Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 60
Текст из файла (страница 60)
В связи сшироким внедрением электронныхсистем управления современныеконструкции МГР претерпеваютсущественные изменения по сравнению с традиционными.8.1. Основы конструированиямеханизма газораспределения8.1.1. Схемы механизмагазораспределенияВ современных четырех и двухтактных (с клапаннощелевой схемой газообмена) двигателях различногоназначенияприменяется"верхнее" расположение клапанов вголовке (крышке) цилиндров. В зависимости от расположения и привода распределительного вала, числа клапанов в одном цилиндре и ихпривода существует много компоновочных схем МГР.
Особенностирасположения клапанов в головке(крышке) цилиндров будут рассмотрены в гл. 9, здесь лишь следует отметить, что число клапанов на одинцилиндр изменяется от одного (малооборотные двухтактные двигатели) до пятишести (быстроходныечетырехтактные двигатели). Повы289Рис. 8.1. Схемы шестеренчатого привода распределительного вала с шестернями:а, б – цилиндрическими; в – коническими; 1 – шестерня коленчатого вала; 2 – шестерняраспределительного вала; 3 – промежуточная шестерня; 4 – промежуточный валик с коническими шестернямишение количества клапанов в цилиндре до четырех увеличивает суммарную площадь проходных сечений и наполнение цилиндра свежим зарядом. С увеличением числаклапанов в цилиндре уменьшаютсяих размеры и масса подвижных деталей, что при прочих равных условиях уменьшает тепловую напряженность клапанов и инерционныенагрузки в элементах их привода.В настоящее время для большинства двигателей используют механический привод клапанов от распределительного (кулачкового) вала,приводимого во вращение от коленчатого вала двигателя.
По мере повышения номинальной частоты вращения для уменьшения инерционной нагрузки и увеличения жесткости элементов привода распределительный вал следует располагатьближе к клапанам, в частности, непосредственно на головке цилиндра.В зависимости от типа двигателяи места расположения распределительного вала его связь с коленчатым валом может осуществляться спомощью шестерен, цепной передачи, а также зубчатого ремня.На рис. 8.1 показаны схемы шестеренчатого привода распределительного вала. В качестве шестерен(рис. 8.1, а, б) применяют цилиндрические косозубые шестерни. Длянекоторых Vобразных двигателейспециального назначения с расположением распределительных валовна головках цилиндров используютконические шестерни (рис. 8.1, в).При применении конической передачи обеспечивается компактностьпривода, однако существенно увеличивается стоимость изготовленияи технического обслуживания приэксплуатации.На рис.
8.2 показаны схемы привода распределительного вала цепью, а на рис. 8.3 – с помощью зубчатого ремня. В быстроходных автомобильных двигателях с принудительным воспламенением цепнойпривод в прошлом заменил шестеренчатый, недостатком которогоявляется громоздкость и повышенный уровень шума. Цепной привод,290Рис.
8.2. Схема цепного привода распределительного вала:1 – звездочка на коленчатом валу; 2 – звездочка на распределительном валу; 3 – натяжитель; 4 – башмак; 5 – направляющая (успокоитель)Рис. 8.3. Схема привода распределительного (кулачкового) вала с помощью зубчатого ремня:1 – шкив на коленчатом валу; 2 – шкив нараспределительном валу; 3 – натяжной роликэтим шага, а также необходимостьустановки успокоителей и применения натяжных устройств.В приводе МГР используют одно и двухрядные роликовые цепи(рис.
8.4).Ременный привод (зубчатый ремень) отличается компактностью инизким уровнем шума при работе(рис. 8.3). Ремень, как и цепь, может одновременно приводить помимо распределительного вала идругие агрегаты: масляный насос,распределитель зажигания и дажекак и шестеренчатый, отличаетсядостаточной надежностью. Крометого, если двигатель имеет два распределительных вала, то их приводможет быть осуществлен одной цепью, которая дополнительно в некоторых схемах может быть использована для привода одного или нескольких агрегатов двигателя. Цепьсостоит из звеньев, соединенныхшарнирами. К преимуществам цепного привода относятся: возможность использования цепи при больших межосевых расстояниях между ведомым и ведущимэлементами, малые габаритные размеры, высокий КПД, легкость замены цепи.
