Устройство автомобилей

Детали механизма газораспределения

Толкатели

Усилия от кулачков распределительного вала передается непосредственно клапанам или штангам через толкатели, которые воспринимают боковые нагрузки от кулачков и разгружают детали ГРМ. При работе толкатели клапанов следуют по контуру или профилю кулачков распределительного вала, тем самым обеспечивая преобразование вращения кулачка в возвратно-поступательное движение клапанного механизма.
Боковая поверхность толкателя изнашивается из-за трения в направляющих, а торцевые поверхности – под действием контактных напряжений, создаваемых кулачком распределительного вала и наконечником штанги либо пяткой стержня клапана.

Для обеспечения подвижного контакта со штангой в толкателях выполняется сферическое гнездо радиусом r₁ на 0,2…0,3 мм больше радиуса головки штанги r₂ (рис. 1, г).

В зависимости от схемы привода применяют толкатели различных конструкций. Наибольшее распространение получили грибковые толкатели с плоской или сферической опорной поверхностью; цилиндрические толкатели со сферической или роликовой опорной поверхностью; рычажные выпуклые или роликовые толкатели.

Для обеспечения равномерного изнашивания опорной поверхности толкателя обеспечивают его вращение вокруг своей оси путем смещения продольной оси толкателя относительно оси симметрии кулачка (рис. 1, б). С этой же целью опорная поверхность толкателя выполняется сферической, а опорная поверхность кулачка – концентрической с углом наклона образующей к оси вала 7’…15′.

Толкатели старых конструкций, в большинстве своем, имеют плоскую или выпуклую контактную поверхность, по которой скользит кулачок. Однако, в ряде конструкций толкателей используется ролик, перекатывающийся по поверхности кулачка (рис. 1, д). Роликовые толкатели используют в двигателях главным образом для снижения потерь на трение в клапанном механизме (эффект от снижения потерь достигает 8%). Снижение затрат на трение увеличивает экономичность двигателей и оправдывает повышение стоимости производства толкателей такой конструкции.

Роликовый цилиндрический толкатель обеспечивает меньшее изнашивание кулачка распределительного вала, чем грибковый или цилиндрический толкатель со сферической опорной поверхностью. Однако изнашивание боковых поверхностей роликового толкателя больше, так как такой толкатель не может вращаться вокруг своей оси, и боковые нагрузки всегда воспринимаются одними и теми же сопрягаемыми поверхностями.

Для предотвращения от поворачивания вокруг оси роликовые толкатели должны быть закреплены с помощью специальных держателей, удерживающих ролики в одной плоскости с кулачками распределительного вала. При поломке держателя роликовый толкатель получает свободу вращения вокруг своей оси, при этом разрушается как сам толкатель, так и распределительный вал.

Рычажные толкатели (рис. 1, ж), установленные на одной общей оси, не имеют направляющих, и, следовательно, трение скольжения в них отсутствует.

Общим недостатком роликовых толкателей является сложность конструкции и большая масса подвижных деталей, которая у рычажно-выпуклого толкателя несколько меньше.

Цилиндрические толкатели устанавливаются в направляющих, которые выполняются обычно в блок-картере.

Наличие зазоров в механизме газораспределения приводит к ударам движущихся деталей и ускорению их изнашивания.
Для устранения этого недостатка могут применяться так называемые гидравлические толкатели (гидрокомпенсаторы) (рис. 1, з), работающие без зазора.
Принцип действия конструкции, показанной на рисунке, заключается в следующем: штанга привода клапана упирается в головку 2 плунжера 3, расположенного внутри корпуса толкателя. Плунжер постоянно прижат пружиной 5 к штанге, а его внутренняя полость сообщается с масляной магистралью, и при открытом пластинчатом клапане 4 давление в ней равно давлению в масляной магистрали, которое создается насосом смазочной системы двигателя.

В начале подъема толкателя давление под плунжером резко увеличивается, что вызывает закрытие клапана 4, и усилие передается на штангу. Такие толкатели требуют для работы только чистое масло с высоким индексом вязкости.

Для изготовления толкателей используются специальные чугуны и стали. В чугунных толкателях опорная поверхность отбеливается, в стальных ее закаливают токами высокой частоты, наплавляют легированным отбеленным чугуном. Боковые и внутренние поверхности толкателей цементируют и закаливают. Ролики в роликовых и качающихся рычажных толкателях выполняются из шарикоподшипниковой стали, а втулки роликов – из бронзы.

Штанги

Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам. Штанга должна иметь достаточную жесткость, устойчивость на продольный изгиб, небольшую массу и износоустойчивость рабочих поверхностей.

Для снижения массы стержни штанг чаще всего выполняют трубчатыми. В верхний и нижний концы стержней вставляют наконечники. Как правило, на нижнем наконечнике имеется сферическая головка, а на верхнем – сферическая головка или сферическое гнездо.
Верхний конец штанги, которым она упирается в клапанное коромысло придается сферическая форма, если в клапанном коромысле не предусмотрен регулировочный винт в точке контакта со штангой. Если же винт стоит, то в торце штанги делается лунка под шарообразную головку регулировочного винта, стоящего в клапанном коромысле.

Стержни штанг изготовляют из малоуглеродистой стали или алюминиевого сплава. Опорные поверхности наконечника подвергаются термической обработке и шлифуются. В некоторых двигателях для подачи масла от толкателей к коромыслам в наконечниках имеются осевые каналы.

Поскольку наиболее частой неисправностью штанги является продольный изгиб, при ремонте двигателя все штанги обязательно проверяют на прямолинейность, катая их по плоской поверхности либо вращая вокруг оси в специальном станке.

Коромысла клапанов и ось коромысла

Коромысло служит для передачи усилия от штанги (кулачка при верхнем распределительном вале) к стержню клапана.
В дизельных двигателях встречается, так называемое, форсуночное коромысло, которое служит не только для преобразования движения штанги толкателя в движение стержня клапана, но и для сжатия насос-форсунки. Кроме того, коромысло предназначено для уменьшения хода толкателя при сохранении необходимой высоты подъема клапана или хода сжатия насос-форсунки.

Коромысло представляет собой неравноплечий рычаг (рис. 4, д, е, ж), качающийся вокруг неподвижной оси (ось коромысел). Для уменьшения высоты подъема толкателей и штанг и уменьшения инерционных нагрузок на эти детали, плечи коромысла выполняются неодинаковыми. Передаточное число коромысла (соотношение между плечом стержня клапана и плечом штанги) составляет примерно 1,5:1. В этом случае высота подъема клапана в полтора раза превышает высоту подъема штанги толкателя клапана.
При таком передаточном числе клапанное коромысло получается достаточно компактным, что позволяет сократить габариты двигателя. Это также приводит к снижению скорости относительного скольжения вершины кулачка по торцу толкателя клапана.

Для регулировки теплового зазора в газораспределительном механизме в один конец коромысла, обычно обращенный к штанге, ввертывается регулировочный винт 3 с контргайкой.
В зависимости от типа наконечника штанги головка винта может быть сферической или с внутренней сферической поверхностью. Сферическая часть головки винта закаливается, цементируется и шлифуется. В теле винта высверливаются осевой и радиальный каналы для подвода смазочного материала к трущимся поверхностям штанги и винта от оси коромысла и наоборот, от штанги к втулке оси коромысла. Иногда в длинном плече коромысла выполняют канал для подвода масла к торцу стержня клапан. Носок коромысла, опирающийся на стержень клапана, тоже подвергается термической обработке.

Для уменьшения силы трения, возникающей при воздействии и проскальзывании носка коромысла по стержню клапана, головку клапанов выполняют сферической. Иногда в носок коромысла ввертывают винт 4 (см. рис. 4, е), в сферическое гнездо которого завальцовывают шарик 5 со срезанным сегментом.

Оси коромысла устанавливаются на бронзовых втулках. При установке на общих осях внутренние коромысла удерживаются от продольных перемещений спиральными пружинами, надеваемыми на ось, а коромысла на концах оси – пластинчатыми или пружинными кольцами, плоскими шайбами и шплинтами.

Оси коромысел перемещаются в специальных кронштейнах, которые крепятся к головке блока цилиндров болтами.

Смазка шарниров коромысел, установленных на оси, поступает по маслопроводным каналам, проходящим из блока цилиндров через головку блока цилиндров и полую ось к клапанным коромыслам.

