Как работает механизм поворота клапанов в грм зил 130

Как работает механизм поворота клапанов в грм зил 130

Выпускные клапаны двигателя ЗИЛ-130 — часть 3

Механизм вращения выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130 состоит из корпуса 7 (рис. 38), в котором в пяти наклонных лунках 2 находятся шарики 3, прижимаемые пружинами 1. Тарельчатая пружина 6 закрывает наклонные каналы с находящимися в них шариками. Крышка 5 корпуса передает силу пружины 4 клапана на тарельчатую пружину 6, жесткость которой выбрана так, чтобы при закрытом клапане ее опорная поверхность воспринимала силу предварительной затяжки пружины 4.

При открытии клапана сила, воспринимаемая тарельчатой пружиной, увеличивается и последняя, распрямляясь, ложится на шарики 3, которые под ее действием катятся по наклонной канавке, поворачивая одновременно эту пружину и крышку 5 вместе с находящейся на ней пружиной 4 клапана. Поворачиваясь, пружина 6 поворачивает клапан в направляющей по часовой стрелке. После закрытия клапана механизм возвращается в исходное положение. При следующем открытии клапана цикл движения повторяется. За один ход клапан поворачивается на 3—5″. В соответствии с этим частота вращения выпускного клапана (в об/мин)

Однако при размещении механизма вращения клапана на го ловке блока периодические воздействия на этот механизм кулачка вызывают колебания витков клапанной пружины, вследствие чего на работающем двигателе частота вращения клапана, как правило, увеличивается быстрее, чем частота вращения коленчатого вала. В общем виде зависимость частоты вращения выпускного клапана от п выражается соотношением

Рис. 38. Механизм вращения выпускного клапана

Зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой влияет на температуру клапана. Увеличение зазора на каждые 0,1 мм приводит к повышению температуры клапана на 60—70r С-Температура направляющей втулки при этом изменяется незначительно. Вследствие этого зазоры между стержнем клапана и наппацляющей втулкой должны быть минимальными. Они зависят от материалов клапана и втулки, условий охлаждения последней, диаметра стержня клапана и других факторов.

Зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой в двигателе ЗИЛ-130 подбирали опытным путем. Во время длительной эксплуатации было установлено, что только при минимальном зазоре не менее 0,08 мм отсутствует заедание выпускного клапана в направляющей втулке. Максимальный зазор при этом на новом двигателе не превышает 0,12 мм.

Сочетание конструктивных, металлургических и технологических мероприятий, т. е. применение натриевого охлаждения, покрытие фаски стеллитом, тонкослойное хромирование стержня клапана, сочетание оптимальной твердости рабочих поверхностей с благоприятной структурой металла, принудительное вращение клапана, •— все это определило достаточно высокую долговечность выпускных клапанов двигателя ЗИЛ-130. При соблюдении установленных правил эксплуатации рабочую фаску клапана нужно шлифовать после пробега автомобилем 150— 200 тыс. км.

После длительной эксплуатации ни на фасках, ни на стержнях клапанов не наблюдалось больших отложений. Небольшие черные отложения на участке стержня, имеющем полость, заполненную натрием, характерны для охлаждаемых клапанов. Износ стержня клапана невелик. Наиболее изношенным является обычно участок стержня около головки клапана. Износ в этом месте после пробега автомобиля 200 тыс. км не достигает и 0,05 мм.

Источник

Как работает механизм поворота клапанов в грм зил 130

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ЗИЛ-130

В двигателе ЗИЛ-130 применено верхнеклапанное газораспределение с нижним (в блоке) расположением распределительного вала.

Компоновка механизма газораспределения показана на рис. 33.

Распределительный вал 1, размещенный в развале между цилиндрами, имеет пять опор (сталебаббитовые втулки). Он приводится во вращение от коленчатого вала с помощью двух цилиндрических косозубых шестерен. Толкатели 2 через штанги 3 и коромысла 8 приводят в движение клапаны 9- Коромысла клапанов каждого ряда цилиндров установлены на общей оси 6, расположенной на головке 4 блока в стойках 5. Болты 7 крепления стоек оси коромысел являются одновременно и болтами крепления головки блока. В продольном направлении коромысла фиксируются с помощью распорных пружин. Через внутреннее отверстие оси коромысел диаметром 13 мм подводится масло для смазки коромысел.

Распределительный вал кованый, материал — сталь 45.

Опорные шейки вала имеют достаточно большие диаметры (45— 51 мм); твердость поверхности шеек HRC 23—27. Рабочую поверхность кулачков закаливают т. в. ч. до твердости IIRC 48—60. Структура закаленного слоя троостомартенситная.

Средняя опорная шейка является дозирующим элементом в системе смазки коромысел, осуществляющим пульсирующую

подачу масла в их оси. На заднем конце распределительного вала нарезана винтовая шестерня привода масляного насоса и распределителя.

Осевое перемещение распределительного вала воспринимается упорным подшипником, состоящим из упорного фланца, дистанционного кольца и торцовых поверхностей передней опорной шейки

и шестерни привода распределительного вала. Упорный фланец стальной закаленный. Твердость рабочей поверхности HRC 48—60. Для ускорения приработки фланец фосфатируют. Толщина фланца 4,8_0,048 мм.

Осевой зазор между упорным фланцем, шестерней и передней опорной шейкой распределительного вала выбран в пределах 0,08—0,21 мм. Этот зазор создается с помощью дистанционного кольца, установленного между шестерней и передней опорной шейкой. Толщина кольца 5,0lo!i2 мм- Для уменьшения износа деталей упорного подшипника в зазор между упорным фланцем и передней опорной шейкой подается смазка под давлением из переднего подшипника распределительного вала.

Распределительный вал в эксплуатации имеет незначительный износ. Обследование двигателей ЗИЛ-130 после длительной эксплуатации показало, что долговечность опорных шеек и кулачков распределительного вала значительно превышает 200 тыс. км. Опорные шейки его после пробега автомобилем более 200 тыс. км имеют средний максимальный износ не более 0,013 мм, впускные и выпускные кулачки — в пределах 0,090—0,094 мм. Из опорных шеек больше всех изнашивается третья. Ее износ примерно на 25% выше среднего износа шеек одного вала. Поскольку подача масла в головки блока осуществляется через эту шейку, вероятность попадания абразивных частиц в ее подшипник значительно больше, чем в подшипники остальных шеек. Масло, находящееся в каналах средней опорной шейки, при вращении вала центрифугируется и твердые абразивные частицы направляются в зазор между шейкой и подшипником.

Условия работы впускных и выпускных кулачков распределительного вала различны. Впускной кулачок поднимает впускной

клапан, масса которого составляет 135 г. Выпускной клапан примерно на 35% легче впускного, но на выпускной кулачок действует сила, обусловленная давлением газов в цилиндре в момент начала выпуска. Несмотря на эти различия, износы впускных и выпускных кулачков оказались практически одинаковыми. На износ кулачков влияет уменьшение теплового зазора между торцом клапана и носиком коромысла вследствие износа посадочной фаски седла клапана.

Если этот зазор своевременно не регулировать, то при достаточно больших износах фаски седла он может исчезнуть. В этом случае на кулачок будет действовать постоянная нагрузка от силы предварительной затяжки пружины клапана; толкатель будет работать не только по профилированной части кулачка, но и по затылочной (цилиндрической) его части. При этом нарушаются условия смазки рабочих поверхностей кулачка и толкателя. В результате этого на соприкасающихся поверхностях толкателя и кулачка появляются риски и задиры, а износ указанных поверхностей катастрофически возрастает. Такому износу подвержены главным образом выпускные кулачки, поскольку изнашиваются только седла выпускных клапанов, работающие при высокой температуре и больших нагрузках. На впускных кулачках риски и задиры не появляются, так как рабочие фаски седел впускных клапанов практически не изнашиваются.

Рис. 33. Компоновка механизма газораспределения двигателя ЗИЛ-130

Источник

Принцип действия механизма вращения клапана механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания

При открытии клапана пружина (1) [рис. 1] сжимается и передаваемая дисковой пружине (3) сила возрастает. Пружина распрямляется и образуется зазор между её внутренней кромкой и заплечниками корпуса (4). После этого на шарики (5) передаётся усилие двух пружин. Перекатываясь по наклонным лункам (6) корпуса (4), шарики сжимают возвратные пружины (7), поворачивая (за счёт сил трения) дисковую пружину (3) вместе с опорной шайбой (2), которая, в свою очередь, вызывает поворот пружины (1) одновременно с клапаном.

Рис. 1. Механизм вращения выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130.

а) – Установка механизма вращения клапана;

б) – Схема работы механизма вращения клапана;

в) – Схема работы механизма вращения клапана;

г) – Схема работы механизма вращения клапана;

3) – Дисковая пружина вращения клапана;

9) – Тарелка (головка) клапана;

16) – Ограничительное кольцо.

В процессе закрытия клапана пружина разжимается, при этом сила её давления уменьшается, а прогиб дисковой пружины (3) увеличивается. Дисковая пружина своей кромкой снова опирается на заплечники корпуса, освобождая шарики, которые под воздействием возвратных пружин возвращаются в исходное положение. Данный механизм вращения клапана позволяет ему поворачиваться со скоростью 1 оборот за 100 оборотов коленчатого вала двигателя.

Источник

Механизм вращения клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания

Механизм вращения клапана используется в некоторых двигателях внутреннего сгорания (ЗИЛ-357, ЗИЛ-130) с целью повышения надёжности и долговечности выпускных клапанов. Размещён корпус специального механизма вращения клапана непосредственно в головке цилиндров [рис. 1].

Рис. 1. Механизм вращения выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130.

а) – Установка механизма вращения клапана;

б) – Схема работы механизма вращения клапана;

в) – Схема работы механизма вращения клапана;

г) – Схема работы механизма вращения клапана;

3) – Дисковая пружина вращения клапана;

9) – Тарелка (головка) клапана;

16) – Ограничительное кольцо.

В неподвижном корпусе (4) по окружности выполнено пять наклонных лунок (6) для шариков (5) с возвратными пружинами (7). На верхнюю часть корпуса надеты (с зазором) дисковая пружина (3) и опорная шайба (2), которая удерживается стопорным кольцом (8). Пружина (1) клапана опирается одним концом на тарелку (15), другим — на опорную шайбу (2). Когда клапан закрыт, усилие пружины передаётся через шайбу дисковой пружине (3) и шарикам (5). Дисковая пружина своей внутренней кромкой опирается на заплечники, а на её наружную кромку (через опорную шайбу) действует пружина.

Источник

Устройство и принцип работы газораспределительного механизма ЗИЛ-130

В двигателях внутреннего сгорания своевременный впуск в цилиндрысвежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов обеспечиваетсягазораспределительным механизмом.

На двигателе ЗиЛ-130 установлен газораспределительный механизм сверхним расположением клапанов.

Газораспределительный механизм состоит из распределительныхшестерен, распределительного вала, толкателей, штанг, коромысел с деталямикрепления, клапанов, пружин с деталями крепления и направляющих втулокклапанов.

Распределительный вал расположен между правым и левым рядамицилиндров.

При вращении распределительного вала кулачок набегает на толкательи поднимает его вместе со штангой. Верхний конец штанги надавливает нарегулировочный винт во внутреннем плече коромысла, которое, провертываясьна своей оси, наружным плечом нажимает на стержень клапана и открываетотверстие впускного или выпускного канала в головке цилиндров. Врассматриваемых двигателях распределительный вал действует на толкателиправого и левого рядов цилиндров.

Газораспределительный механизм с верхним расположением клапановдает возможность улучшить форму камеры сгорания, наполнение цилиндров иусловия сгорания рабочей смеси. Лучшая форма камеры сгорания позволяетповысить также степень сжатия, мощность и экономичность двигателя.

Рис. 1 — Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов

Распределительный вал служит для открытия клапанов вопределенной последовательности в соответствии с порядком работыдвигателя.

Распределительные валы отливают из специального чугуна илиотковывают из стали. Устанавливают его в отверстия стенок и ребрахкартера. Для этой цели на валу имеются цилиндрические шлифованные опорныешейки. Для уменьшения трения между шейками вала и опорами в отверстиязапрессовывают втулки, внутренняя поверхность которых покрытаантифрикционным слоем.

На валу, помимо опорных шеек, имеются кулачки — по два на каждыйцилиндр, шестерня для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя и эксцентрик для привода топливного насоса.

От переднего торца распределительных валов двигателя ЗИЛ-130приводится в действие датчик пневмоцентробежного ограничителя частотывращения коленчатого вала двигателя. Трущиеся поверхностираспределительного вала для уменьшения износа подвергнуты закалке спомощью нагрева током высокой частоты.

Привод распределительного вала от коленчатого вала осуществляетсяпри помощи шестеренчатой передачи. Для этой цели на переднем торцеколенчатого вала насажена стальная шестерня, а на переднем концераспределительного вала — чугунная шестерня. Распределительная шестерняот провертывания на валу удерживается шпонкой и закрепляется шайбой иболтом, завернутым в торец вала. Обе распределительные шестерни имеюткосые зубья, вызывающие при вращении вала его осевое смещение.

Для предупреждения осевого смещения вала при работе двигателя междушестерней и передней опорной шейкой вала установлен фланец, которыйзакреплен двумя болтами к передней стенке блока цилиндров.

Рис. 2 — Устройство для ограничения осевого смещения распределительного вала

Внутри фланца на носке вала установлено распорное кольцо, толщина которогонесколько больше толщины фланца, в результате чего достигается небольшоеосевое смещение распределительного вала. В четырехтактных двигателяхрабочий процесс происходит за четыре хода поршня или два оборотаколенчатого вала, т. е. за это время должны последовательно открытьсявпускные и выпускные клапаны каждого цилиндра, а это возможно если числооборотов распределительного вала будет в 2 раза меньше числа оборотовколенчатого вала, поэтому диаметр шестерни, установленной нараспределительном валу, делают в 2 раза большим, чем диаметр шестерниколенчатого вала.

Клапаны в цилиндрах двигателя должны открываться и закрываться взависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. Притакте впуска, когда поршень двигается от в. м. т. к н. м. т., впускнойклапан должен быть открыт, а при такте сжатия, расширения (рабочего хода)и выпуска закрыт. Чтобы обеспечить такую зависимость, на шестерняхгазораспределительного механизма делают метки: на зубе шестерни коленчатого вала и между двумя зубьями шестерни распределительного вала. При сборке двигателя эти метки должны совпадать.

Рис. 3 — Совмещение меток распределительных шестерен

Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачковраспределительного вала к штангам.

Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам и выполнены ввиде стальных стержней с закаленными наконечниками (ЗИЛ-130) или дюралюминиевых трубок с запрессованными с обеих сторон сферическими стальными наконечниками. Наконечники упираются с одной стороны в углубление толкателя, а с другой ― в сферическую поверхность регулировочного болта коромысла.

Коромысла передают усилие от штанги к клапану. Изготовляют их изстали в виде двуплечего рычага, посаженного на ось. В отверстие коромысладля уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку. Полая осьзакреплена в стойках на головке цилиндров. От продольного перемещениякоромысло удерживается сферической пружиной. На двигателях ЗИЛ-130коромысла не равноплечие. В короткое плечо завернут регулировочный винт сконтргайкой, упирающийся в сферическую поверхность наконечника штанги.

Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстийвпускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндреи от порядка работы двигателя.

В двигателе ЗиЛ-130 впускные и выпускные каналы выполнены вголовках цилиндров и заканчиваются вставными гнездами из жаропрочногочугуна.

Рис. 4 — Клапан и детали крепления

Клапан состоит из головки и стержня. Головка имеет узкую,скошенную под углом 45 или 30° кромку (рабочая поверхность), называемуюфаской. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла, для чего этиповерхности взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеютнеодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючейсмесью диаметр головки впускного клапана делают большим, чем диаметрвыпускного. В связи с тем, что клапаны во время работы двигателя неодинаково нагреваются (выпускной клапан, омывается горячими отработавшими газами, нагревается больше), изготавливаются они из разного материала: впускные клапаны ― из хромистой, выпускные ― из сильхромовой жароупорной стали. Для увеличения срока службы выпускных клапанов двигателя ЗИЛ-130 на их рабочую поверхность наплавлен жароупорной сплав, стержни изготовлены пустотелыми и имеют натриевое наполнение, способствующее лучшему отводу тепла от головки клапана к его стержню.

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержни клапанов помещены в чугунных или металлокерамических направляющих втулок. Втулки запрессовывают в головки цилиндров и стопорят замочными кольцами.

Клапан прижимается к седлу цилиндрической стальной пружине, которая имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения её вибрации. Пружина одной стороной упирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой ― в опорную шайбу. Опорная шайба удерживается на стержне клапана двумя коническими сухарями, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана.

Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя в опорных шайбах установлены резиновые кольца или на стержни клапанов надеты резиновые колпачки. Для равномерного нагрева и износа клапана желательно, чтобы при работе двигателя он поворачивается.

Рис. 5 — Устройство для поворота выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130

В двигателе ЗИЛ-130 выпускные клапаны имеют механизм поворота. Он состоит из неподвижного корпуса, в наклонных канавках которого расположены шарики с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбой с замочным кольцом. Механизм установлен на направляющей втулке клапана в углублении головки цилиндров.

Клапанная пружина упирается в опорную шайбу. Когда клапан закрыт и давление клапанной пружины невелико, дисковая пружина выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечик корпуса.

При этом шарики при помощи пружин отжаты в канавках в крайнее положение.

При открытии клапана давление клапанной пружины возрастает, выпрямляя через опорную шайбу дисковую пружину. При этом внутренний край пружины отходит от заплечика корпуса и пружина клапана, опираясь на шарики, передаёт на них всё давление, вследствие чего шарики перемещаются в углубление канавок корпуса, вызывая поворот дисковой пружины и вместе с ней опорной шайбы клапанной пружины и клапана. Когда клапан закрывается, все детали возвращаются в исходное положение.

Опережение открытия и запаздывание закрытия клапанов. При описании рабочего процесса четырёхтактного двигателя указывалось, что открытие и закрытие клапанов происходят в моменты прихода поршня в мёртвые точки. Однако в связи со значительной частотой вращения коленчатого вала период времени, отводимый на впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов, невелик, наполнение и очистка цилиндров затруднены.

Для получения наибольшей мощности необходимо как можно лучше заполнять цилиндры горючей смесью и отчищать их от продуктов сгорания. С этой целью впускной клапан открывается до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска, т.е. с опережением в пределах 10 . 31º поворота коленчатого вала, а закрывается после прихода поршня в н.м.т. в начале такта сжатия, т.е. с запаздыванием в 46 . 83º.

Продолжительность открытия впускного клапана составляет 236 . 294º поворота коленчатого вала, что значительно увеличивает количество поступаемой в цилиндры горючей смеси или воздуха. Поступление смеси или воздуха до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска и после н.м.т. начала такта сжатия происходит за счёт инерционного напора во впускном трубопроводе из-за часто повторяющихся тактов в цилиндрах.

Выпускной клапан открывается за 50 . 67º до прихода поршня в н.м.т. в конце такта горение ― расширение и закрывается после прихода поршня в в.м.т. такта выпуска на 10 . 47º. Продолжительность открытия выпускного клапана составляет 240 . 294º поворота коленчатого вала. Выпускной клапан открывается раньше, так как давление в конце такта расширения невелико и оно используется для очистки цилиндров.

После прохождения поршнем в.м.т. отработавшие газы будут продолжать выходить по инерции.

Моменты открытия и закрытия клапанов относительных мёртвых точек, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.

Рис. 6 — Фаза газораспределения

На рисунке приведена диаграмма фазы газораспределения, на которой видно, что в двигателе бывают моменты (в конце такта выпуска и начале такте впуска), когда оба клапана открыты. В это время происходит продувка цилиндров свежим зарядом горючей смеси или воздуха для лучшей отчистки их от продуктов сгорания. Этот период носит название ― перекрытие клапанов.

рис. 7

Источник