К недостаткам цепной передачиможно отнести отсутствие жидкостного трения, что приводит к изнашиванию шарниров и Рис. 8.4. Роликовая цепь привода распределительного вала:увеличению в связи с 1 – однорядная; 2 – двухрядная; 3 – звездочка2918.1.2. Анализ конструкций деталеймеханизма газораспределения,материалы деталейРис.
8.5. Зубчатый ремень повышенной прочности:1 – основа ремня; 2 – корд; 3 – облицовочная ткань поверхности зубаКонструкции механизма газораспределения отличаются большим разнообразием. В зависимостиот принятой схемы, например, места расположения распределительного вала (в случае электромагнитногопривода клапанов распределительный вал отсутствует) МГР включаетразличное число составляющих элементов. Наибольшее число имеет место при нижнем положении распределительного вала (рис. 8.6).
В бысттопливный насос. Натяжение ремня регулируется натяжным роликом 3 (рис. 8.3). Ранее существенным недостатком ременного привода был сравнительномалый ресурс ремней.Однако в настоящеевремя благодаря успехам в технологии пластиков ресурс ремнейувеличен до 50 тыс. кмпробега и выше.Зубчатыеремни(рис. 8.5) выполняют свыступами на внутренней поверхности, входящими в зацепление сзубьями на шкивах. Используются различныепрофили зубьев. Наиболее часто применяют зубья с шагом 9,525 мм, атакже 8,0 и 8,2 мм.
Намечается переход от применявшихся ранее трапецеидальных профилейк более сложным, например, эвольвентнымпрофилям. Зубчатый ремень включает основу 1,нити (корд) 2, облицовочную ткань 3 поверхности зуба. Дополнительно для повышенияпрочности вводится слойткани, стойкий противсрезов и повышающий Рис. 8.6. Механизм газораспределения при нижнем положениираспределительного валажесткость зуба.292Рис. 8.7. Механизм газораспределения при верхнем расположении распределительного вала с непосредственным приводом клапанароходных автомобильных двигателях при верхнем расположении распределительного вала и непосредственном приводе клапана через направляющий стакан (рис.
8.7) числоэлементов МГР существенно сокращается. Рычажный привод клапанов с гидроопорой автомобильногодизеля с четырехклапанной (на одну секцию) головкой цилиндров показан на рис. 8.8.Клапаны и седла клапанов. Клапаны (в первую очередь, выпускные)являются наиболее теплонапряженными деталями двигателя.
В началевыпуска скорость газа в щели междуфаской клапана и головкой цилиндра достигает 600 м/с и более, а температура может превышать 1000 °С.Вследствие ограниченного теплоотвода через узкую фаску и стержень температура головки выпускного клапанаможет составлять 700–800 °С, а в высокофорсированных двигателях температура головки может доходить до800–850 °С. Наличие в отработавшихгазах соединений серы, свинца и других агрессивных веществ создает условия для появления коррозии. ВРис. 8.8.
Механизм газораспределения приверхнем расположении распределительного вала и рычажном приводе клапана:1 – втулка впускного клапана; 2 – головкацилиндра; 3 – гидроопора; 4 – установочнаявтулка распределительного вала; 5 – втулкавыпускного клапана; 6 – седло выпускногоклапана; 7 – седло впускного клапанасвязи с этим клапаны выполняют изжаростойких легированных сталейтипа 45Х14Н14В2М, 55Х20Г9АН4.Впускные клапаны из стали типа40ХН2МА, С40Х9С2 и 40ХН четырехтактных двигателей во времявпуска омываются свежим зарядом ипоэтому имеют по сравнению с выпускными более низкую температуруголовки, составляющую 400–600 °С.Более нагретыми являются клапаныдвигателей с принудительным воспламенением, работающие при меньшихзначениях коэффициента избыткавоздуха по сравнению с дизелем.Посадочные фаски клапанов иседел, а также торцы стержнейклапанов подвергаются ударнойнагрузке при закрытии и в началеоткрытия клапана.
Стержень и головка клапанов нагружаются переменными растягивающими силами и изгибающими моментами отдействия усилий пружин, давле293ния газов и сил инерции. Боковаяповерхность стержня подвергаетсяизнашиванию в условиях недостаточной смазки, при наличии в зазоре частиц нагара, продуктов изнашивания деталей двигателя ихимически агрессивных продуктовсгорания топлива и масла.При проектировании клапановнеобходимо учитывать, что условия их работы изменяются в зависимости от организации рабочегопроцесса, режимов и времени работы двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
