Механизм газораспределения

Понятие и содержание механизма распределения как одного из самых ответственных механизмов, обеспечивающих осуществление циклов двигателей внутреннего сгорания. Привод распределительного вала с помощью шестерен, преимущества и недостатки использования.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 23.12.2013
Размер файла 77,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Механизм газораспределения

Наряду с системой подачи топлива является одним из самых ответственных механизмов, обеспечивающих осуществление циклов ДВС. В задачу этого механизма входит своевременное сообщение полости цилиндра со всасывающим или с выхлопным коллекторами или полная изоляция полости цилиндра от внешней среды в зависимости от такта, в котором находится каждый цилиндр ДВС.

В связи с тем, что фазы газораспределения однозначно связаны с положением поршня в цилиндре и осуществляемым им тактом, механизм газораспределения получает движение от коленчатого вала ДВС через передачу, устанавливающую однозначное взаимное положение коленчатого вала и деталей механизма. С этой целью такая передача осуществляется через шестерни, цепь или с помощью зубчатого ремня (рис).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Из всех трех вариантов самым простым и надежным является привод распределительного вала с помощью шестерен (рис. 9.1, а). Однако он обладает рядом существенных недостатков.

Во-первых, в нем резко ограничены конструктивные возможности компоновки агрегатов двигателя, так как изменение межосевого расстояния шестерен приводит автоматически к изменению их диаметров, и при попытке увеличения этого расстояния конструктор встретится с ограничением по величине поперечного сечения двигателя.

Во-вторых, само межосевое расстояние должно выполняться довольно точно, так как его невозможно откорректировать при сборке.

В-третьих, при неизбежном износе зубчатого зацепления и подшипниковых узлов, в которых вращаются шестерни, этот износ нечем компенсировать, а потеря точности сопряжения зубьев, как отмечалось ранее, приводит к еще большему износу зацепления.

В-четвертых, данное зацепление работает в условиях динамического нагружения, так как крутящий момент в зацеплении имеет переменную величину, что связано с непостоянством усилий, передаваемых распределительным валом на клапанный механизм. При таком режиме работы зубья зацепления подвержены износу по типу питтинг-процесса и усталостному разрушению.

В-пятых, данная передача требует хорошей и надежной смазки.

В-шестых, поломка одного, и особенно - нескольких, зубьев приводит к разрушению элементов газораспределительного механизма и поршневой группы из-за соударения поршней с клапанами.

В значительной степени этих недостатков лишен привод механизма газораспределения, имеющий цепную передачу крутящего момента. Его особенностью являются большие возможности варьировать компоновку привода, без существенных затруднений включать в него дополнительные потребители энергии, которые в своей кинематике должны быть синхронизированы с вращением коленчатого вала.

Неизбежный износ элементов цепи приводит к увеличению ее длины, что легко компенсируется подтяжкой цепи натяжителем. Колебания цепи, связанные с неравномерностью крутящего момента и неточностью изготовления ее элементов, а также овальностью звездочек, хорошо гасятся успокоителем.

Несмотря на большое количество элементов, цепь является достаточно надежным изделием, так как технология ее изготовления отработана очень хорошо. Кроме того, с целью повышения надежности, цепь привода распределительного вала на всех моделях автомобилей выполняется двухрядной. Любые отклонения в ее работе сразу вызывают характерный шум, что облегчает диагностику состояния цепной передачи.

Обрыв цепи - чрезвычайно редкое явление, которое может произойти только при грубых и продолжительных нарушениях правил эксплуатации двигателя. Однако разрыв цепи не приводит к поломке других деталей механизма, так как при этом происходит остановка вращения распределительного вала, и под действием своих пружин клапаны приходят в положение, при котором они не могут соприкасаться с поршнями, продолжающими двигаться еще некоторое время.

Состояние цепи легко контролируется визуально во время технического обслуживания двигателя. Недостатком цепной передачи является ее шумность и необходимость частичной разборки двигателя при замене, которая проводится через 70-80 тыс. км пробега, когда цилиндропоршневая пара еще не выработала свой ресурс. При этом желательно заменить и наиболее нагруженные звездочки (на коленчатом и распределительном валах).

Оба вышеуказанных недостатка устранены при использовании вместо цепной ременной передачи с зубчатым зацеплением, для которой, кстати, отпадает необходимость использования успокоителя колебаний, так как резинокордный ремень сам хорошо их гасит. В такой передаче шестерни практически не изнашиваются, так как твердость поверхности ремня несопоставимо ниже, чем материала шестерен. В то же время надежность и ресурс ременной передачи намного ниже, чем цепной. Однако легкость замены снаружи расположенного ремня даже вне станции обслуживания и сравнительно низкая его стоимость в целом позволяют признать эту конструкцию более удачной, чем цепная передача.

Привод клапанов газораспределительной системы осуществляется от распределительного вала, который в конструкциях современных автомобилей чаще всего расположен в верхней части двигателя.

В первых двух конструкция при вращении распределительного вала его кулачки воздействуют на стержни клапанов через систему рычагов (в первой конструкции масса рычагов больше, во второй - меньше), а в третьей конструкции - через регулировочную шайбу и направляющую. Перемещение рычагов требует значительных усилий, так как клапаны, а соответственно и все движущиеся с ними детали, движутся неравномерно, с большими ускорениями. Увеличение динамических усилий приводит к повышенному износу (особенно усталостному износу). Поэтому, учитывая стремление к повышению оборотов ДВС, третья конструкция является предпочтительной.

Очевидно, что во всех конструкциях ресурс и надежность работы прежде всего зависит от износостойкости поверхности кулачка распределительного вала и поверхности элемента, на который он воздействует.

Исходя из принципа работы профилированного кулачка 6, контакт между ним и элементом, на который он воздействует, осуществляется по линии, и динамические напряжения сжатия в контакте достигают больших значений. В связи с этим при проектировании механизма газораспределения стараются увеличить длину этой линии, минимизируя одновременно массу подвижных частей.

Кроме того, в данном контакте (рис) происходит активное трение поверхностей, которое происходит с относительно большой скоростью, в связи с чем данный контакт подвержен большому тепловыделению.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Очевидно, что такую сложно нагруженную пару трения необходимо тщательно смазывать и охлаждать, что возложено на систему смазки двигателя. Однако, исходя из конструктивных особенностей контакта, его смазка может осуществляться только разбрызгиванием, в связи с чем невозможно организовать в нем устойчивую масляную пленку, что негативно сказывается на работоспособности данного сопряжения.

При работе газораспределительного механизма возникают усилия, перекашивающие стержни клапанов (рис.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

При вращении кулачка 1 угол наклона коромысла 2 постоянно изменяется, соответственно меняется и направление действия силы N, в связи с чем ее касательная составляющая NТ также имеет переменную величину. Собственно величина рассматриваемой здесь силы N зависит от сил инерции движения клапана и сил трения в направляющей втулке. Сила NТ как бы опрокидывает стержень клапана, скользящий в направляющей втулке 4, создавая крутящий момент. Сопротивляясь опрокидыванию, клапан опирается на внутреннюю поверхность втулки 4, в результате чего возникают опорные реакции RT1 и RT2, которые создают «ответный» крутящий момент и являются переменными по величине. Очевидно, что чем больше длина направляющей втулки 4, тем меньше эти силы. Именно они, а также скорость возвратно-поступательного движения клапана качественно и количественно определяют протекание процесса трения.

Между поверхностью стержня клапана 3 и внутренней поверхностью направляющей втулки 4 имеется минимальный зазор, дающий возможность стержню клапана свободно скользить во втулке. Со стороны распределительного вала этот зазор защищен сальником, который установлен для того, чтобы масло из-под клапанной крышки не попадало в камеру сгорания цилиндра. Тем не менее следы масла оказываются на поверхности стержня клапана, и их достаточно, чтобы обеспечить нормальный процесс трения между стержнем клапана и направляющей втулкой и их минимальный износ.

