны открываются за 20° до прихода поршня в в.м.т., когда выпускные клапаны еще открыты. Перекрытие клапанов для обоих дизелей равно 40° по углу поворота коленчатого вала и введено для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов и наполнения его воздухом. Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов дизеля ЯМЗ-240Б одинакова и равна 256° по углу.п оворота коленчатого вала, а дизеля ЯМЗ-238НБ разная: впускных — 246°, выпускных — 266°. Меньшая продолжительность открытия впускных клапанов на дизеле ЯМЗ-238НБ объясняется наличием турбонаддува и меньшей (на 200 мин-1) номинальной частотой вращения коленчатого вала.

Техническое обслуживание газораспределительного механизма. В процессе эксплуатации изменяются тепловые зазоры между коромыслами и наконечниками стержней клапанов вследствие износа деталей газораспределительного механизма. При очень малых зазорах нарушается герметичность камеры сгорания, уменьшаются компрессия и мощность дизеля. Клапаны перегреваются, и фаски их могут прогореть. При значительных зазорах уменьшается высота подъема клапанов (менее 13,5 мм ), вследствие чего ухудшаются наполнение и очистка цилиндров.

Для восстановления плотности посадки клапанов на седла следует периодически проверять и при необходимости притирать клапаны, регулировать тепловые зазоры. Тепловые зазоры в газораспределительном механизме проверяют и регулируют на ЯМЗ-240Б через одно ТО-2 (через 480 мото-ч), а на ЯМЗ-238НБ при ТО-3 (через 960 мото-ч). При необходимости, но не реже чем через 2000 мото-ч на ЯМЗ-240Б и не реже чем через 3000 мото-ч на ЯМЗ-238НБ выполняют притирку клапанов.

Зазоры клапанного механизма регулируют на холодном дизеле или по истечении 15 мин после его остановки. На дизеле ЯМЗ-240Б это выполняют в такой последовательности.

Выключают подачу топлива скобой регулятора частоты вращения.

Отворачивают барашковые гайки и снимают крышки головок цилиндров.

Тарированным ключом подтягивают гайки крепления головок цилиндров и проверяют момент затяжки болтов крепления осей коромысел.

Снимают крышку лючка с передней крышки корпуса (рис. И,а ). Цифры, нанесенные на корпусе гасителя крутильных колебаний около рисок, указывают номера цилиндров, на которых можно регулировать зазоры в клапанном механизме при данном положении коленчатого вала. В этом случае оба клапана цилиндра должны быть закрыты. Зазор рекомендуется регулировать одновременно (при одном положении коленчатого вала) в трех цилиндрах в последовательности: 1—5—12; 3—8—10; 2—6—7 и 4—9—11.

Ослабляют контргайку регулировочного винта, вставляют в зазор между торцом клапана и бойком коромысла щуп и, вращая винт отверткой, устанавливают зазор 0,25. 0,3 мм. Придерживая винт отверткой, затягивают контргайку и еще раз проверяв ют щупом зазор. Щуп толщиной 0,25 мм должен входить в зазор при легком нажиме, а щуп толщиной 0,3 мм с усилием.

Чтобы отрегулировать зазоры в следующих трех цилиндрах, проворачивают коленчатый вал в направлении рабочего движения до совмещения меток следующих цилиндров с указателем. При этом используют механизм проворота, установленный на картере маховика с правой стороны, или ломик, вставленный в одно из радиальных отверстий маховика через нижний люк его картера.

После регулирования пускают дизель и прослушивают его работу. При появлении стука клапанов вновь проверяют и регулируют зазоры.

Устанавливают крышки люка и головок цилиндров, пускают дизель и проверяют, есть ли подтекание масла из-под прокладок.

Регулирование зазоров в газораспределительном механизме дизеля ЯМЗ-238НБ отличается от описанного выше следующими особенностями.

Коленчатый вал проворачивают по ходу часовой стрелки (если смотреть со стороны вентилятора) ключом за болт крепления шкива на передней крышке корпуса или ломиком, вставленным в одно из радиальных отверстий в маховике.

При регулировании зазоров клапанов риски на ведомой шестерне привода топливного насоса высокого давления совмещают с указателем на картере маховика (рис. 11,6).

Зазоры клапанов регулируют по порядку работы цилиндров: 1—5—4—2—6—3—7—8.

На тракторах Кировец доступ к лючкам картера маховика затруднен из-за близкого расположения дизеля к передней стенке кабины и размещения сверху и сзади картера маховика приводов управления, деталей и механизмов систем очистки воздуха, выпуска отработавших газов, вентиляции и отопления кабины и др.

Поэтому при регулировании зазоров клапанов на дизеле ЯМЗ-238НБ редко используют лимбы в лючках, а вращением коленчатого вала добиваются полного закрытия клапанов в такте сжатия и регулируют зазоры клапанов сначала первого, а затем других цилиндров (по порядку их работы).

Клапаны притирают при снятых головках цилиндров в такой последовательности.

1. Отворачивают гайки скоб крепления форсунок и снимают форсунки.

2. Снимают коромысла и их оси.

3. Устанавливают головку цилиндров на плиту (или верстак) так, чтобы обеспечить упор для клапанов. Снимают клапаны с помощью приспособления (рис. 12).

Ниже приведены различия приспособлений для демонтажа клапанов дизелей типа ЯМЗ.

Для снятия клапана крючок приспособления вводят в отверстие переходника или упорный винт ввинчивают в отверстие головки цилиндров. Нажимную тарелку 3 устанавливают на тарелку пружины клапана, с помощью рукоятки 4 рычага приспособления отжимают пружины клапана, вынимают сухари и снимают приспособление. На седла и тарелки клапанов наносят метки, чтобы при сборке установить их на свои места. Снимают пружины, поднимают головку цилиндров и вынимают клапаны.

Клапаны и седла очищают от нагара, промывают в керосине и дефектуют. Клапаны с покоробленными тарелками (или стержнями) и нагарами на фасках, а также седла с нагарами восстанавливают шлифовкой или заменяют новыми. Не рекомендуется устанавливать на дизель выпускные клапаны с индексом КБ, имеющие недостаточную прочность наплавки рабочей фаски. Герметичность пар клапан—седло восстанавливают притиркой при незначительных износах их и мелких раковинах на фасках.

Приготавливают притирочную пасту, тщательно перемешивая до сметанообразного состояния микропорошок зеленого карбида кремния 63С-М28, моторное масло и дизельное топливо в соотношении 1,5:1:0,5 (по объему). Перед применением смесь следует тщательно перемешать, так как микропорошок осаждается.

Для притирки на фаску клапана наносят тонкий равномерный слой указанной выше пасты, стержень клапана смазывают моторным маслом и клапан устанавливают на место. Притирочную пасту можно наносить в выточки на головке цилиндров (в них запрессованы седла) не менее чем на 90° по их окружности. Наличие пасты на торцах тарелок клапанов не допускается.

Устанавливают на клапан дрель с присосом или специальное приспособление и производят притирку пары клапан — седло следующим образом: нажимая на клапан с усилием 20. 30 Н, поворачивают его на 1/3 оборота, а затем в обратном направлении на 1/4 оборота. После пяти двойных ходов клапан приподнимают для лучшего доступа притирочной пасты. Притирку продолжают до тех пор, пока на фасках клапана и седла не появится непрерывный матовый поясок шириной не менее 1,5 мм . При правильной притирке матовый поясок на седле должен начинаться у основания большого конуса седла. Не допускаются разрывы матового пояска и наличие на нем рисок. Во избежание получения кольцевых рисок нельзя производить притирку круговыми движениями.

После окончания притирки клапаны и седла промывают керосином и вытирают насухо. Устанавливают клапаны и пружины.

Проверяют герметичность пар седло — клапан, заливая керосин или дизельное топливо поочередно во впускные и выпускные окна. Качество притирки считается хорошим, если залитая жидкость не просочится в течение одной минуты через клапан при его повороте на любой угол. Качество притирки можно проверить с помощью мягкого графитового карандаша. Для этого наносят через равные промежутки 10. 15 черточек поперек фаски клапана, осторожно вставляют клапан в седло и, сильно нажимая, поворачивают его на 1/4 оборота. Все черточки на хорошо притертом клапане будут стерты.

Текущий ремонт газораспределительного механизма. При эксплуатации возможно возникновение неисправностей газораспределительного механизма (табл. 8), для устранения которых необходима его разборка.

Устранение неисправностей головки цилиндров. Головку цилиндров заменяют при обнаружении одного из следующих дефектов: трещины в стенках охлаждающей рубашки, нарушающие ее герметичность: утопание тарелки нового впускного клапана относительно плоскости разъема более чем на 2,7 мм и выпускного более чем на 3,2 мм ; неплоскостность поверхности разъема головки с блоком цилиндров более 0,1 мм по всей длине. Последовательность операций при демонтаже головки цилиндров приведена в § 1 главы 2. Установку головки цилиндра производят в последовательности, обратной ее снятию. Перед установкой прокладки и крышки головки цилиндров смазывают графитовой смазкой УСсА (ГОСТ 3333—80) с двух сторон. При сборке затягивают гайки крепления форсунок, болты крепления осей коромысел и гайки шпилек крепления на головках цилиндров.

Текущий ремонт головки цилиндров. При наличии раковин, рисок и задиров фаски гнезд или седла клапанов обрабатывают шлифовальными кругами с направляющими хвостовиками. Угол конуса шлифовальных кругов для обработки рабочих поверхностей седел впускных клапанов 121°. 121°30, а седел выпускных 91°. 91°30. Для обработки нижней кромки рабочей поверхности седел впускных клапанов применяют шлифовальный круг с углом конуса 150°, а для обработки верхней кромки — шлифовальный круг с углом конуса 60°. После обработки ширина рабочей поверхности седла должна быть 2. 2,5 мм.

У выпускного клапана дополнительно обрабатывают только нижнюю кромку шлифовальным кругом с углом конуса 150°. После обработки ширина рабочей поверхности седла 1,5. 2 мм. При дефектации клапанов к дальнейшей эксплуатации допускают клапаны с изгибом стержня (с биением рабочей поверхности тарелки относительно поверхности стержня) не более 0,03 мм и высотой цилиндрического пояска тарелки клапана не менее 0,5 мм . Клапаны с рисками и раковинами на рабочих фасках шлифуют под углом 60°30. 60°45 к вертикальной оси для впускного клапана и под углом 45°30. 45°45—для выпускного.

Втулки клапанов с трещинами, обломами и неплотной посадкой заменяют. При замене втулок головку цилиндров нагревают в кипящем содовом растворе, а втулки выдерживают в течение 24 ч в чистом моторном масле при комнатной температуре. После запрессовки втулок обрабатывают их внутреннюю поверхность до размера 12. 12,019 мм. При износе отверстия в головке цилиндров под втулку (более 19,03 мм ) развертывают отверстие до диаметра 19,2. 19,22 мм, чтобы при запрессовке сохранить натяг 0,02. 0,05 мм. Прокладки головок цилиндров с трещинами, вмятинами и разрывами выбраковывают.

Пружины клапана допускают к дальнейшему использованию, если их размеры и упругость соответствуют данным табл. 9.

Особенности устройства ГРМ изучаемых двигателей

Учебный вопрос № 2

Механизм газораспределения на автомобилях КАМАЗ и УРАЛ — верхнеклапанный с нижним расположением распределительного вала. Кулачки распределительного вала в соответствии с фазами газораспределения приводят в действие толкатели. Штанги сообщают качательное движение коромыслам, а они, преодолевая сопротивление пружин, открывают клапаны. Закрываются клапаны под действием силы сжатых пружин. (СЛАЙД №8)

Ha двигателях КамАЗ-740 (рис. 3), ЯМЗ-238 (рис. 4) применен газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала. Распределительный вал рядных двигателей устанавливается внизу рядом с коленчатым валом, а на V-образных двигателях установлен в развале блока и является общим для клапанов правого и левого ряда цилиндров.

Рис. 3. Газораспределительный механизм двигателя КамАЗ-740 (СЛАЙД №9)

1 – распределительный вал; 2 – толкатель; 3 – направляющая толкателей; 4 – штанга; 5 – прокладка крышки головки; 6 – коромысло; 7 – контргайка; 8 – регулировочный винт; 9 – болт крепления крышки головки; 10 – сухарь; 11 – втулка тарелки; 12 – тарелка пружины; 13 – наружная пружина; 14 – внутренняя пружина; 15 – направляющая втулка клапана; 16 – шайба; 17 – клапан

Открытие клапанов 17 (впускного и выпускного), перемещающихся в направляющих втулках 15, происходит под действием усилия, передаваемого от кулачков распределительного вала 1 через толкатели 2 штанги 4 и коромысла 6, установленные на осях. Закрытие клапанов осуществляется под действием пружин 13, 14, нижние концы которых упираются в шайбы 16. За два оборота коленчатого вала впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открываются один раз, а распределительный вал за этот период делает один оборот, т. е. передаточное число зубчатого зацепления шестерен коленчатого и распределительного валов равно 2.

Рис. 4. Газораспределительный механизм двигателя ЯМЗ-238 (СЛАЙД №10)

а – общий вид: 1 – коромысло; 2 – гайка; 3 – регулировочный винт; 4 – штанга; 5 – пята толкателя; 6 – ось толкателя; 7 – толкатель; 8 – болт крепления стойки оси; 9 – тарелка пружины; 10 – втулка; 11 – сухарь; 12, 13 – пружины наружная и внутренняя; 14 – направляющая втулка клапана; 15 – впускной клапан; 16 – распределительный вал; 17 – ролик толкателя; 18 – седло выпускного клапана; 19 – выпускной клапан; б – толкатель: 1 – ролик; 2 – игольчатый подшипник; 3 – ось ролика; 4 – втулки; 5 – пята

Распределительный вал (рис. 5) изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков как впускных, так и выпускных у большинства двигателей делают одинаковым. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы. Число опорных шеек 1 распределительного вала обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом.

