Коромысло (рокер) клапана в устройстве грм

Толкатели

Усилия от кулачков распределительного вала передается непосредственно клапанам или штангам через толкатели, которые воспринимают боковые нагрузки от кулачков и разгружают детали ГРМ. При работе толкатели клапанов следуют по контуру или профилю кулачков распределительного вала, тем самым обеспечивая преобразование вращения кулачка в возвратно-поступательное движение клапанного механизма.

Для обеспечения подвижного контакта со штангой в толкателях выполняется сферическое гнездо радиусом r1 на 0,2…0,3 мм больше радиуса головки штанги r2 (рис. 1, г).

В зависимости от схемы привода применяют толкатели различных конструкций. Наибольшее распространение получили грибковые толкатели с плоской или сферической опорной поверхностью; цилиндрические толкатели со сферической или роликовой опорной поверхностью; рычажные выпуклые или роликовые толкатели.

Для обеспечения равномерного изнашивания опорной поверхности толкателя обеспечивают его вращение вокруг своей оси путем смещения продольной оси толкателя относительно оси симметрии кулачка (рис. 1, б). С этой же целью опорная поверхность толкателя выполняется сферической, а опорная поверхность кулачка – концентрической с углом наклона образующей к оси вала 7’…15′.

Толкатели старых конструкций, в большинстве своем, имеют плоскую или выпуклую контактную поверхность, по которой скользит кулачок. Однако, в ряде конструкций толкателей используется ролик, перекатывающийся по поверхности кулачка (рис. 1, д). Роликовые толкатели используют в двигателях главным образом для снижения потерь на трение в клапанном механизме (эффект от снижения потерь достигает 8%). Снижение затрат на трение увеличивает экономичность двигателей и оправдывает повышение стоимости производства толкателей такой конструкции.

Роликовый цилиндрический толкатель обеспечивает меньшее изнашивание кулачка распределительного вала, чем грибковый или цилиндрический толкатель со сферической опорной поверхностью. Однако изнашивание боковых поверхностей роликового толкателя больше, так как такой толкатель не может вращаться вокруг своей оси, и боковые нагрузки всегда воспринимаются одними и теми же сопрягаемыми поверхностями.

Для предотвращения от поворачивания вокруг оси роликовые толкатели должны быть закреплены с помощью специальных держателей, удерживающих ролики в одной плоскости с кулачками распределительного вала. При поломке держателя роликовый толкатель получает свободу вращения вокруг своей оси, при этом разрушается как сам толкатель, так и распределительный вал.

Рычажные толкатели (рис. 1, ж), установленные на одной общей оси, не имеют направляющих, и, следовательно, трение скольжения в них отсутствует.

Общим недостатком роликовых толкателей является сложность конструкции и большая масса подвижных деталей, которая у рычажно-выпуклого толкателя несколько меньше.

Цилиндрические толкатели устанавливаются в направляющих, которые выполняются обычно в блок-картере.

штанга привода клапана упирается в головку 2 плунжера 3, расположенного внутри корпуса толкателя. Плунжер постоянно прижат пружиной 5 к штанге, а его внутренняя полость сообщается с масляной магистралью, и при открытом пластинчатом клапане 4 давление в ней равно давлению в масляной магистрали, которое создается насосом смазочной системы двигателя.

В начале подъема толкателя давление под плунжером резко увеличивается, что вызывает закрытие клапана 4, и усилие передается на штангу. Такие толкатели требуют для работы только чистое масло с высоким индексом вязкости.

Для изготовления толкателей используются специальные чугуны и стали. В чугунных толкателях опорная поверхность отбеливается, в стальных ее закаливают токами высокой частоты, наплавляют легированным отбеленным чугуном. Боковые и внутренние поверхности толкателей цементируют и закаливают. Ролики в роликовых и качающихся рычажных толкателях выполняются из шарикоподшипниковой стали, а втулки роликов – из бронзы.

При замене распределительного вала толкатели желательно поменять на новые. Если предполагается повторно использовать толкатели, бывшие в употреблении, то, вынимая их из двигателя, нужно обязательно помечать, из каких направляющих они вынимаются и после ремонта устанавливать их в те же направляющие. Такие (бывшие в употреблении) толкатели должны быть тщательно очищены и осмотрены; в случае обнаружения выработки на роликах или (в зависимости от конструкции) вогнутости на поверхности днища — толкатель полежит замене.

Типы, конструкция и комплектация осей коромысел

Оси делятся на несколько типов по количеству устанавливаемых коромысел и по некоторым конструктивным особенностям.

По количеству устанавливаемых коромысел оси бывают:

  • Индивидуальные;
  • Групповые.

Индивидуальная ось — деталь, несущая только одно коромысло и крепеж (упорную шайбу или гайку). Индивидуальные оси коромысел используются, как правило, в двигателях с двумя клапанами на цилиндр, поэтому количество осей в них вдвое больше цилиндров. Такая ось выполняется заодно со стойкой, поэтому она монтируется на ГБЦ без дополнительных деталей, вся конструкция получается проще и легче. Однако индивидуальная ось коромысел не подлежит ремонту в случае неисправности, она просто меняется в сборе.

Читать далее:  Зачем нужна гильзовка блока цилиндров

Групповая ось — деталь, несущая несколько коромысел и сопутствующие детали (пружины, упорные шайбы, штифты). На одной оси может располагаться от 2 до 12 коромысел в зависимости от конструкции двигателя и количества цилиндров. Так, на моторах с раздельными ГБЦ для каждого цилиндра используются оси с двумя коромыслами, на некоторых 6-цилиндровых моторах с раздельными ГБЦ на три цилиндра используется по две оси с шестью коромыслами, на рядных 4-х, 5-ти и 6-ти цилиндровых двигателях используются оси с 8-ю, 10-ю и 12-ю коромыслами соответственно, и т.д.

Количество групповых осей коромысел в одном рядном или V-образном двигателе с единой для ряда цилиндров ГБЦ может быть 1, 2 или 4. В моторах с двумя клапанами на цилиндр используется одна или две оси (в случае с раздельной ГБЦ), в моторах с четырьмя клапанами на цилиндр используется две или четыре оси. Количество осей в двигателях с индивидуальными ГБЦ соответствует числу головок.

Групповые оси коромысел устроены несложно. Их основу составляет собственно ось — стальной вал со сквозным продольным каналом и рядом поперечных отверстий по числу устанавливаемых коромысел. Крайние поперечные отверстия обычно используются для фиксации оси в стойках с помощью шплинтов и упорных шайб.

На ось через втулки (подшипники скольжения из бронзы или других материалов) монтируются коромысла, во втулках выполнены проточки и каналы для подачи масла из оси в коромысла. Пары коромысел позиционируются с помощью надетых на ось распорных цилиндрических пружин. Ось устанавливается на ГБЦ с помощью ряда стоек — двух крайних и нескольких основных (центральных), расположенных между коромыслами.

Ось может устанавливаться в стойки свободно или запрессовываться в них. Оси коромысел четырехклапанных двигателей могут устанавливаться на сдвоенные стойки, которые обеспечивают правильное позиционирование деталей ГРМ. На нижних поверхностях стоек выполнены штифты для центровки и отверстия под шпильки/болты крепления.


Конструкция оси коромысел с подачей масла через центральную стойку

Подача масла в ось коромысел может осуществляться двумя способами:

  • Через одну из стоек;
  • Через отдельную подводящую трубку.

В первом случае одна из крайних или центральных стоек имеет канал, через который масло поступает из соответствующего канала ГБЦ в ось коромысел. Во втором случае с одного торца к оси коромысел подводится металлическая трубка, соединенная с масляным каналом в ГБЦ.

В целом, оси коромысел всех типов имеют простую конструкцию, а потому надежны и долговечны, хотя и эти детали могут выходить из строя — в этом случае их необходимо ремонтировать или менять.

Штанги

Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам. Штанга должна иметь достаточную жесткость, устойчивость на продольный изгиб, небольшую массу и износоустойчивость рабочих поверхностей.

Для снижения массы стержни штанг чаще всего выполняют трубчатыми. В верхний и нижний концы стержней вставляют наконечники. Как правило, на нижнем наконечнике имеется сферическая головка, а на верхнем – сферическая головка или сферическое гнездо. Верхний конец штанги, которым она упирается в клапанное коромысло придается сферическая форма, если в клапанном коромысле не предусмотрен регулировочный винт в точке контакта со штангой. Если же винт стоит, то в торце штанги делается лунка под шарообразную головку регулировочного винта, стоящего в клапанном коромысле.

Стержни штанг изготовляют из малоуглеродистой стали или алюминиевого сплава. Опорные поверхности наконечника подвергаются термической обработке и шлифуются. В некоторых двигателях для подачи масла от толкателей к коромыслам в наконечниках имеются осевые каналы.

Поскольку наиболее частой неисправностью штанги является продольный изгиб, при ремонте двигателя все штанги обязательно проверяют на прямолинейность, катая их по плоской поверхности либо вращая вокруг оси в специальном станке.

Вопросы выбора, ремонта и замены осей коромысел

Как и многие другие детали, оси коромысел зачастую проектируются индивидуально под конкретный модельный ряд или даже модификацию двигателя, что накладывает ограничения на выбор этих деталей. Поэтому для замены необходимо подбирать только те оси, которые рекомендованы самим производителем двигателя — так есть гарантии, что новые детали встанут на свое место и будут нормально работать.

Отдельно нужно заметить, что даже разные модификации одного мотора нередко комплектуются разными по конструкции и характеристикам осями коромысел. Например, некоторые отечественные силовые агрегаты под бензин разных марок оснащаются неодинаковыми по конструкции и габаритам ГБЦ, поэтому и оси коромысел у них могут отличаться (комплектоваться разными по высоте стойками, коромыслами и т.д.). Это следует учитывать при покупке запчастей и ремонте.

Читать далее:  Мазда CX-30 2019-2020 фото цена и характеристики нового кроссовера похожего на Мазда 3

Ось коромысел необходимо демонтировать и устанавливать только в соответствии с указаниями инструкции по ремонту и ТО транспортного средства. Дело в том, что для нормальной работы оси и предотвращения поломок ее крепеж (болты или гайки шпилек) необходимо затягивать в правильной последовательности и с определенным усилием. А после монтажа обязательно необходимо выполнить регулировку температурного зазора между коромыслами и клапанами.

В процессе эксплуатации автомобиля ось коромысел не требует специального обслуживания, необходимо лишь в соответствии с указаниями инструкции проверять натяг болтов/гаек и осматривать детали оси на предмет их целостности. Регулярное ТО и правильная эксплуатация транспортного средства гарантирует надежное функционирование оси коромысел и ГРМ в целом на всех режимах работы двигателя.

Еще в этом разделе

Клапаны газораспределительного механизма двигателя

Коромысла клапанов изготавливаются в виде одноплечих и двуплечих рычагов, предназначенных для передачи усилий от кулачка либо от кулачка через штангу непосредственно к клапану.

Двуплечие коромысла (5) [рис. 1, б)] клапанов используются в двигателях с нижним и средним [рис. 1, г)] расположением распределительных валов, а также при некоторых кинематических схемах с верхним валом [рис. 1, в)].

Рис. 1. Конструктивные схемы механизмов газораспределения.

а) – Механизм газораспределения с нижним расположением клапанов и распределительного вала;

б) – Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала;

Коромысло (рокер) клапана в устройстве грм

в) – Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и распределительного вала;

1) – Клапан;

2) – Толкатель;

3) – Кулачок распределительного вала;

4) – Регулировочный болт (винт);

5) – Коромысло;

6) – Штанга;

7) – Маслоотражательный колпачок клапана;

8) – Тарелка пружины;

Коромысло (рокер) клапана в устройстве грм

9) – Сухари.

Одноплечие коромысла клапанов, как правило, устанавливаются в двигателях с верхним расположением валов [рис. 2, в)].

Рис. 2. Конструктивные схемы приводов клапанов механизма газораспределения.

а) – Штанга толкателя;

б) – Коромысло клапана;

в) – Одноплечий рычаг с опорной стойкой в виде болта;

г) – Двуплечий рычаг с опорной стойкой в виде шпильки;

д) – Передача движения двум клапанам через траверсу;

1) – Верхний наконечник;

2) – Стержень;

Коромысло (рокер) клапана в устройстве грм

3) – Нижний наконечник;

4) – Регулировочный винт;

5) – Контргайка;

6) – Коромысло;

7) – Втулка;

8) – Траверса;

9) – Направляющая стойка.

Стальные штампованные коромысла клапанов изготавливаются неравноплечими [рис. 2, б)], чтобы уменьшить ход толкателя и штанги, а также снизить силы инерции. В коротком плече выполнено резьбовое отверстие, куда ввёрнут регулировочный винт (4), предназначенный для установки требуемого теплового зазора в клапанном механизме.

Данный винт от самовывёртывания удерживается посредством контргайки (5). Длинное плечо заканчивается бойком (сферическая поверхность), который опирается на стержень клапана. Сферические поверхности бойка и регулировочного винта подвергаются термообработке и шлифовке. В роли подшипников коромысел выступают бронзовые либо чугунные втулки (7).

Коромысла клапанов размещают на общем стальном валике (СМД-60, ЗМЗ-35, ЗИЛ-130, А-41, Д-240 и прочие) или на отдельных опорных стойках (Д-144, ЯМЗ, КамАЗ). Крепление стоек к головке цилиндров осуществляется посредством болтов либо шпилек.

Иногда используются отдельные стойки в виде шпильки либо болта со сферическими опорами для одноплечих и двуплечих рычагов [рис. 2, в), г)]. В четырёхклапанных двигателях пара одноимённых клапанов чаще всего приводится в движение посредством связывающей траверсы, которая способна перемещаться непосредственно под воздействием кулачка от коромысла [рис.

2, д)]. Стержень траверсы при этом движется в направляющей стойке, закреплённой в головке цилиндра.

Клапаны подвергаются воздействию высоких температур и давлений, их изготавливают из жаростойких сталей. Клапан состоит из стержня и головки с фаской А, обычно наклоненной под углом 45°.

Для улучшения наполнение цилиндра воздухом или горючей смесью диаметр головки впускных клапанов больше, чем у выпускных.

По этой же причине в некоторых двигателях (СМД-62) делают уменьшенный угол наклона фаски (до 30°) к плоскости головки.

Клапаны должны плотно прилегать к седлу. Для этого их фаски взаимно притирают. Для большей жаростойкости на фасках выпускных клапанов имеется специальная наплавка.

Плавный переход от головки к стержню придает клапану большую прочность, способствует лучшему отводу теплоты и уменьшает сопротивление движению газов. Стержни клапанов точно обработаны по всей длине, а иногда еще покрыты графитом. Торец стержня закален или к нему приварен встык наконечник (Д-240 и КамАЗ-740) из специальной стали. Это уменьшает изнашивание торца под действием бойка коромысла.

Читать далее:  Что такое МКПП в автомобиле

На верхней части стержня выполнена кольцевая выточка под два сухаря, с помощью которых клапан удерживается в тарелке пружин. В нее снизу упираются одна (в карбюраторных автомобильных двигателях) или две (в дизелях) клапанные пружины, прижимающие тарелку клапана к седлу.

При такой опоре трение между деталями мало, и под действием коромысла, а также вибрации пружин, клапан, опускаясь и поднимаясь, поворачивается вместе с втулкой относительно тарелки. В дизеле СМД-18Н втулка удлинена и слегка охватывается верхним витком внутренней пружины.

При возвратно-поступательяом движении клапана эта пружина поворачивает втулку, а с ней и клапан относительно тарелки. Механизм принудительного поворота выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130 состоит из неподвижного корпуса (рис.

