Деталі грм - штовхачі, штанги, коромисла
Деталі механізму газорозподілу
Зусилля від кулачків розподільного вала передається безпосередньо клапанів або штангах через штовхачі, які сприймають бічні навантаження від кулачків і розвантажують деталі ГРМ. При роботі штовхачі клапанів слідують по контуру або профілю кулачків розподільного вала, тим самим забезпечуючи перетворення обертання кулачка в зворотно-поступальний рух клапанного механізму.
Для забезпечення рухомого контакту зі штангою в штовхач виконується сферичне гніздо радіусом r1 на 0,2 ... 0,3 мм більше радіуса головки штанги r2 (рис. 1, г).
Залежно від схеми приводу застосовують штовхачі різних конструкцій. Найбільшого поширення набули грибкові штовхачі з плоскою або сферичною опорною поверхнею; циліндричні штовхачі зі сферичною або роликового опорною поверхнею; важільні опуклі або роликові штовхачі.
Для забезпечення рівномірного зношування опорної поверхні штовхача забезпечують його обертання навколо своєї осі шляхом зміщення поздовжньої осі штовхача щодо осі симетрії кулачка (рис. 1, б). З цією ж метою опорна поверхня штовхача виконується сферичної, а опорна поверхня кулачка - концентрической з кутом нахилу твірної до осі вала 7 '... 15'.
Штовхачі старих конструкцій, в більшості своїй, мають пласку або опуклу контактну поверхню, по якій ковзає кулачок. Однак, в ряді конструкцій штовхачів використовується ролик, перекочується по поверхні кулачка (рис. 1, д). Роликові штовхачі використовують в двигунах головним чином для зниження втрат на тертя в клапанному механізмі (ефект від зниження втрат досягає 8%). Зниження витрат на тертя збільшує економічність двигунів і виправдовує підвищення вартості виробництва штовхачів такої конструкції.
Роликовий циліндричний штовхальник забезпечує меншу зношування кулачка розподільного вала, ніж грибковий або циліндричний штовхач зі сферичною опорною поверхнею. Однак зношування бічних поверхонь роликового штовхача більше, так як такий штовхач не може обертатися навколо своєї осі, і бічні навантаження завжди сприймаються одними і тими ж сполучаються поверхнями.
Для запобігання від повертання навколо осі роликові штовхачі повинні бути закріплені за допомогою спеціальних утримувачів, що утримують ролики в одній площині з кулачками розподільного вала. При поломці власника роликовий штовхач отримує свободу обертання навколо своєї осі, при цьому руйнується як сам штовхач, так і розподільний вал.
Важільні штовхачі (рис. 1, ж), встановлені на одній загальній осі, не мають направляючих, і, отже, тертя ковзання в них відсутній.
Загальним недоліком роликових штовхачів є складність конструкції і велика маса рухомих деталей, яка у важеля опуклого штовхача трохи менше.
Циліндричні штовхачі встановлюються в направляючих, які виконуються зазвичай у блок-картері.
Наявність зазорів в механізмі газорозподілу призводить до ударів рухомих деталей і прискоренню їх зношування.
Для усунення цього недоліку можуть застосовуватися так звані гідравлічні штовхачі (гидрокомпенсатори) (рис. 1, з), що працюють без зазору.
Принцип дії конструкції, показаної на малюнку, полягає в наступному: штанга приводу клапана впирається в головку 2 плунжера 3. розташованого усередині корпусу штовхача. Плунжер постійно притиснутий пружиною 5 до штанги, а його внутрішня порожнина сполучається з масляною магістраллю, і при відкритому пластинчастому клапані 4 тиск в ній дорівнює тиску в масляній магістралі, яке створюється насосом мастильної системи двигуна.
На початку підйому штовхача тиск під плунжером різко збільшується, що викликає закриття клапана 4. і зусилля передається на штангу. Такі штовхачі вимагають для роботи тільки чисте масло з високим індексом в'язкості.
Для виготовлення штовхачів використовуються спеціальні чавуни і стали. У чавунних штовхач опорна поверхня отбеливается, в сталевих її гартують струмами високої частоти, наплавляют легованим вибіленим чавуном. Бічні і внутрішні поверхні штовхачів цементують і гартують. Ролики в роликових і гойдаються важільних штовхач виконуються з шарикопідшипникової стали, а втулки роликів - з бронзи.
При заміні розподільного вала штовхачі бажано поміняти на нові. Якщо передбачається повторно використовувати штовхачі, що були у вжитку, то, виймаючи їх з двигуна, потрібно обов'язково позначати, з яких направляють вони виймаються і після ремонту встановлювати їх в ті ж направляючі. Такі (вживані) штовхачі повинні бути ретельно очищені і оглянуті; в разі виявлення вироблення на роликах або (в залежності від конструкції) угнутості на поверхні днища - штовхач полежить заміні.
Штанги передають зусилля від штовхачів до коромисла. Штанга повинна мати достатню жорсткість, стійкість на поздовжній вигин, невелику масу і зносостійкість робочих поверхонь.
Для зниження маси стрижні штанг найчастіше виконують трубчастими. У верхній і нижній кінці стрижнів вставляють наконечники. Як правило, на нижньому наконечнику є сферична головка, а на верхньому - сферична головка або сферичне гніздо.
Верхній кінець штанги, яким вона впирається в клапанне коромисло надається сферична форма, якщо в клапанному коромислі не передбачений регулювальний гвинт в точці контакту зі штангою. Якщо ж гвинт варто, то в торці штанги робиться лунка під кулясту головку гвинта, що стоїть в клапанному коромислі.
Стрижні штанг виготовляють з маловуглецевої сталі або алюмінієвого сплаву. Опорні поверхні наконечника піддаються термічній обробці і шліфуються. У деяких двигунах для подачі масла від штовхачів до коромисла в наконечниках є осьові канали.
Оскільки найбільш частою несправністю штанги є поздовжній вигин, при ремонті двигуна все штанги обов'язково перевіряють на прямолінійність, катаючи їх по плоскій поверхні або обертаючи навколо осі в спеціальному верстаті.
Коромисла клапанів і вісь коромисла
Коромисло служить для передачі зусилля від штанги (кулачка при верхньому розподільчому валі) до стрижня клапана.
У дизельних двигунах зустрічається, так зване, ФОРСУНОЧНАЯ коромисло, яке служить не тільки для перетворення руху штанги штовхача в рух стержня клапана, але і для стиснення насос-форсунки. Крім того, коромисло призначене для зменшення ходу штовхача при збереженні необхідної висоти підйому клапана або ходу стиснення насос-форсунки.
Коромисло є неравноплечіе важіль (рис. 4, д, е, ж), що коливається навколо нерухомої осі (вісь коромисел). Для зменшення висоти підйому штовхачів і штанг і зменшення інерційних навантажень на ці деталі, плечі коромисла виконуються неоднаковими. Передавальне число коромисла (співвідношення між плечем стрижня клапана і плечем штанги) становить приблизно 1,5: 1. В цьому випадку висота підйому клапана в півтора рази перевищує висоту підйому штанги штовхача клапана.
При такому передавальному числі клапанне коромисло виходить досить компактним, що дозволяє скоротити габарити двигуна. Це також призводить до зниження швидкості відносного ковзання вершини кулачка по торця штовхача клапана.
Для регулювання теплового зазору в газорозподільному механізмі в один кінець коромисла, зазвичай звернений до штанги, ввертається регулювальний гвинт 3 з контргайкою.
Залежно від типу наконечника штанги головка гвинта може бути сферичної або з внутрішньої сферичної поверхнею. Сферична частина головки гвинта гартується, цементується і шліфується. У тілі гвинта висвердлюють осьової і радіальний канали для підведення мастильного матеріалу до поверхонь, що труться штанги і гвинта від осі коромисла і навпаки, від штанги до втулки осі коромисла. Іноді в довгому плечі коромисла виконують канал для підведення масла до торця стержня клапан. Носок коромисла, що спирається на стержень клапана, теж піддається термічній обробці.
Для зменшення сили тертя, що виникає при впливі і прослизанні носка коромисла по стрижні клапана, головку клапанів виконують сферичної. Іноді в носок коромисла вкручують гвинт 4 (див. Рис. 4, е), в сферичне гніздо якого завальцьовують кулька 5 зі зрізаним сегментом.
Осі коромисла встановлюються на бронзових втулках. При установці на загальних осях внутрішні коромисла утримуються від поздовжніх переміщень спіральними пружинами, що надягаються на вісь, а коромисла на кінцях осі - пластинчастими або пружинними кільцями, плоскими шайбами і шплинтами.
Осі коромисел переміщаються в спеціальних кронштейнах, які кріпляться до голівки блоку циліндрів болтами.
Мастило шарнірів коромисел, встановлених на осі, надходить по маслопроводним каналах, що проходить з блоку циліндрів через головку блоку циліндрів і порожнисту вісь до клапанним коромисла.
Як правило, коромисла виготовляються штампуванням з середньовуглецевих сталей 40Х, 45, 45Л. Іноді для виготовлення коромисел використовують ковкі чавуни. У деяких імпортних дизельних моторах (Cummins, Komatsu, CAT, Detroit Diesel, Perkins, Deutz) використовуються ковані коромисла. Такі коромисла відрізняються високою міцністю, але їх виробництво обходиться дорого.
У швидкохідних двигунах можуть застосовуватися полегшені коромисла, які штампуються з листової сталі. Вони гойдаються на сферичної або напівсферичної опорі, закріпленої на стійці 6 (див. Рис. 4, ж), яка запресована в головку блоку циліндрів. Коромисла у вигляді важелів наводяться в рух безпосередньо від розподільного вала, який впливає на їх плоскі (рис. 4, б) або сферичні (рис. 4, в, г) робочі поверхні.
Важелі з плоскими робочими поверхнями встановлюються на осі, а з сферичними - на опорах і фіксуються на сферичної опорі спеціальною пружиною. Змащуються такі важелі через отвір в кулачках розподільного вала. Особливість змазування полегшеного коромисла (рис 4, ж) полягає в тому, що масло підводиться до робочих поверхонь коромисла з масляного каналу 7 по осьовому і радіальному отворів в стійці 6.
При здійсненні ремонту двигуна, пов'язаного з демонтажем коромисел, їх необхідно ретельно прочищати і оглядати на сліди зносу і пошкоджень; при необхідності несправні коромисла слід замінювати на працездатні.
Якщо коромисла не мають слідів зносу і пошкоджень, після очищення їх можна повторно встановити в двигун.