Лабораторная работа №3 (ПМ.02) Устройство газораспределительного механизма.

Лабораторная работа №3 (2 часа) Мастер п/о Тарапунов В.В.

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в камеры сгорания горючей смеси (карбюраторные и газосмесительные двигатели) или воздуха (дизельные двигатели) и выпуска из них отработавших газов.

Газораспределительные механизмы различают по расположению клапанов в двигателе. Они могут быть с верхним (в головке цилиндров) и нижним (в блоке цилиндров) расположением клапанов. Наиболее распространен газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов, что облегчает доступ к клапанам для их обслуживания, позволяет получить компактную камеру сгорания и обеспечить лучшее наполнение ее горючей смесью или воздухом.

Газораспределительный механизм (рис. 8) состоит из:

• распределительного вала;

• механизма привода распределительного вала;

• клапанного механизма.

Работу газораспределительного механизма рассмотрим на примере двигателя с V-образным расположением цилиндров.

Распределительный вал находится в «развале» блока двигателя, то есть между его правым и левым рядами цилинд-

ров, и приводится во вращение от коленчатого вала через блок распределительных шестерен. При цепном или ремен-

Рис. 8. Газораспределительный механизм V-образного двигателя с верхним расположением клапанов

ном приводе вращение распределительного вала осуществляется с помощью соответственно цепной или зубчатой ременной передачи (рис. 9).

При вращении распределительного вала кулачок набегает на толкатель и поднимает его вместе со штангой. Верхний конец штанги надавливает на регулировочный винт, установленный во внутреннем плече коромысла. Коромысло, проворачиваясь на своей оси, наружным плечом нажимает на стержень клапана и открывает отверстие впускного или

выпускного клапана в головке цилиндров строго в соответствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров.

Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, которые выражаются в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы газораспределения подбирают опытным путем в зависимости от числа оборотов двигателя и конструкции впускных и выпускных патрубков. Заводы-изготовители указывают фазы газораспределения для своих двигателей в виде таблиц или диаграмм.

Правильность установки газораспределительного механизма определяется по установочным меткам, которые располагаются на распределительных шестернях или приводном шкиве блока цилиндров двигателя.

Отклонение при установке фаз приводит к выходу из строя клапанов или двигателя в целом. Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении рег-

ламентируемого теплового зазора в клапанном механизме данной модели двигателя. Нарушение величины этого зазора приводит к ускоренному износу клапанного механизма и потери мощности двигателя.

Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя, который зависит от расположения цилинд-

Рис. 9. Цепной привод газораспределительного механизма с верхним расположением распределительного вала:

1 — коленчатый вал; 2 — ведущая звездочка; 3 — цепь; 4 — башмак натяжного устройства; 5 — натяжное устройство; 6 — ведомая звездочка; 7 — распределительный вал; 8 — рычаг привода клапана; 9 — клапаны; 10 — втулка регулировочного болта; 11

— регулировочный болт; 12 — успокоитель цепи; 13 — звездочка привода масляного насоса и прерывателя-распределителя

ров и конструктивного исполнения коленчатого и распределительного валов.

У четырехцилиндровых однорядных двигателей такты чередуются через 180° и порядок работы цилиндров может быть 1—3—4—2 (АЗЛК, ВАЗ) или 1—2—4—3 (ГАЗ).

В V-образных восьмицилиндровых четырехтактных двигателях шатунные шейки коленчатого вала располагаются под углом 90°, и при угле развала двигателя 90° одноименные такты будут перекрываться в левом ряду цилиндров по отношению к правому ряду на 90° или 1/4 оборота коленчатого вала (см. приложение). Эти двигатели имеют следующий порядок работы цилиндров: 1 — 5 — 4 — 2 — 6 — 3 —

7—8 (рис.10).

Знание порядка работы цилиндров необходимо для пра-

Рис. 10. Схема порядка работы цилиндров 4-тактного восьмицилиндрового V-образного двигателя

вильного подсоединения проводов к свечам зажигания карбюраторных двигателей или трубопроводов высокого давления дизельных двигателей, а также при регулировке тепловых зазоров клапанного механизма.

ДЕТАЛИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

Распределительный вал служит для открытия и закрытия клапанов газораспределительного механизма в определенной последовательности согласно с порядком работы цилиндров двигателя.

Распределительные валы отковывают из стали с последующей цементацией и закаливанием токами высокой частоты. На некоторых двигателях валы отливают из высокопрочного чугуна. В этих случаях поверхность кулачков и шеек вала отбеливается и затем шлифуется. Для уменьшения трения между шейками и опорами в отверстия запрессовывают стальные, покрытые антифрикционным слоем, или металлокерамические втулки.

Между опорными шейками распределительного вала располагаются кулачки, по два на каждый цилиндр, — впускной и выпускной. Помимо этого на валу крепится шестерня для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя и имеется эксцентрик для привода топливного насоса.

Шестерни распределительных валов изготовляют из чугуна или текстолита, приводную распределительную шестерню коленчатого вала — из стали. Зубья у шестерен косые, что вызывает осевое перемещение вала. Для предупреждения осевого смещения предусмотрен упорный фланец, который закреплен на блоке цилиндров между торцом передней опорной шейки вала и ступицей распределительной шестерни (рис. 11).

В четырехтактных двигателях рабочий процесс происходит за четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала. Это возможно, если распределительный вал за это время

Рис. 11.

Устройство для ограничения осевого и смещения распределительного вала

сделает в два раза меньшее число оборотов. Поэтому диаметр шестерни, установленной на распределительном валу, делают в два раза большим, чем диаметр шестерни коленчатого вала.

Для правильной работы двигателя кривошипы коленчатого вала и кулачки распределительного вала должны находиться в строго определенном положении относительно друг друга. Поэтому при сборке двигателя распределительные шестерни вводятся в зацепление

по имеющимся на их зубьях меткам: одной — на зубе шестерни коленчатого вала, а другой — между двумя зубьями шестерни распределительного вала. На двигателях, имеющих блок распределительных шестерен, установка их производится также по меткам (рис. 12).

Толкатели передают усилие от кулачков распределительного вала к штангам. Изготовляют их из чугуна и ста-

Рис. 12. Совмещение меток распределительных шестерен

ли. Толкатели бывают цилиндрическими, грибовидными или роликовыми и имеют сферические углубления, в которые входят нижние концы штанг. Перемещаются толкатели в направляющих, выполненных в блоке цилиндров, либо в прикрепленных к нему специальных корпусах. Для предотвращения неравномерности износа их рабочих поверхностей толкатели все время провертываются вокруг своих осей за счет выпуклой поверхности их нижней головки и скошенной поверхности кулачка распределительного вала.

Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам и выполняются в виде полых цилиндрических стержней из стали с закаленными наконечниками или в виде дюралюминиевых трубок с запрессованными с обеих сторон сферическими стальными наконечниками. Штанга упирается с одной стороны в углубление толкателя, а с другой — в сферическую поверхность регулировочного винта коромысла.

Коромысло передает усилие от штанги к клапану. Выполняют его в виде двуплечего рычага, посаженного на ось. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги-толкателя, что позволяет уменьшить высоту подъема штанги толкателя. В короткое плечо коромысла ввернут регулировочный винт с контргайкой для установки теплового зазора в клапанном механизме. Для уменьшения трения коромысла об ось в отверстие запрессовывается бронзовая втулка. Устанавливают коромысла на полых стальных осях, которые бывают

общими для всех цилиндров или изготовляются отдельно для каждого цилиндра. Оси закрепляются в стойках на головке цилиндров двигателя. От продольного перемещения коромысло удерживается при помощи цилиндрических пружин.

Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршня в цилиндре и от порядка работы двигателя.

Клапан (рис. 13) состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Головка имеет узкую рабочую кромку — фаску, скошенную под углом 45 или 30°. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного, что обеспечивает более быстрое заполнение камеры сгорания цилиндра зарядом горючей смеси.

Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны или их головки — из жаростойкой стали. Седла клапанов запрессованы в головку или блок цилиндров и изготовляются из жаропрочного чугуна. На фаску

Рис. 13. Клапан и детали крепления

головки клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав. Фаска головки клапана должна плотно прилегать к фаске седла клапана. С этой целью сопрягаемые поверхности притирают. Так как выпускной клапан из-за омывания его отработавшими газами испытывает большие температурные нагрузки по сравнению с впускным клапаном, его стержень заполняют металлическим натрием. Металлический натрий имеет высокую теплопроводность и низкую температуру плавления, чем способствует отводу тепла от головки к стержню, затем к направляющей втулке. Выпускные клапаны также могут иметь механизм их принудительного проворачивания при работе, что предотвращает их заедание и обгорание.

Клапан к седлу прижимается одной или двумя клапанными пружинами (в последнем случае пружины должны иметь различное направление витков с целью гашения колебаний).

Стержень клапана цилиндрический и в верхней части имеет выточку для фиксации деталей крепления клапанной пружины. Стержни клапанов перемещаются по чугунным или металлокерамическим направляющим втулкам, запрессованным в головку цилиндров двигателя.

Для предотвращения попадания масла в камеру сгорания цилиндра по зазору между стержнем клапана и его направляющей втулкой ставят уплотнение из маслобензостойкой резины в виде колпачка или сальника.

В настоящее время при производстве двигателей легковых автомобилей все чаще применяют четырехклапанную конструкцию, когда в каждом цилиндре установлены два впускных и два выпускных клапана. Совместно с расположением свечи зажигания по центру камеры сгорания это улучшает наполнение цилиндров свежим зарядом горючей смеси, сокращает время сгорания рабочей смеси и улучшает топливную экономичность двигателя.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего предназначен газораспределительный механизм?

2. Назвать детали газораспределительного механизма.

3. Что такое фазы газораспределения?

4. Что называется порядком работы цилиндров?

5. Как устроен клапанный механизм ?

6. Как устроен привод газораспределительного механизма?

что такое, типы, устройство и принцип работы, неисправности

Содержание

Газораспределительный механизм отвечает за открытие и закрытие клапанов двигателя в нужный момент его работы. Это совокупность элементов и узлов, которые подают топливовоздушную смесь или только топливо в камеру сгорания. Они же помогают выпустить отработанный газ из камеры. Такая задача требует сложной совокупности механизмов, ряд которых должны управляться электроникой автомобиля.

Как устроен газораспределительный механизм

ГРМ в современных двигателях расположен в головке блоков цилиндра. Основные детали механизма:

• распределительный вал;
• привод;
• впускные и выпускные клапаны;
• системы изменения фаз газораспределения.

Распределительный вал

Это довольно сложный элемент, который и отвечает за открытие и закрытие клапанов системы. Его изготавливают из чугуна или прочной стали с высокой точностью обработки.

Место установки распределительного вала будет зависеть от того, какова конструкция самого ГРМ. Это может быть как головка блока цилиндров, так и картер двигателя.

Здесь есть опорные шейки и кулачки, они помогают толкать стержень клапана или коромысло. От того, насколько точная форма кулачка, зависит срок открытия клапана и степень его открытия.

Попеременная работа цилиндров обеспечивается разнонаправленностью кулачков.

Особенности конструкции привода

Через привод на распредвал передается крутящий момент от коленчатого вала. Приводы также могут быть различными, здесь все зависит от типа конструкции. Соответственно, в зависимости от особенностей привода, он включает в себя:

• или цепь, или ремень;
• шестерни валов;
• натяжной ролик или по-другому натяжитель;
• или ускоритель, или башмак.

Коленчатый вал вращается в два раза быстрее за счет того, что его шестерня в два раза меньше, чем шестерня распределительного вала.

Клапаны впуска и выпуска

В головке блока цилиндра есть впускные и выпускные клапаны – стержни с тарелкой – плоской головкой – на конце. Они также отличаются по конструктивным особенностям.

Впускной клапан представляет собой цельную деталь, диаметр головки которой больше, чем у выпускного. Это помогает лучше наполнить свежим зарядом цилиндр.

Выпускные клапаны, как правило, имеют полость, которая помогает лучше охладить деталь во время работы. Материал изготовления – жаропрочная сталь, которой не страшны высокие температуры. За достаточное охлаждение также отвечает натриевый наполнитель, которым и заполнена полость клапана. Под воздействием высокой температуры материал быстро плавится и берет на себя часть тепла от плоской головки.

Если взглянуть на головки клапанов, можно увидеть фаски, при помощи которых клапан лучше прилегает к отверстиям в головке блока цилиндров.

Конструкция также предусматривает наличие дополнительных элементов, обеспечивающих системе правильную работу. Это:

• пружины, которые дают клапан возможность возвращаться в исходное положение;
• специальные уплотнители, маслосъемные колпачки, исключающие вероятность попадания в камеру сгорания масла, стекающего по стержню клапана;
• направляющая втулка, которая обеспечивают точность движения клапана;
• сухари, служащие элементом крепления пружины к стержню клапана.

Толкатели, коромысло и рычаги

При помощи толкателей усилие от кулачка передается к стержню. Они бывают различных видов и изготавливаются обычно из высокопрочной стали. Если толкатели механические, необходимо вручную контролировать тепловой зазор между ними и кулачками. Гидротолкатели не нуждаются в ручной регулировке зазора, здесь он поддерживается автоматически.

Что касается коромысла, то это деталь в виде двуплечного рычага, совершающая качательные движения.

Особенности системы изменения фаз газораспределения

Не во всех двигателях подобные системы установлены. Узнать о специфике работы системы изменения фаз газораспределения лучше дополнительно.

Действие газораспределительной системы и рабочий цикл двигателя тесно связаны, поэтому рассматривать их работу отдельно сложно. Механизм отвечает за то, чтобы клапан был открыт и закрыт вовремя и на определенное время.

Если активен такт впуска, открываются впускные клапаны, на такте выпуска – выпускные клапаны. Так реализуются фазы газораспределения.

Процесс можно описать следующим образом:

• от коленчатого вала на распределительный передается крутящий момент;
• уже на распределительном валу кулачок воздействует на коромысло или толкатель;
• клапан открывает доступ свежему заряду или выпускает отработавший газ, перемещаясь внутрь камеры сгорания;
• под действием пружины клапан возвращается в исходное положение.

Распределительный вал за полный цикл работы совершает два оборота, открывая в это время клапана в том порядке, который предусмотрен их спецификой.

Виды газораспределительных механизмов

Газораспределительный механизм может иметь различную компоновку в двигателе. Всего можно выделить несколько типов ГРМ, а классифицируются системы по ряду показателей.

В зависимости от расположения распредвала, выделяется нижний и верхний тип положения. Нижнее расположение предполагает, что распределительный вал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом.

В этом случает кулачки оказывают влияние на коромысла через толкатели с использованием специальных штанг – длинных стержней, связывающих толкатели и коромысла. Считается, что нижнее расположение распредвала не слишком удачно, но при этом вариант не лишен своих преимуществ. Так, соединение распределительного вала и коленвала при таком расположении будет надежнее. В любом случае, на современных моторах такой вариант уже не применяется.

Распредвал расположен в головке блока цилиндров над клапанами при варианте верхнего расположения. Такое расположение предусматривает вариативность воздействия на клапаны. На них могут оказывать давление толкатели, рычаги или коромысла. Конструкция отличается простотой, компактностью, надежностью и доступностью, за что и получила широкое распространение в современном машиностроении.

Виды газораспределительного механизма по количеству распределительных валов:

• SOHC (Single Overhead Camshaft) – двигатели, где есть только один распредвал;
• DOHC (Double Overhead Camshaft) – вариант с двумя распредвалами, где один из них отвечает за работу впускных клапанов, а другой – за работу выпускных;
• есть также V-образная компановка, где действует сразу четыре распределительных вала.

Механизмы также классифицируются по числу клапанов. В этом случае они делятся на несколько видов:

• два клапана, самый простой варианта, когда один клапан отвечает за впуск, а второй – за выпуск;
• если двигатель предусматривает наличие трех клапанов, то за впуск отвечают уже два клапана, а за выпуск – один;
• четыре клапана также делятся поровну между впуском и выпуском;
• пять клапанов делятся непропорционально: три работают на впуске и два на выпуске.

Чем больше у двигателя клапанов впуска, тем больше смеси попадет в камеру сгорания. При этом конструктивно больше пяти клапанов установить невозможно, так как размеры камеры сгорания ограничены. Чаще всего встречаются четыре клапана на одном цилиндре.

Распределительные валы также классифицируются по типу привода. Выделяют три варианта:

• шестеренчатый;
• цепной;
• ременный.

Если распредвал находится в нижнем положении, возможен шестеренчатый тип привода. В этом случае имеется зубчатый привод через звездочки или шестерни. Такой привод считается одним из самых надежных. Если же распределительный вал находится в другом положении, используются два других варианта привода.

Цепной привод будет более надежным вариантом. Однако цепь также требует особых условий для работы. Для регулировки натяжения цепи используются натяжители, а успокоители служат для своевременного гашения колебаний. Цепей в одном механизме может быть несколько.
Одна из актуальных проблем такого привода – это поломка натяжителей или успокоителей. Также случает разрыв самой цепи, ресурс которой не безграничен и напрямую зависит от пробега автомобиля.

Если возникают проблемы с натяжителями, цепь начинает перескакивать во время работы, тем самым нарушая фазы газораспределения.

Натяжение может контролироваться автоматически, если в системе используются гидронатяжители. За счет особенности своей конструкции, гидронатяжители помогают обеспечить цепному приводу максимально точную работу. Это поршни, давящие на башмак – элемент изогнутой формы, прилегающий к цепи привода. Они работают по схожему принципу с гидрокомпенсаторами ГРМ.
Но самое неприятное в работе такого привода – это разрыв самой цепи. В этом случае коленвал продолжает вращаться, как продолжают двигаться и поршни, а распределительный вал уже не вращается.

Из-за этого поршни ударяются днищем о тарелки клапанов, деформируя их. Если случай тяжелый, повреждение получает и блок цилиндров. Исключить подобные негативные последствия помогает двухрядная цепь, так как даже при разрыве одного ряда, второй продолжит свою работу.
Наконец, существует ременной привод, который для своей работы не требует смазки. При этом, если ресурс цепи рассчитан примерно на 150-200 тысяч километров, то ременной ресурс составляет только 60-80 тысяч.

Чтобы сцепление было лучше, в приводе используются зубчатые ремни. Этот вид привода считается самым простым. В качестве наиболее распространенной поломки выступает разрыв ремня привода. В такой ситуации картина та же, что и при разрыве цепи привода, и последствия будут аналогичными.

Ременной привод – это бесшумная работа, простота эксплуатации, легкая замена и доступная стоимость. Этим можно объяснить популярность данного варианта привода.

Работа двигателя во многом зависит от корректной работы самого газораспределительного механизма. Чем больше цилиндров в двигателе, чем больше их объем, тем сложнее механизм газораспределения. Водителям же важно вовремя заметить неполадки в работе системы, чтобы неисправность не повлекла за собой серьезные последствия. Понимание устройства помогает вовремя определить, что оно работает не так, как нужно.

Сборщики и настройщики часов Информация о карьере и специальностях колледжей

Сборщики и наладчики устройств синхронизацииНавыки и знания

Какие навыки необходимы сборщикам и наладчикам часов?

Важность	Навыки
	Ремонт — Ремонт машин или систем с использованием необходимых инструментов.
	Анализ контроля качества — Проведение испытаний и проверок продуктов, услуг или процессов для оценки качества или производительности.
	Устранение неполадок — определение причин операционных ошибок и принятие решения о том, что с этим делать.
	Мониторинг операций — наблюдение за датчиками, циферблатами или другими индикаторами, чтобы убедиться, что машина работает правильно.
	Активное слушание — Уделение полного внимания тому, что говорят другие люди, уделение времени тому, чтобы понять высказанные мысли, задавать вопросы по мере необходимости и не перебивать в неподходящее время.
	Критическое мышление — Использование логики и рассуждений для определения сильных и слабых сторон альтернативных решений, выводов или подходов к проблемам.
	Мониторинг — Мониторинг/Оценка собственной деятельности, других лиц или организаций для внесения улучшений или принятия корректирующих мер.
	Социальная восприимчивость — Знать реакции других и понимать, почему они реагируют именно так, а не иначе.
	Понимание прочитанного — Понимание письменных предложений и абзацев в рабочих документах.
	Разговор — Общение с другими для эффективной передачи информации.
	Эксплуатация и управление — Управление работой оборудования или систем.
	Техническое обслуживание оборудования. Выполнение планового технического обслуживания оборудования и определение того, когда и какого рода техническое обслуживание необходимо.
	Комплексное решение проблем — выявление сложных проблем и анализ соответствующей информации для разработки и оценки вариантов и реализации решений.
	Суждение и принятие решений — рассмотрение относительных затрат и выгод потенциальных действий для выбора наиболее подходящего.
	Тайм-менеджмент — Управление своим временем и временем других.
	Выбор оборудования — определение типа инструментов и оборудования, необходимых для выполнения работы.
	Ориентация на обслуживание — Активный поиск способов помочь людям.
	Письмо. Эффективное письменное общение в соответствии с потребностями аудитории.

Какие знания необходимы для работы сборщиком и наладчиком часов?

Важность	Знание
	Механика — Знание машин и инструментов, включая их конструкцию, использование, ремонт и техническое обслуживание.
	Математика — Знание арифметики, алгебры, геометрии, исчисления, статистики и их приложений.
	Производство и обработка — Знание сырья, производственных процессов, контроля качества, затрат и других методов для максимального увеличения эффективности производства и распределения товаров.
	Инженерия и технологии — Знание практического применения технических наук и технологий. Это включает в себя применение принципов, методов, процедур и оборудования для проектирования и производства различных товаров и услуг.
	Образование и обучение — Знание принципов и методов разработки учебных программ и обучения, преподавания и обучения для отдельных лиц и групп, а также измерения результатов обучения.
	Клиентское и личное обслуживание — Знание принципов и процессов предоставления клиентских и личных услуг. Это включает в себя оценку потребностей клиентов, соответствие стандартам качества услуг и оценку удовлетворенности клиентов.

Стили работы

Важность	стилей
	Внимание к деталям. Работа требует внимательного отношения к деталям и тщательного выполнения рабочих задач.
	Целостность. Работа требует честности и этичности.
	Надежность. Работа требует надежности, ответственности и надежности, а также выполнения обязательств.
	Независимость. Работа требует разработки собственных способов ведения дел, руководства собой практически без надзора и зависимости от самого себя в достижении цели.
	Адаптивность/гибкость. Работа требует открытости к изменениям (положительным или отрицательным) и к значительному разнообразию на рабочем месте.
	Сотрудничество. Работа требует приятного общения с другими на работе и проявления добродушного отношения к сотрудничеству.
	Настойчивость — Работа требует настойчивости перед лицом препятствий.
	Достижение/Усилие. Работа требует установления и поддержания личных сложных целей достижения и приложения усилий для выполнения задач.
	Самоконтроль. Работа требует сохранять самообладание, контролировать эмоции, контролировать гнев и избегать агрессивного поведения даже в очень сложных ситуациях.
	Инициативность. Работа требует готовности брать на себя ответственность и принимать вызовы.
	Инновации. Работа требует творчества и альтернативного мышления для разработки новых идей и ответов на проблемы, связанные с работой.