Как правило, коромысла изготавливаются штамповкой из среднеуглеродистых сталей 40Х, 45, 45Л. Иногда для изготовления коромысел используют ковкие чугуны. В некоторых импортных дизельных моторах (Cummins, Komatsu, CAT, Detroit Diesel, Perkins, Deutz) используются кованые коромысла. Такие коромысла отличаются высокой прочностью, но их производство обходится дорого.

В быстроходных двигателях могут применяться облегченные коромысла, которые штампуются из листовой стали. Они качаются на сферической или полусферической опоре, закрепленной на стойке 6 (см. рис. 4, ж), которая запрессована в головку блока цилиндров. Коромысла в виде рычагов приводятся в движение непосредственно от распределительного вала, который воздействует на их плоские (рис. 4, б) либо сферические (рис. 4, в, г) рабочие поверхности.
Рычаги с плоскими рабочими поверхностями устанавливаются на оси, а со сферическими – на опорах и фиксируются на сферической опоре специальной пружиной. Смазываются такие рычаги через отверстие в кулачках распределительного вала. Особенность смазывания облегченного коромысла (рис 4, ж) заключается в том, что масло подводится к рабочим поверхностям коромысла из масляного канала 7 по осевому и радиальному отверстиям в стойке 6.

При осуществлении ремонта двигателя, связанного с демонтажем коромысел, их необходимо тщательно прочищать и осматривать на следы износа и повреждений; при необходимости неисправные коромысла следует заменять на работоспособные.
Если коромысла не имеют следов износа и повреждений, после очистки их можно повторно установить в двигатель.

Источник

Толкатель клапана: назначение, их типы и конструкция

Толкатель клапана– это газораспределительный механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Основное назначениетолкателя клапана – это передача осевого усилия от распределительного вала на клапан через специальные вспомогательные элементы (штанга, коромысло).

Таким образом, толкатели клапана выполняют следующие основные функции:

· Связующий элемент между кулачком распредвала и другими деталями привода клапанов;

· Обеспечивают передачу усилий от кулачка распредвала на каждый из клапанов;

· Распределяют нагрузку, возникающая при вращении распредвала и работе ГРМ;

· Повышают срок службы эксплуатации деталей ГРМ;

· Обеспечивают необходимые температурные зазоры между деталями ГРМ в зависимости от типа толкателя.

Принято разделять 4 типа толкателей:

· Цилиндрические или поршневые;

Рассмотрим каждый из типов подробнее.

Тарельчатые толкатели клапанов. Конструкция данного типа состоит из стержня и тарельчатого основания, которым он опирается на кулачок распредвала. В торце стержня предусмотрена резьба для установки регулировочного болта с контргайкой, посредством которого осуществляется регулировка тепловых зазоров.

Данный тип делится на 2 видапо своей конструкции:

· С плоской опорной частью(используются с кулачками, имеющие цилиндрическую рабочую поверхность);

· Со сферической опорной частью(используются, когда распредвал имеет конусные кулачки, скошенную рабочую поверхность).

Устанавливаются тарельчатые толкатели клапанов на двигатели с нижним и боковым размещением клапанов в паре со штангами или без них.

Цилиндрические или поршневые толкатели клапанов.

Данный тип делится на 3 вида:

1. Цилиндрические пустотелые имеют форму закрытого цилиндра, который имеет внутри полости и окна. На одном из торцов есть резьба для регулировочного болта с контргайкой.

2. Стаканы под штангу имеет вид стакана малого диаметра, внутри которого есть углубление под установку штанги толкателя.

3. Стаканы под клапанимеет вид стакана большого диаметра, внутри которого выполнена контактная точка под упор в торец стрежня клапана.

Роликовые толкатели клапанов.

Данный тип подразделяется на 2 вида:

· Торцевыеимеют вид цилиндрического стержня, в нижней части которого через игольчатый подшипник установлен стальной ролик, а в верхнем торце предусмотрено углубление под штангу.

· Рычажные имеют вид рычага с одной опорой, на плече которого установлен ролик и углубление под штангу.

Гидравлические толкатели клапанов.

Конструкция данного типа составляет корпус, который имеет вид широкого стакана, внутри которого располагается подвижный цилиндр с обратным клапаном, делящий цилиндр на 2 полости. Наружная поверхность выполнена круговой канавкой с отверстиями для подачи к цилиндру масла от системы смазки двигателя.

Гидравлические толкатели являются самыми распространенным типом.

Источник

Гидравлические толкатели: устройство,фото,описание.

Общее устройство

Механизм газораспределения служит для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси (бензиновые двигатели) или воздуха (дизельные двигатели) и выпуска из них отработавших газов в соответствии с требованиями рабочего процесса в каждом из цилин­дров двигателя.

Общее устройство и принцип работы механизма газораспределения рассмотрен на примере механизма двигателя ВАЗ (1.2.1).

Рис. 1.2.1 Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм состоит из распределительного вала 7, который может иметь цепной или ременной привод, рычагов (коромысел) 5, количество которых равно количеству клапанов, впускных и выпускных клапанов 1, направляющих втулок 2, устанавливаемых в головке блока и удерживающихся в ней с помощью стопорных колец, маслосъемных колпачков, опорных шайб, пружин 3, тарелок 4, сухарей, регулировочных болтов 9, вворачиваемых в резьбовые втулки 10 установленные в головке блока. Чтобы болты не отвернулись во время работы двигателя, их контрят с помощью гаек. Для фиксации и возврата рычагов в исходное положение предусмотрены пружины 8. В головке блоке предусмотрено специальное гнездо для посадки клапана 11.

При вращении распределительного вала его кулачок набегает на рычаг 5, который, поворачиваясь на сферической опоре регу­лировочного болта 9, другим концом нажимает на стержень клапана и откры­вает отверстие, сообщающее ка­меру сгорания ци­линдра с впуск­ным (впускной клапан) или вы­пускным (выпуск­ной клапан) тру­бопроводом. При дальнейшем пово­роте вала кулачок сходит выпуклой частью с рычага, который при по­мощи пружины 8 возвра­щается в исходное положение, а кла­пан под действи­ем пружин закрывается.

Типы привода клапанов. Существует несколько вариантов передачи силового воздействия с кулачков распределительного вала на стержни клапанов (т. е. типов привода клапанов).

1. Привод через штангу и коромысло (рис.1.2.2) для автомобилей «Рено», «Форд» ранних выпусков, «Волга», «Газель».

Рис. 1.2.2 Привод клапанов через штангу и коромысла:

1 – седло клапана; 2 – клапан; 3 – маслоотражательный колпачок; 4,5 – клапанные пружины; 6 – тарелка пружины; 7 – сухарь; 8 – коромысло; 9 – регулировочный винт; 10 – гайка регулировочного винта; 11 – штанга; 12 – опорная шайба пружин

2. Привод через коромысло (рис.1.2.3) для автомобилей «Мазда-626», ЗАЗ-1102. При таком конструктивном исполнении кулачок распределительного вала воздействует на плечо коромысла, на конце которого для увеличения срока службы может быть установлен роликовый подшипник.

Рис. 1.2.3 Привод клапанов через коромысло:

1 – кулачок распределительного вала; 2 – коромысло; 3 – регулировочный винт; 4 – контргайка; 5 – зазор

3. Привод через коромысло и регулировочный эксцентрик (рис. 1.2.4 ) для автомобилей БМВ-518, БМВ-520. При таком варианте привода кулачок воздействует на коромысло, которое через регулировочный эксцентрик соприкасается со стержнем клапана.

Рис. 1.2.4 Привод клапанов через коромысло и регулировочный эксцентрик:

1 – регулировочный эксцентрик; 2 – коромысло; 3 – кулачок распределительного вала

4. Привод через рычаг (рис. 1.2.5) для автомобилей «Мерседес-Бенц 123», «Сузуки». При таком конструктивном исполнении кулачок распределительного вала воздействует на плечо специального рычага, тыльная поверхность которого передает усилие на регулировочную гайку, имеющуюся на торце стержня клапана и застопоренную контргайкой.

Рис. 1.2.5 Привод клапанов через рычаг:

1 – кулачок распределительного вала; 2 – щуп для регулировки теплового зазора; 3 – рычаг; 4 – регулировочная гайка; 5 – контргайка; 6 – тарелка пружины клапана; 7 – пружина клапана; 8 – маслосъемный колпачок клапана; 9 – головка цилиндров; 10 – стержень клапана; 11 – направляющая втулка клапана

5. Привод через коромысло, имеющее 4 опорные поверхности (рис. см выше) для автомобилей ВАЗ-2101…ВАЗ-2107, «Фиат».

6. Привод клапанов двумя коромыслами от одного кулачка распределительного вала для автомобилей «Форд», «Москвич» (рис. 1.2.6).

Рис. 1.2.6 Привод клапанов двумя коромыслами от одного кулачка верхнего распределительного вала

7. Привод через чашечный толкатель (рис. 1.2.7) для автомобилей «Форд», «Опель», «Фольксваген», «Ауди», ВАЗ-2108…ВАЗ-2110. Такой привод наиболее распространен в двигателях автомобилей 1980 – 1990 гг. выпуска. Распределительный вал воздействует на чашечный толкатель, усилие от которого через регулировочную шайбу передается на клапан. В таком приводе отсутствуют коромысла, что повышает надежность работы газораспределительного механизма.

Рис. 1.2.7 Привод клапанов через чашечный толкатель:

1 – головка цилиндров; 2 – клапан; 3 – чашечный толкатель; 4 – корпус подшипника распределительного вала; 5 – кулачок распределительного вала; 6 – регулировочная шайба; 7 – маслосъемный колпачок клапана; А – тепловой зазор

8. Привод через два распределительных вала с гидравлическими толкателями. (рис. 1.2.8). Такие конструкции предусматривают по два-три впускных клапана и по два выпускных клапана на каждый цилиндр. Применяются в современных конструкциях бензиновых двигателей, для улучшения процессов впуска и выпуска.

Рис. 1.2.8 Привод через два распределительный вала с гидравлическими толкателями

Гидравлические толкатели

Клапаны газораспределительного механизма при­водятся в действие непосредственно кулачками распре­делительных валов через цилиндрические гидротолка­тели (гидрокомпенсаторы зазора), которые расположены в направляющих отверстиях головки цилиндров по оси отверстий под клапана.

Благодаря гидротолкателям уменьшаются стуки, ме­ханизм работает более плавно и четко, устраняются не­исправности двигателя, которые могли быть при нару­шении зазоров (прогары клапанов, потеря мощности и т.п.). В связи с отсутствием зазора, не изменяются фазы газораспределения при износе деталей клапанного ме­ханизма. Кроме того, при техническом обслуживании автомобиля не требуется регулировать зазор в клапан­ном механизме.

Гид­ротолкатель (рис. 1.2.9) состоит из корпуса толкателя 1, поршня 2, плунжера 5 и обратного шарикового клапана 3, который под­жат к отверстию в поршне пружиной. Поршень и плун­жер разжимаются возвратной пружиной 4, находящейся между ними.

Масло для работы гидротолкателей подводится из системы смазки по каналу Н, а затем по каналам, выпол­ненным на нижней плоскости корпуса подшипников. По этим же каналам подводится масло и для смазки шеек распределительных валов. Кулачки валов смазываются маслом, находящимся в ваннах головки цилиндров под кулачками. В канале Н расположен обратный шари­ковый клапан 15, не допускающий слива масла из верх­них каналов после остановки двигателя.

Рис. 1.2.9 Гидротолкатель:

1 – корпус; 2 – поршень; 3 –шариковый клапан; 4 – пружина; 5 – плунжер; 6 – распределительный вал; 7 – жиклер; 8 – разрез головки блока; 9 – кулачок; 10 – гидротолкатель; 11 – клапанная пружина; 12 – направляющая втулка; 13 – клапан; 14 – головка блока; 15 – обратный шариковый клапан; а – накопительная камера; b – поршневая камера; c – рабочая камера; H – канал подачи смазки

Работают гидротолкатели следующим образом.

Когда клапан закрыт, масло из канала Н поступает в толкатель через канавку и отверстие в боковой поверхности. Масло проходит через паз, расположенный в верхней части толкателя и поступает в цилиндр толкателя. Пружина, находящаяся между поршнем 2 и плунже­ром 5, разжимает их и прижимает верхнюю плоскость корпуса толкателя 1 к кулачку, а нижнюю плоскость плунжера к торцу клапана, выбирая зазор в клапанном механизме. Жесткость этой пружины намного меньше жесткости пружины клапана и поэтому клапан остается закрытым, когда толкатель касается затылочной части кулачка (рис. 1.2.10 а).

Рис. 1.2.10 Принцип работы гидротолкателя

По мере дальнейшего поворота кулачка давление в камере «с» увеличивается и небольшая часть масла из камеры «с» перетекает в камеру «а» через зазор между поршнем и плунжером. Поэтому общая длина узла пор­шень-плунжер уменьшается, но не более, чем на 0,1 мм.

После закрытия клапана 13 начинается процесс вы­борки зазора в клапанном механизме. Силы от кулачка и клапана 15 уже не действуют на гидротолкатель. Воз­вратная пружина снова раздвигает поршень с плунже­ром, прижимая верхнюю плоскость корпуса толкателя 1 к кулачку, а нижнюю плоскость плунжера — к торцу клапана. При этом давление в камере «с» становится меньше, чем в камере «а», шариковый клапан 13 откры­вается и в камеру «с» доливается масло из камеры «а».

Кроме чашечных гидротолкателей в двигателях могут применяться гидротолкатели 3 на которые воздействуют коромысла 4 (рис. 1.2.11). Коромысла качаются на вставных осях 6. Гидротолкатель находится в каждом рычаге непосредственно над стержнем клапана. Масло подводится к гидротолкателю от вставной оси через продольное сверление 5 в рычаге клапана. Равномерное распределение давления в зоне контакта рычага с клапаном обеспечивается подпятником 2. Для уменьшения потерь на привод клапанов в указанном коромысле трение скольжения заменено трением качения, за счет применения ролика.

Рис. 1.2.11 Гидротолкатель с коромыслом:

1 – стержень клапана; 2 – подпятник; 3 – гидротолкатель; 4 – коромысло; 5 – продольное сверление; 6 – ось

Принцип действия гидротолкателя с коромыслом аналогичен чашечному гидротолкателю.

Источник

Электрогидравлические толкатели

Электрогидравлический толкатель представляет собой комплексное устройство, состоящее из электродвигателя, центробежного насоса и гидроцилиндра с поршнем. Наибольшее распространение нашли серийные одноштоковые электрогидротолкатели с тяговыми усилиями от 160 до 1600 Н.

Серийно выпускаемые электрогидравлические толкатели рассчитаны на продолжительное включение и допускают при этом до 100 включений в час. При снижении ПВ до 60 % электрогидротолкатели допускают 700 включений в час.

Для крановых установок используют тормозные устройства серии ТКТГ с электрогидравлическими толкателями типа ТЭ-16, ТЭ-25, ТЭ-30, ТЭ-50, ТЭ-80, ТЭ-160 с номинальными усилиями соответственно 160, 250, 500, 800 и 1600 Н.

Рис. 1. Электрогидравлический толкатель серии ТЭ

У электрогидравлического толкателя ТЭ при включении электродвигателя 6, прикрепленного к корпусу толкателя 1, центробежный насос нагнетает рабочую жидкости под поршень 4, перемещающейся в цилиндре 3, и создает избыточное давление. В связи с этим поршень со штоком 2 поднимается, преодолевая внешнюю нагрузку, приложенную к штоку.

Шток воздействует на тормозное устройство и происходит растормаживание. Жидкость, находящаяся над поршнем, протекает в зону всасывавания насоса.

Поршень остается в верхнем положении тех пор, пока работает электродвигатель. При выключении электродвигателя насос перестает работать, исчезает избыточное давление и поршень со штоком под действием внешней нагрузки (пружины тормозного устройства) и собственной силы тяжести опускается в исходное положение, что приводит к затормаживанию. Рабочая жидкость, вытесняемая поршнем из цилиндра протекает через рабочее колесо и каналы в полость над поршнем.

На рис. 2 показан колодочный пружинный тормоз с электрогидравлическим толкателем.

Рис. 3. Колодочный тормоз ТКГ-160 с электрогидравлическим толкателем

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник