146970 (730375)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лабораторная работа №2

Газораспределительный механизм

1. Назначение ГРМ

ГРМ служит для управления процессами наполнения цилиндров воздухом или топливно-воздушной смесью и выпуска отработавших газов из цилиндров.

Управление процессами выпуска и впуска осуществляется путем открытия и закрытия отверстий в цилиндре двигателя от угла поворота кривошипа коленчатого вала.

1. Типы и виды ГРМ

а) Двигатели с распредвалом в блоке цилиндров

Нижнеклапанные

Нижнеклапанный двигатель (L-Head, Flathead, Side-Valve) — двигатель, у которого распредвал расположен в блоке и клапана расположены также в блоке, в ряд сбоку от цилиндров, тарелками вверх. Привод непосредственно от расположенного под ними распредвала.

Плюсы схемы — малая шумность, простота изготовления. Минусы — из-за сложного пути бензовоздушной смеси значительно ухудшается наполнение цилиндров, как следствие — достигается ощутимо меньшая мощность по сравнению с остальными конфигурациями. Кроме того, долгий путь выхлопных газов может способствовать перегреву двигателей, работающих в тяжёлых условиях.

Вплоть до 1950-х годов, благодаря своей простоте и дешевизне двигатели с таким ГРМ были наиболее распространены на легковых (кроме спортивных) и грузовых автомобилях. В 1950-х годах стали массово внедрять верхнеклапанные двигатели, лишённые присущих нижнеклапанной схеме недостатков. На грузовых автомобилях эта схема использовалась намного дольше, например, грузовик ГАЗ-52 выпускался до 1990-х годов. Двигатель получался громоздким, дорогим, поэтому схема не получила особого распространения.

Со смешанным расположением клапанов

У такого двигателя обычно впускные клапана находятся в головке блока, как у верхнеклапанного мотора, и приводятся в действие при помощи штанг-толкателей, а выпускные — в блоке, как у нижнеклапанного двигателя. Распредвал был один и был расположен в блоке, как у обычного нижнеклапанного мотора.

Эта схема обладает тем преимуществом, что её мощность ощутимо выше, чем у «чистого» нижнеклапанного. Как правило, такие двигатели переделывались из нижнеклапанных.

Верхнеклапанные

У этих двигателей клапана расположены в головке цилиндров, а распредвал — в блоке. Привод клапанов — штангами-толкателями через коромысла.

Плюс такой схемы — относительно простая конструкция. Минус — очень большая инерционность механизма газораспределения, что сильно ограничивает максимальные обороты коленчатого вала двигателя и, следовательно, мощность. Кроме того, такая схема в большинстве случаев не даёт использовать больше двух клапанов на цилиндр, усложняет проектирование впускных и выпускных окоон в головке цилиндров с высокоэффективной конфигурацией. Двигатели этой схемы как правило низкооборотные, относительно тихоходные, но с гибкой моментной характеристикой. Если не используются гидравлические толкатели, такой двигатель будет одним из наиболее шумных по сравнению с остальными схемами.

В СССР первым массовым верхнеклапанным мотором стал двигатель «Волги» ГАЗ-21. Из отечественных, такой механизм газораспределения имели такие автомобили, как «Волга» (все карбюраторные модели), «Москвич» всех моделей от —407 до —408 включительно, все грузовики с двигателями конфигурации V8.

б) Двигатели с распредвалом в головке цилиндров

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В зависимости от конкретной конфигурации привода клапанов, выделяют двигатели с:

• Приводом клапанов коромыслами (Москвич-412, старые модели BMW, Honda) — клапана расположены по бокам от распредвала (обычно, V-образно), приводятся в движение насаженными на общую ось коромыслами, которые кулачки вала толкают с одного конца, а другой приводит в движение стержни клапанов;

• Приводом клапанов рычагами (ВАЗ-2101, −06, …) — распредвал над расположенными в ряд клапанами, приводит их посредством рычагов, опирающихся на шаровую опору, толкая их кулачками примерно посередине; минус — повышенная шумность, высокие нагрузки в месте контакта кулачков вала и рычагов, сложная регулировка клапанного зазора.

• Приводом клапанов толкателями (ВАЗ-2108, многие высокооборотные двигатели) — очень простой механизм с минимальной инерцией деталей, в котором распредвал расположен прямо над клапанами, расположенными тарелками вниз, и приводит их в движение через цилиндрические толкатели; минус — меньшая эластичность характеристики двигателя, сложная регулировка клапанного зазора.

Двигатель с двумя распредвалами в головке цилиндров

При этом существуют две серьёзно различающиеся разновидности этого механизма, отличающиеся количеством клапанов.

С двумя клапанами на цилиндр

В головке цилиндров расположены два распредвала, один из которых приводит впускные клапана, второй — выпускные. Эта схема применялась в 1960-х — 1970-х годах на высокопотенциальных двигателях таких автомобилей, как Fiat 125, Jaguar, Alfa-Romeo, а так же опытном двигателе гоночных автомобилей Москвич-412Р, Москвич-Г4. В настоящее время не применяется.

Схема позволяет значительно увеличить количество оборотов коленчатого вала без вредных последствий для ГРМ за счёт уменьшения его инерции, следовательно, увеличить мощность, снимаемую с двигателя. Например, мощность спортивной модификации двигателя Москвича-412 развивала более 100 л.с.

С четырьмя клапанами на цилиндр

Два распредвала, каждый из которых приводит свой ряд клапанов, в котором есть и впускные, и выпускные. Привод клапанов, как правило, толкателями. Схема даёт большое преимущество по мощностной отдаче. Применяется на большей части современных автомобилях.

в) По количеству клапанов: одноклапанные, двухклапанные, трехклапанные, четырехклапанные, пятиклапанные.

Рис. 1.

г) По типу привода: шестеренчатый от коленчатого вала, ременный, цепной.

д) По типу расположения распределительного вала.

Рис. 2. Газораспределительные механизмы: а — с нижним расположением распредвала; б и в — с верхним расположением распредвала; 1 — кулачок; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — коромысло; 5 — одноплечий рычаг.

При нижнем расположении распредвала усилие, необходимое для открытия клапанов, передаётся к ним от кулачков через толкатели, штанги и коромысла.

В ГРМ с верхним расположением распределительного вала привод клапанов осуществляется кулачком либо непосредственно через толкатели, либо через рычаги или коромысла.

1. Фазы газораспределения

Фазами газораспределения называется продолжительность открытия клапанов по углу поворота коленчатого вала.

Рис. 3. Круговая диаграмма фаз газораспределения 4-тактного двигателя

ϑвп = ϑовк + 180̊ + ϑзвк

ϑвып = ϑовк +180̊ + ϑзвк

1. Состав ГРМ

ГРМ состоит из следующих основных элементов (рис. 8): распределительного вала, толкателей, штанг, одно- или двуплечих рычагов (коромысел), клапанов и их пружин.

Рис. 4. Газораспределительный механизм: 1 — кулачок; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — коромысло.

Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации впуска/выпуска и тактов работы двигателя.

В современных автомобильных двигателях, как правило, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ соответственно и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях). Составной частью распредвала являются его кулачки, количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной возвратной пружины.

Двигатели с рядной конфигурацией цилиндров и одной парой клапанов на цилиндр имеют один распределительный вал, а V-образные и оппозитные — два, по одному на каждый полублок (в каждой головке блока). Двигатели, имеющие 3 клапана на цилиндр (чаще всего два впускных и один выпускной) обычно имеют один распредвал на головку блока, а имеющие 4 клапана на цилиндр (два впускных и 2 выпускных) имеют 2 распредвала в каждой головке блока.

Современные двигатели часто имеют системы регулировки фаз газораспределения, то есть механизмы, которые позволяют проворачивать распредвал относительно приводной звездочки, тем самым изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, что позволяет более эффективно наполнять рабочей смесью цилиндры на разных оборотах.

Рис. 5. Распределительный вал и крышки подшипников распределительного вала.

1 - распределительный вал; 2 – сальник; 3 - крышка подшипников распределительного вала; 4 – эксцентрик привода топливного насоса; 5 – кулачки; 6 – опорные шейки.

Кулачковый механизм — механизм, имеющий подвижное звено, совершающее вращательное движение — кулак (кулачок), с поверхностью переменной кривизны, взаимодействующей с другим подвижным звеном — толкателем, если подвижное звено совершает прямолинейное движение или коромысло, если подвижное звено совершает качание. Кулак, совершающий прямолинейное движение называется копиром.

Кулачковые механизмы подразделяют на 4 группы:

1. по типу толкателя

   1. с плоским толкателем

   2. с роликовым

   3. с игольчатым

   4. с остроконечным

1. по характеру движения толкателя

   1. возвратно-поступательное

   2. качающееся

1. по характеру движения кулачка

   1. возвратно-поступательное

   2. качающееся

   3. вращающееся

1. кулачковые механизмы с роликовым толкателем бывают

   1. дезаксиальные (ось кулачка не под толкателем)

   2. центральные (ось кулачка под толкателем)

Основные характеристики кулачкового механизма — это максимальное перемещение толкателя (угол качания коромысла), максимальная скорость или ускорение исполнительного механизма и закон движения исполнительного механизма.

Кулачковый механизм применяется в двигателях внутреннего сгорания в газораспределительном механизме, в металлорежущих станках и других машинах для воспроизведения сложной траектории движения рабочих органов и выполнения функции управления, таких как включение и выключение рабочих органов по определённой схеме.

Клапан - деталь газораспределительного механизма, позволяющая топливной смеси попадать в цилиндр, а выхлопным газам выходить из него.

Рис.10. Клапаны, устанавливаемые непосредственно в головку цилиндра: 1 - впускной клапан, 2 - седла клапанов, 3 – выпускной клапан, 4 – наружная пружина, 5 – внутренняя пружина, 6 – тарелка пружины, 7 – сухарик, 8 – втулка.

Основными элементами клапана являются головка и стержень. У впускного клапана головку часто делают большего диаметра, чем у выпускного, для улучшения наполнения цилиндра. Клапаны работают в тяжелых условиях, поэтому их изготовляют из высококачественной стали. Для экономии этого материала головки клапанов часто выполняют из жаропрочной стали, а стержни – из углеродистой стали с последующей их приваркой. Плотное прилегание клапана к седлу 2 достигается с помощью фаски на головке клапана. По поверхности фаски осуществляется притирка клапана к седлу, что обеспечивает герметичность уплотнения.

Клапанные пружины 4 и 5 обеспечивают посадку клапана на седло и удерживают его в закрытом положении в течение заданной продолжительности по углу поворота коленчатого вала, а также препятствуют открытию клапанов под действием избыточного давления в газовоздушных каналах головки цилиндров. Пружины должны обладать необходимой характеристикой жесткости, обеспечивающей неразрывность кинематической цепи элементов механизма газораспределения при работе двигателя. На каждый клапан ставятся одна или две пружины. В последнем случае уменьшается их длина и повышается надежность работы механизма. Для того чтобы при поломке одной из пружин витки ее не попадали между витками другой, навивку пружин выполняют в различных направлениях. Клапанные пружины изготовляют из высокопрочной пружинной проволоки методом холодной навивки.

Коромысла – служат для изменения направления движения, передаваемого штангой. Коромысло представляет собой двуплечий рычаг, штампованный из стали и вращающийся на оси в бронзовых втулках.

Толкатель - деталь, служащая для сообщения поступательного движения другим деталям или механизмам машины. Толкатели часто применяют в кулачковых механизмах, в которых он обычно является ведомым звеном, получающим движение от кулачка.

Существуют три основных типа толкателей клапанов: механические, гидравлические и роликовые. Механические толкатели являются самыми старыми, простыми и дешевыми. Из-за своего небольшого веса, механические толкатели позволяют двигателю вращаться намного быстрее перед срабатыванием клапанов. Основными недостатками механических толкателей являются необходимость частой регулировки клапанов и шум от их работы.

Гидравлические толкатели являются наиболее популярным типом, используемым на двигателях. У них есть небольшая внутренняя камера, где накапливается моторное масло, и контрольный клапан для предотвращения обратного потока масла. Эти особенности позволяют толкателю автоматически компенсировать разницу в клапанных зазорах. Стандартные гидравлические толкатели относительно недороги и не требуют технического обслуживания, однако, на высоких оборотах они стремятся «прокачиваться» и клапаны зависают. Существуют специальные толкатели, которые расширяют диапазон оборотов достаточно, чтобы удовлетворять потребностям практически любого двигателя. Гидравлические толкатели являются наиболее популярным типом толкателей, используемым на форсированных двигателях, и хорошо работают во всех условиях.

Рис 11. Гидравлический толкатель: 1- колпачок, 2 и 3 – стопорные кольца, 4 – втулка, 5 – плунжер, 6 – пружина, 7 – корпус клапана, 8 – шариковый клапан.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата