3. Деталировка ГРМ

Привод распределительного вала. Распределительный вал при­водится в движение при помощи зубчатой, цепной или зубчато-ременной передачи (рис. 5).

 Рисунок 5 - Типы привода распределительного вала:

а, б — зубчатый; в — цепной; 1 — ведущие шестерни; 2, 3 — блок     промежуточных зубчатых колес; 4, 8 - зубчатые колеса распределительных валов; 5 — зубча­тое колесо топливного насоса; 6 — шестерня привода насоса гидроусилителя; 7— шестерня привода компрессора; 9 — гайка;                            10 — регулировочный механизм; 11 — башмак натяжного устройства;                 12 — двухрядная втулочно-роликовая цепь; 13 — звездочка распределительного вала; 14 — пластмассовая колодка     (успокоитель); 15 — звездочка привода масляного насоса и распределителя зажигания; 16 — ведущая звездочка коленчатого вала.

Зубчатые колеса 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 зубчатые колеса вводятся в зацепление по мет­кам (схемы меток на рисунке 5, а, б) на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни). Чтобы уменьшить уро­вень шума зубчатых колес, их изготавливают из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают сталь­ную шестерню, а на распределительном — чугунное (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, МАЗ-5335) или текстолитовое колесо (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, -3302, -2705 «ГАЗель»).

Распределительный вал. Распределительный вал изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической об­работке. Профиль его кулачков, как впускных 6 (рис. 2), так и выпускных 7, у большинства двигателей делают одинаковым.

Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагают­ся в четырехцилиндровом двигателе, под углом 90°, в шестици­линдровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом — под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в про­цессе работы.

Рисунок 6 - Детали привода клапанов дизелей:

а — ЯМЗ; б — КамАЗ; 1 — ось; 2 — ролик; 3, 7 — толкатели; 4 — штанги;             5 — регулировочный винт; 6 — коромысло; 8 — сферическая поверхность под штан­гу; 9 — отверстие для слива масла; 10 — наплавленная поверхность толкателей; 11 наконечник; а и b — плечи коромысла.

Начиная с передней опорной шейки 4, диаметр шеек умень­шается, что облегчает установку распределительного вала в кар­тере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу корен­ных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изго­тавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом.

На переднем конце распределительного вала расположен экс­центрик 5, воздействующий на штангу 24 привода бензонасоса, а на его заднем конце находится шестерня 28, которая приводит во вращение зубчатое колесо валика 29, расположенного в корпусе 27 привода распределителя зажигания и смазочного насоса.

Между зубчатым колесом 1 распределительного вала и его пе­редней опорной шейкой установлено распорное кольцо 3 упор­ного фланца 2, крепящегося болтами к блоку и удерживающего вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца 3 больше толщины упорного фланца 2, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который дол­жен составлять 0,08 ÷ 0,21 мм. В отверстии переднего торца рас­пределительного вала (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и др.) рас­положен узел привода центробежного датчика, регулятора часто­ты вращения коленчатого вала, состоящий из валика 22, пружи­ны 21 и шайбы 25, закрепленных стопорным кольцом 23.

Толкатели. Они предназначены для передачи усилия от распре­делительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливают их из стали или чугуна. Толкатели (рис. 6) бывают цилиндрические и рычажно-роликовые. В дизелях ЯМЗ-236М2 и -238М2 применя­ют рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис. 6, а), установленные на оси 1 над распределительным валом.

Ролик 2 толкателя 3 опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при пе­рекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения, что повышает срок службы толкателя. Сверху на толкатель опирается штанга 4.

В двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и КамАЗ-740, Д-245.12 применя­ют цилиндрические толкатели 7 (рис. 6, б), установленные в спе­циальных отверстиях — направляющих. В дизеле КамАЗ-740 при­меняют съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверх­ность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулач­ком наплавляют специальным износостойким чугуном.

Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, которые изготавливают из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-508) или стержня из алю­миниевого сплава (двигатели ЗМЗ-511 и -4022) со стальными сфе­рическими наконечниками.

В дизелях ЯМЗ и КамАЗ, Д-245Л2 штанги 4 (рис. 6, б) делают обычно из стальной трубки.

На концах штанг напрессовывают стальные сферические нако­нечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сфери­ческие поверхности регулировочных винтов 5 (рис. 6, а), ввер­нутых в коромысла 6, а с другой — в толкатели.

Коромысла. Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изго­товленный из стали или чугуна. Плечо а (рис. 6, б) коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча b. 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.

Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 13 (рис. 2), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и сферическим наконечникам регулировочных болтов 15. Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены как одно целое со стойками, и каждое коромысло качается на своей оси.

 Рисунок 7 - Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 с механизмом вращения:

а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б,                               в — соответ­ственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапа­на; 1 — стержень клапана; 2 — направляющая втулка;                     3 — замочное кольцо; 4 — корпус механизма вращения; 5 — шарики;                    6 — опорная шайба; 7 — замочное кольцо; 8 — пружина; 9 — тарелка;                10 — сухарики;              11 — дисковая пружина; 12 — возвратная пружина;     13— металлический натрий; 14 — головка цилиндров; 15 — седло; 16 — головка клапана.

Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных кана­лов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 7, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плав­ным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно 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 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов.

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

Стержни 7 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они пере­мещаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня про­точены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности та­релки 9 под действием пружины 8.

В дизелях ЯМЗ, КамАЗ и двигателях автомобилей ГАЗ, «Моск­вич», ВАЗ для улучшения резонансной характеристики и повы­шения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами их изготовляют из пружинной стали и подвергают термообработке. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попали между витками другой, и не нарушилась безотказная работа клапанного механизма.

На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней час­ти направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) уста­навливают резиновые манжеты или колпачки 7 (рис. 3). Манжеты или колпачки при открытии клапанов плотно прижимаются к его стерж­ню и направляющей втулке, вследствие чего устраняется возмож­ная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска).

В двигателях ЗИЛ - 508 и ЗМЗ - 511 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым, и его полость заполняют на 3/4 объема ме­таллическим натрием 13 (рис. 7, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С Во время ра­боты двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю по­лость клапана, при этом теплота от его головки передается к стер­жню и через направляющую втулку и головку цилиндров отво­дится к охлаждающей жидкости.

В клапанном приводе двигателей ЗМЗ (рис. 3), кроме суха­риков 10 и тарелки 8 имеется коническая втулка 9, плотно охва­тывающая сухарики и соприкасающаяся с тарелкой 5 узким коль­цевым пояском. Вследствие этого уменьшается трение в этом со­единении и клапан может проворачиваться под действием уси­лия, передаваемого через коромысло, что способствует снятию нагара с головки и седла клапана и предотвращает их обгорание.

Для этой же цели выпускные клапаны V-образных карбюра­торных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вра­щения (рис. 7, а). При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико (рис. 7, б), дисковая пружина и выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4 механизма вращения. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты возвратными пружинами 12 в крайнее положение.

Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возра­стает, в результате чего дисковая пружина 11 (рис. 7, в) вы­прямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дис­ковую пружину 11, опорную шайбу 6, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения.

Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается. При этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием возвратных пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготавливая механизм вращения к новому циклу поворота клапана.

При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.