28, в), пяти шариков с возвратными пружинами, тарельчатой пружины, упорной шайбы и замочного кольца. Корпус надет на втулку клапана и входит в углубление головки цилиндров. Шайба и пружина установлены на ступицу корпуса с зазором.

Когда клапан закрыт и давление его пружины невелико, тарельчатая пружина выгнута наружной кромкой вверх, а внутренней кромкой опирается в заплечик неподвижного корпуса. При этом шарики отжаты пружинами в крайнее положение. Когда клапан открывается, давление его пружины возрастает.

Под повышенным давлением тарельчатая пружина выпрямляется (выпуклость ее уменьшается) и опирается на шарики, как двуплечий рычаг. Поэтому, когда ее наружная кромка опускается, внутренняя отходит от заплечика корпуса.

С этого момента давление клапанной пружины воспринимается только шариками, они перекатываются по наклонным канавкам и поворачивают (силой трения) тарельчатую пружину, а с ней — шайбу, пружину и клапан.

Освобожденные от давления шарики возвращаются пружинами по наклонным канавкам вверх, занимая исходное положение.

За один ход клапан поворачивается на небольшой угол, но за 1 мин работы двигателя успевает совершить до 30 оборотов.

В стержнях выпускных клапанов двигателей 3M3-53 и ЗИЛ-130 сверлят глухие каналы, наполняют их на 50…60% легкоплавким металлом (натрием), а затем приваривают заглушку. Во время работы двигателя натрий плавится и, взбалтываясь, отводит часть теплоты от головки к стержню и его втулке.

Пористая поверхность последних и графитовое покрытие стержней (СМД-62, ЯМЗ-240Б, КамАЗ-740) способствуют лучшей приработке сопрягаемых деталей.

На верхней части втулок впускных клапанов (ЯМЗ-240Б, Д-245 и автомобильные двигатели) установлены резиновые втулки, предотвращающие подсос масла в камеру сгорания через зазор между трущейся парой.

Рис. 3.

Клапанные механизмы карбюраторных двигателей: а — впускного клапана: б — выпускного клапана; в — детали поворотного механизма; г — положение механизма при закрытом клапане; д— положение механизма при открытом клапане; 1 — впускной клапан; 2 — колпачок-маслоотражатель; 3 — пружина клапана; 4 — втулка тарелки;

Распределительные валы и сопряженные детали: 1 — распределительный вал; 2 — штанга; 3 — валик привода центробежного датчика; 4 — шайба; 5 — гайка; 6 — замочная шайба; 7 — упорный фланец; 8 — распорное кольцо; 9 — пружина валика; 10 — корпус валика привода; 11 — шестерни привода распределителя зажигания и масляного насоса;

Клапанные пружины прижимают головку клапана к седлу. Чтобы витки одной пружины не западали между витками другой, направление навивки у них различное. В некоторых двигателях применяют пружины с различным шагом витков и ставят их так, чтобы витки с большим шагом были обращены вверх. Такие пружины меньше вибрируют.

Распределительный вал необходим для управления клапанами. На нем имеются кулачки, опорные шейки и посадочные места для крепления шестерен. Шейки и кулачки цементованы, закалены на небольшую глубину и отшлифованы. В рядных двигателях вал расположен сбоку цилиндров, а V-образных — в развале между рядами.

Коромысло (рокер) клапана в устройстве ГРМ

Валы разных двигателей отличаются размерами, расположением, числом и профилем кулачков, числом опорных шеек. На каждый цилиндр приходится два кулачка: для управления впускным и выпускным клапанами.

При разных (по времени) фазах носок выпускных кулачков делают шире носка впускных.

На распределительном валу имеются от двух до семи опорных шеек. Они опираются на расточки в блоке или на бронзовые, стальные с баббитовой заливкой или чугунные втулки, закрепленные в нем.

В двигателях 3M3-53 и ЗИЛ-130 на распределительный вал установлена косозубая шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя зажигания, а также выполнен заодно с валом или закреплен на нем эксцентрик привода топливного насоса.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector