Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 63
Текст из файла (страница 63)
На рис. 8.21 показано устройство регулирования угла открытия впускных клапанов. При пониженнойРис. 8.21. Устройство регулирования угла открытия впускных клапанов:1 – управляющий плунжер; 2 – ведущая звездочка привода вала; 3 – ведомая шестерня; 4 –возвратная пружина; 5 – распределительный вал; 6 – масляная полость; 7 – дренажное отверстие; 8 – исполнительный соленоид303частоте вращения вала двигателяобеспечивается более позднее открытие впускных клапанов и минимальное перекрытие клапанов.Угловое положение распределительного вала 5 относительно ведущейзвездочки его привода 2 изменяетсяперемещением ведомой шестерни 3,имеющей наружные и внутренниешлицы, вдоль оси распределительного вала под действием давления маслапри закрытом дренажном отверстии 7на управляющем плунжере 1 при выдвинутом вправо положении исполнительного соленоида 8.
При перемещении исполнительного соленоидавлево открывается дренажное отверстие 7, давление масла в полости 6падает и сжатая прежде возвратнаяпружина 4 перемещает ведомую шестерню 3 в обратном направлении.При этом изменение угла в окружном направлении составляет 12–15°.С помощью описанного устройствавозможно лишь ступенчатое изменение углового положения распределительного вала и соответственно начала открытия впускного клапана.Существует несколько системрегулирования фаз газораспределения, включая системы, непрерывно изменяющие угол открытия клапанов.
Такие системы обеспечивают более плавное изменение крутящего момента по частоте вращенияи улучшение эксплуатационных характеристик двигателя.Примером одновременного управления фазами газораспределенияи высотой подъема клапана являетсясистема Valvetronic (рис. 8.22). Углыфаз газораспределения и высотаподъема клапанов изменяются в зависимости от положения эксцентрика 1 на дополнительном валу 2 покоманде от электронного блокауправления с помощью шаговогоэлектродвигателя.
Пружина 3 обеспечивает постоянную кинематическую связь между роликом 4 промежуточного рычага 5, рычагом 6, воздействующим на клапан 7, кулачком8 и эксцентриком 1.Непрерывное изменение фаз газораспределения в зависимости отчастоты вращения коленчатого валаРис. 8.22. Устройство регулирования высоты подъема клапана Valvetronic:а, б – клапан соответственно закрыт и открыт; 1 – эксцентрик; 2 – дополнительный вал; 3 –пружина; 4 – ролик промежуточного рычага; 5 – промежуточный рычаг; 6 – рычаг приводаклапана; 7 – клапан; 8 – кулачок распределительного вала304требуетразработкидостаточносложного дополнительного механизма.
Высоту подъема и начало открытия клапана можно изменятьосевым перемещением распределительного вала с кулачком специальной пространственной формы с наклонной по отношению к оси распределительного вала образующейголовки кулачка. Существуют такжегидромеханические системы привода, обеспечивающие изменение высоты подъема впускных клапанов.Материал для изготовления распределительного вала или кулачковых шайб в случае их отдельного изготовления должен обладать высокой износостойкостью. В зависимости от типа двигателя и заводаизготовителя распределительные валывыполняют из стали или чугуна.Стальные валы штампуют из среднеуглеродистых сталей 40, 45, 45Х, ав двигателях с повышенным уровнем форсирования из легированныхсталей 15Х, 20Х, 12ХН3А, 20ХН3А.Поверхности кулачков, цапф,торцов, соприкасающиеся с упорным подшипником и подвергающиеся изнашиванию, должны иметьв результате термохимической обработки или поверхностной закалкитвердость 55–65 HRC.
Опорные элементы вала, цапфы и кулачка шлифуют и полируют.Многие фирмы для изготовленияраспределительных валов автотракторных двигателей используют чугун,в частности, отбеленный, имеющийвысокую износостойкость отбеленной поверхности, сопоставимую с износостойкостью высококачественных сталей, используемых при производстве подшипников качения.8.1.3. Детали передачи к клапанамВ зависимости от места расположения распределительного вала поотношению к клапанам число деталей передачи движения от кулачковк клапанам может быть различным.Наименьшее число деталей приводаполучается при непосредственномвоздействии кулачка на клапан.При нижнем расположении распределительного вала и верхнихклапанах привод имеет, помиморассмотренных выше элементовмеханизма газораспределения, следующие детали (см.
рис. 8.6): толкатель, штангу, двуплечий рычагкоромысло, ось коромысла с опорой. Механизм передачи движенияот кулачка к клапану осуществляетразгрузку клапанов от действия боковых сил и регулировку зазоров.Толкатели. В зависимости отформы кулачка толкатели выполняют плоскими или роликовыми(рис. 8.23).
В последнем случае между роликом толкателя и кулачкомРис. 8.23. Толкатели и способы вращения цилиндрического толкателя:а – плоский (тарельчатый); б – тарельчатый спроточкой под декомпрессорное устройство;в – цилиндрический; г – качающийся простой; д – качающийся с роликом; е, ж – способы вращения цилиндрического толкателя305имеет место трение качения в отличие от трения скольжения в случаеплоского толкателя. Помимо тренияв месте соприкосновения толкателяс кулачком, трению подвержена ибоковая поверхность толкателя, накоторую действует боковая составляющая усилия кулачка. Поэтому кизносостойкости материала толкателя предъявляют высокие требования.
Вместе с этим толкатель должениметь по возможности небольшуюмассу, что важно для улучшения динамических характеристик механизма газораспределения. Для уменьшения массы цилиндрические толкатели выполняют пустотелыми.Трущейся поверхности толкателей придают плоскую (рис. 8.23, а, в)или сферическую (рис. 8.23, б) форму. Толкатели с плоской формой поверхности применяют реже, так какпри сферической форме неперпендикулярность оси толкателя и образующих кулачка меньше влияет наработу толкателя.Для более равномерного изнашивания боковой поверхности и тарелки предусматривают вращение толкателя при работе. Для этого ось толкателя смещают на 2–3 мм относительно кулачка (рис. 8.23, е) или кулачок, который работает по сферической тарелке толкателя, радиусом R »» 800 мм (рис.
8.23, ж) выполняютконическим (10–30¢). В рассмотренных механических толкателях зазор вхолодном двигателе составляет 0,2–0,3 мм, что обеспечивает полную посадку клапанов при работе двигателя.В современных двигателях все шире применяют гидравлические толкатели (рис.
8.24), автоматически выбирающие зазор в приводе клапана иобеспечивающие безударную и бесшумную работу механизма газораспределения. При пуске двигателя рабочая полость 1 цилиндрическоготолкателя заполняется маслом из резервной полости 2, в которой всегдадолжен быть необходимый запас масла, подаваемого через перепускныетрубку 3 и канавку 4. В гидроцилиндре5 имеется рабочий поршень 6, снабженный обратным клапаном 7 и возвратной пружиной 8. Наличие в гидротолкателе прецизионных элементов, установленных с малыми зазорами, требует высокой степени очисткимасла. В ином случае возникает опасность заклинивания гидротолкателя.К положительным свойствам гидравлических толкателей можно отнести некоторую коррекцию фаз действия клапанов с изменением частотывращения вала двигателя: с увеличением частоты вращения вследствиеуменьшения времени утечек фазадействия клапана расширяется, а приснижении сужается.Для уменьшения изнашиванияна трущиеся поверхности головкитарелки толкателя устанавливаютметаллокерамическую вставку.Для облегчения ремонта и монтажа направляющие толкателей длябольшинства судовых и стационарных двигателей изготовляют в видеотдельных съемных деталей.
В автомобильных и тракторных двигателях направляющие толкателя выРис. 8.24. Схема цилиндрического гидравлического толкателя:1 – рабочая полость; 2 – резервная полость;3 – перепускная трубка; 4 – перепускная канавка; 5 – гидроцилиндр; 6 – рабочий поршень; 7 – обратный клапан; 8 – возвратнаяпружина306Рис.