Рис. 5. Распределительный вал двигателя КамАЗ-740 (СЛАЙД №11)

1 – опорная шейка; 2 – кулачок; 3 – корпус подшипника; 4 – шестерня распределительного вала

Привод распределительного вала. Распределительный вал в двигателях КамАЗ-740, ЯМЗ-238 приводится в движение при помощи шестерен. Ведущая шестерня 5, 16 такой передачи (рис. 6) установлена на переднем конце коленчатого вала, а ведомая шестерня 9, 15 – на переднем конце распределительного вала. Шестерня привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя шестерни вводятся в зацепление по меткам на их зубьях. Чтобы уменьшить уровень шума шестерен, их изготавливают с косыми зубьями и из различных материалов.

Толкатели предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливают их из стали или чугуна. В двигателях КамАЗ-740 и УМЗ-417 применены цилиндрические толкатели 2 (рис.2) и 9 (рис. 4), установленные в специальных отверстиях – направляющих. У дизеля КамАЗ-740 направляющие съемные. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность под штангу и отверстие для слива масла.

Рис. 6. Метки на шестернях привода распределительного вала (СЛАЙД №12)

а – КамАЗ-740; б – ЯМЗ-238; 1 – ось ведущей шестерни привода распределительного вала; 2 – ролики; 3 – втулка роликов; 4 – шестерня ведущая; 5, 16 – ведущая шестерня коленчатого вала; 6 – шестерня промежуточная; 7 – шарикоподшипник; 8 – вал привода топливного насоса высокого давления; 9, 15 – шестерня привода распределительного вала; 10 – шестерня привода топливного насоса высокого давления; 11 – втулка; 12 – шестерня привода вентилятора; 13, 14 – шестерни привода топливного насоса высокого давления; 17 – коленчатый вал; 18, 20 – шестерни привода масляного насоса; 19 – масляный насос; 21 – топливный насос высокого давления

В двигателе ЯМЗ-238 применены качающиеся роликовые толкатели 7 (рис. 4), установленные на общей оси 6.

Штанги. Служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам.

В дизеле КамАЗ-740.11 и ЯМЗ-238 штанги 4 (рис. 2, 3) делают из стальной трубки. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 8 (рис. 2) и 3 (рис. 4), ввернутых в коромысло 6 и 1, а с другой – в толкатели.

Коромысла. Служат для передачи усилия от штанги к клапану, представляют собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо «а» коромысла 2 примерно в 1,5 раза больше плеча «б» (рис. 4). Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов.

На дизеле КамАЗ-740 и ЯМЗ-238 коромысла впускного и выпускного клапанов установлены консольно на осях, выполненных заодно со стойкой коромысел; стойка установлена на головке. Осевое перемещение коромысел ограничено пружинным фиксатором. К каждому коромыслу через отверстия в стойке коромысел подводится смазка.

Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходит при помощи клапанов. Клапан состоит из плоской головки и стержня, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают больше, чем диаметр выпускного.

Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей, впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные – из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600-800 °С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 18 (рис. 3) и 11 (рис. 3) из жаропрочного чугуна, которые называются седлами.

Для плотного прилегания головок клапанов к седлам их рабочие поверхности делают коническими в виде тщательно обработанных фасок под углами 45° или 30°.

Стержни клапанов 17 (рис. 2) имеют цилиндрическую форму. Они перемещаются в чугунных или металлокерамических втулках 15, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности втулки тарелки 11 под действием пружин 13, 14. Для повышения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попадали между витками другой, и не нарушалась безотказная работа клапанного механизма.

На впускных клапанах в верхней части направляющих втулок (двигатель КамАЗ-740) устанавливают резиновые колпачки, которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и к направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана.

Для плотного прилегания головки клапана к седлу тепловой зазор А (рис. 2, 3, 4) устанавливают между носком коромысла и торцом стержня клапана.

На дизелях КамАЗ-740 и ЯМЗ-238 для впускных клапанов тепловые зазоры составляют 0,25-0,30 мм, а для выпускных 0,35-0,40 мм. Измеряются щупом.

Выводы по вопросу.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет