log in

Двигатели

Газоразпределителен механизъм – разпределителен вал, предавателна група

1. Предназначение, Изисквания, Видове:
1.1. Предназначение на Газоразпределителен механизъм (ГРМ): Предназначението на газоразпределителния механизъм е да пропусне прясна горивна смес в цилиндрите на двигателя или на въздух и да изпусне обработилите газове. Процесите на газообмена се осъществяват чрез всмукателните и изпускателните отвори, които се отварят и затварят херметически от газоразпределителния механизъм в съответствие с приетия ред на работа на цилиндрите, като по този начин цилиндровото пространство се свързва ту с всмукателния, ту с изпускателния тръбопровод.
1.2. Предназначение на разпределителен вал: Разпределителният вал управлява движението на клапаните
1.3. Предназначение на предавателната група: Предавателната група служи за предаване на движението от разпределителния вал към клапаните.
1.2. Видове Газоразпределителни механизми: Видовете ГРМ се делят на: клапанни, шибърни и комбинирани. Клапанните се делят на: ГРМ със стоящи клапани и ГРМ с висящи клапани.
1.3. Сравнение на видовете ГРМ: Клапанният газоразпределителен механизъм е най-широко разпространен благодарение на сравнително простото си устройство и надеждна работа. Съвършенното и надеждно уплътнение на работното пространство в двигателите с такова газоразпределение се постига в резултат на това, че през времето когато налягането в цилиндъра е високо, клапанът е неподвижен и се притиска към седлото от налягането на газовете. Това е едно от основните предимства на клапанният ГРМ, определящо изключителното му ползване  в бързоходните ДВГ.


 2. Устройство:
2.1.Устройство на Разпределителен вал:
•    Разпределителния вал управлява движението на клапаните. При работа на двигателя той е подложен на огъване и усукване, а върху гърбиците му действат значителни контактни напрежения, предизвикващи интензивното му износване.
•    Основните елементи на разпределителният вал са: тяло, гърбици, опорни (лагерни) шийки и фланец. Валът се задвижва с помощта на зъбно колело, което се закрепва към фланеца с болтове. Точното ъглово положение на колелото спрямо гърбиците, необходимо за правилното центроване на ГРМ се осъществява от щифт, поставен в съвместно пробитите в колелото и фланеца отвори.
2.2. Устройство на предавателната група:
2.2.1. Устройство на повдигачите:
•    Повдигачите предават силите на гърбиците на разпределителния вал върху повдигателните пръти или непосредствено върху клапаните Поемайки страничните сили те разтоварват останалите детайли на ГРМ от тяхното действие.
•    В зависимост от конструктивната си форма повдигачите биват: талеркови, цилиндрични и ролкови, а в зависимост от приетия начин за компенсиране на топлинното разширение на детайлите на ГРМ те се разделят на механични и хидравлични.
•    Повдигачите се изработват от нисковъглеродна стомана и средновъглеродна стомана, от чугун.
2.2.2 Повдигателни пръти:
•    Повдигателния прът предава силата от повдигача на кобилицата. Той трябва да притежава достатъчна устойчивост срещу изкълчване.
•    За намаляване на масата повдигателните пръти се изработват от тръби. Долният накрайник има формата на сферична глава или сферично гнездо.
•    За изработване на повдигателните пръти се използват нисковъглеродни стомани или алуминиеви сплави. Накрайниците се изработват от средновъглеродна стомана, като опорните им повърхнини се закаляват и шлифоват.


2.2.3. Кобилици:
•    Кобилиците служат за предаване на силата на повдигателния прът на стеблото на клапана.
•    Кобилицата представлява двураменен лост, люлеещ се около неподвижна опора. Рамената на кобилицата се правят обикновено различни.
•    Кобилиците се изработват от прецизно леене на сферографитен чугун или се щамповат от стомана 45.
3. Действие:
3.1. Действие на ГРМ: Действието на ГРМ е кинематически свързан с коляновия вал, като се движи синхронно с него. ГРМ отваря и херметично затваря всмукателните и изпускателните отвори на отделните цилиндри в приетия ред на работа. Така се извършва процеса на газообмена в цилиндрите.
3.2.Действие на задвижването на ГРМ: Задвижването на ГРМ зависи от разположението на разпределителния вал.
•    При долно разположен вал: Чрез цилиндрични зъбни колела за по-плавна работа се изработва с наклонени зъби, а за безшумна работа зъбния венец се изработва от текстолит. За осигуряване на задвижването при по-голямо разстояние се използва паразитно зъбно колело или верига.
•    При горно разположен вал: Чрез ролкова верига. Сравнително малък шум, чрез проста конструкция, малка маса, но веригата се износва и разтегля. Чрез зъбен ремък. Изработен от неопренова основа, армирана със стоманена тел  и покрит с найлонов износоустойчив пласт. Проста конструкция, безшумна работа.
3.3. Диаграма на газоразпределение: общо проходно сечение, предоставено за преминаване на газовете през клапана, зависи от продължителността на отварянето му. Както е известно в четиритактовите двигатели за реализиране на тактовете поемане и изпускане са предвидени по един ход на буталото, съответстващ на завъртане на коляновия вал на 180˚. Опитът обаче показва, че за по-добро напълване и очистване на цилиндъра е необходимо продължителността на процесите пълнене и изпускане да бъде по-голяма от съответните ходове на буталото, т.е. отварянето и затварянето на клапаните да се извършва не в мъртвите точки на хода на буталото, а с известно изпреварване или закъснение.
    Моментите на отваряне и затваряне на клапаните се изразява в ъгли на завъртане на коляновия вал и се наричат фази на газоразпределение. За по-голяма надеждност тези фази се изработват във вид на кръгови диаграми (фиг.1).
    Всмукателният клапан се отваря обикновенно с ъгъл на изпреварване φ1=5˚ – 30˚ преди буталото да стигне горна мъртва точка. Това осигурява известно проходно сечение през клапана още в самото начало на хода на пълнене и по този начин  подобрява напълването на цилиндъра. Затварянето на всмукателния клапан се извършва с ъгъл на закъснение φ2=30˚ - 90 ˚  след като буталото е минало през долна мъртва точка. Закъснението на затварянето на всмукателния клапан позволява да се използва скоростта на засмуканата прясна горивна смес за подобряването на напълването и следователно за повишаване на мощността на двигателя.
       Отварянето на изпускателния клапан се извършва с ъгъл на изпреварнане φ3= 40˚ - 80˚ т.е. в края на работния ход, когато налягането в газовете на цилиндъра е сравнително високо (0,4 – 0,5 МРа). Започналото при това налягане интензивно изхвърляне на газовия цилиндър води до бързо спадане на наляганети и температурата им, с което значително се намалява работата за изтласкване на работните газове. Изпускателния клапан се затваря с ъгъл на закъснение φ4= 5˚ - 45˚. Това закъснение осигурява добро отчистване на горивната камера от отработилите газове.


4. Диагностика, техническо обслужване и ремонт:
4.1. Диагностика на ГРМ
Диагностични признаци:
•    Намалена мощност на ДВГ:
- Намалена хлабина между клапите и повдигачите;
     - Непълно налягане на клапаните към леглата им;
- Заяждане на клапаните.
•    Увеличен разход на гориво:
- Намалена хлабина между клапаните и повдигачите;
- Непълно налягане на клапаните към леглата им;
     - Заяждане на клапаните.
•    Чукане в ДВГ:
- Износване на разпределителните зъбни колела;
- Задиране на гърбиците на разпределителния вал;
- Увеличена хлабина между стъблата на клапаните и втулките им;
- Голяма хлабина между клапаните и повдигачите;
- Счупване, нарушена еластичност на пружините на клапаните.
•    Измерено ниско налягане:
- Подбитите легла на клапаните;
- Мека или счупена пружина на клапаните;
- Прегорял клапан;
- Прегоряла или скъсана гарнитура на главата;
- Нерегулирана топлинна хлабина.
•    Измерено високо налягане.
- Намалена височина на главата;
- По-тънка гарнитура.
Методи за диагностика на ГРМ:
•    Измерване на налягането в цилиндъра в края на такта сгъстяване. При измерване трябва да са спазени следните условия: ДВГ да е загрят до работната си температура; Запалителните свещи да са демонтирани; Централният кабел на индукционната бобина да е замасен и Дроселовата и въздушната клапи са отворени. Измерването се извършва с компресори. Разликата в наляганията между отделните цилиндри не трябва да е по-голяма от 5%.
4.2. Техническо обслужване: Обслужване на ГРМ обхваща проверка и регулиране на хлабините и състоянието на стеблата на клапаните и направляващите втулки, състоянието на гнездата и фаските на клапаните, както и проверка и възстановяване големината на осовата хлабина на разпределителния вал.
4.3. Ремонт: Най-често срещаните повреди на разпределителния вал са огъване на вала, износване на върховете на гърбиците, износване на опорните шийки, износване на шийките на разпределителните зъбни колела и на зъбите на зъбните колела, износване или повреждане на резбата в края на вала, износване на лагерите. Деформацията на вала до определена граница се отстранява чрез изправяне на преса. Ремонта на опорните шийки се изразява в шлифоването им.
 Гърбиците се възстановяват чрез газово или електродъгово натоварване.
 Повдигачи, повдигателни пръти, кобилици, които са получили дефект се заменят с нови.