8.25. Одноплечие рычаги привода клапана:а – с расположением на общей оси; б, в – с расположением на индивидуальнойопоре; 1 – гидрокомпенсаторполняют непосредственно в блоккартере или головке цилиндров.Смазка трущихся пар толкателейосуществляется разбрызгиванием ипод давлением из общей смазочнойсистемы двигателя. Кулачки смазываются масляным туманом или направленной струей масла. Для сливамасла толкатели выполняют с дренажными отверстиями (см.
рис. 8.23).Толкатели изготовляют из малоуглеродистых сталей 15, 30, низколегированных сталей 15Х, 20Х, 40Х и чугунов (СПЧ). Толкатели, выполненныеиз малоуглеродистых сталей цементируют, а из среднеуглеродистой стализакаливают до твердости 50–60 HRC.На опорную поверхность толкателейнаплавляют отбеленный чугун. Роликиизготавливают из подшипниковыхсталей, а ось их имеет бронзовую втулку или игольчатый подшипник.Одно и двуплечие рычаги (коромысла). Эти рычаги непосредственновоздействуют на клапаны, приводяих в движение. Форма рычагов определяется взаимным расположениемклапанов и кулачков, а также расположением оси качания. Нередко этаформа оказывается сложной не только в плоскости качания, но и в перпендикулярной ей плоскости.
Дляполучения жесткой и легкой конструкции рычагу придают форму тавраили двутавра. При высокой частотевращения рычаги выполняют по возможности небольшой массы и короткими (рис. 8.25), приближая распределительный вал к клапанам. Приверхнем расположении распределительного вала кулачок непосредственно воздействует на рычаг по плоской (рис. 8.25, а) или криволинейной (рис. 8.25, б, в) поверхностям. Вслучае индивидуальной сферическойопоры рычаг удерживается от смещенияспециальнойпружиной(рис. 8.25, б).
В качестве индивидуальной опоры нередко используютгидрокомпенсаторы 1 (рис. 8.25, в).При нижнем расположении распределительного вала движение клапанам передается с помощью двуплечих рычагов (коромысел), расположенных на шарнирных опорах вголовке цилиндров (см. рис. 8.6).Оси рычагов, выполненные изстали, имеют трубчатое сечение итвердую поверхность трения.
Полость в оси используется для подвода смазки к рычагам.Подшипники рычагов выполняютв виде бронзовых втулок (рис. 8.25, а)или игольчатыми. Если каждый цилиндр имеет отдельную крышку (головку), то оси закрепляют на двухстойках, выполненных литыми из чугуна или легких сплавов. В двигателях с общей головкой для всех илигруппы цилиндров рычаги имеют одну ось. Для того чтобы рычаги не перемещались вдоль оси, между нимиустанавливают распорные цилиндрические пружины.307В некоторых случаях изготовляют отдельные оси для рычагов одного цилиндра даже при общей длявсех цилиндров головке. В результате упрощается снятие клапанов,форсунок, насосфорсунок.В конструкциях с верхними клапанами и нижним распределительнымвалом движение от толкателя передается рычагу штангой (рис.
8.26). Дляуменьшения массы штангу выполняют полой, с толкателем она сопрягается наконечником со сферическойопорой, позволяющей штанге отклоняться от оси толкателя при качаниирычага. Стальные наконечники выполняют как одно целое со штангой(рис. 8.26, а) или запрессовывают поконцам (рис. 8.26, б, г).Устройство для регулирования зазора расположено в месте соединения штанги с рычагом. Типовая конструкция регулировочного устройства показана на рис. 8.26, д.
Короткоеплечо коромысла снабжают резьбовым отверстием под регулировочныйболт. Закаленная стальная головкаболта имеет сферическую форму всоответствии с наконечником штанги. Болт, фиксируемый контргайкой,имеет канал и проточку для подводамасла к наконечнику штанги. Рычагиштампуют из сталей 20Х, 40, 45Х илиотливают из чугуна. Опорные поверхности термически обрабатываютдо твердости 50–60 HRC.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