Во втором случае усилие NN на стержень клапана передается практически вдоль его оси благодаря наличию промежуточной направляющей 5, воспринимающей силу N1, численно равную силе трения FТР1. Эта сила трения, в свою очередь, зависит от суммы сил инерции возвратно-поступательного перемещения клапана и сил, передаваемых пружинами (на рисунке не обозначены), а также от коэффициента трения. Здесь перекос стержня клапана в большой степени определяется несовпадением осей направляющих 5 и 4 и зазорами в этих направляющих. Зазор в направляющей 5 определяется точностью изготовления и износом, с целью уменьшения которого диаметр и длина сопряжения в направляющей 5 изготавливаются сравнительно большими для снижения фактического давления в контакте и износа.

Смещение направляющей 5 приводит к перекосу стержня клапана, происходящего под действием силы трения FTP2, величина которой определяется силой NN и коэффициентом трения между торцом стержня клапана и внутренней поверхностью направляющей 5.

В обеих конструкциях привода клапанов происходит износ торца стержня клапана. В первом случае торец стержня скользит по опорной поверхности коромысла, во втором случае - по внутренней поверхности направляющей 5. Эти перемещения невелики (в первом случае - около 0,5 мм, во втором - сотые доли миллиметра), однако усилия, действующие в контакте, весьма существенны и носят динамический характер. В связи с этим износ торца клапана в большей степени напоминает фреттинг-процесс с преобладанием усталостного разрушения. Этот износ невелик и не определяет работоспособность клапана. В большей степени он влияет на искажение формы торца и возникающую неопределенность при регулировке клапанов. В связи с этим при среднем ремонте обычно форму торца стержня подправляют, снимая как можно меньший слой металла.

Огромное значение на работоспособность клапанов оказывает точность сопряжения их рабочих поверхностей с седлом, которая обеспечивает герметичность клапана. Сопряжение обычно выполняется в виде фасок с углом 45О на контактирующих поверхностях седла и клапана (рис.).

В новом неизношенном сопряжении предусматривается небольшая разность между углами фасок клапана и седла, что дает возможность тарелке клапана самоустанавливаться во время приработки, при которой под действием соударения клапана с седлом происходит пластическая деформация поверхности клапана с одновременным ее упрочнением. Таким образом на конической поверхности тарелки формируется достаточно герметичный уплотнительный поясок шириной 1-2 мм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сопряжение клапана с седлом: 1 - стержень клапана, 2 - тарелка клапана, седло

Основной причиной износа уплотняющих поверхностей клапана и седла является их перегрев, который возникает при износе направляющих элементов и неправильной регулировке клапанов, когда раскаленные газы слишком долго находятся в зазоре между седлом и клапаном, а также при использовании не соответствующих марок топлива. Перегрев приводит к изменению структуры поверхностных слоев и их разрушению, которое диагностируется как раковины на рабочих поверхностях седла и клапана. Постепенно увеличиваясь, эти раковины могут привести к полной потере герметичности клапана.

Закон перемещения клапана, обеспечивающий оптимальные фазы газораспределения, обеспечивается профилем кулачка распределительного вала, износ которого приводит к отклонению кинематики движения клапана в сторону уменьшения его хода, который составляет около 10 мм.

Как показано выше, в приводе клапана изнашиваются в основном эксцентричная поверхность кулачка и контактирующая с ней поверхность (толкатель, коромысло). Износ последних до определенной степени можно компенсировать при регулировке теплового зазора, перемещая контактирующие поверхности толкателя или коромысла в сторону цилиндрической поверхности кулачка до получения заданной заводом-изготовителем величины д.

Износ профиля кулачка без разборки механизма привода газораспределения определить можно только измерив разность координат крайних положений подвижных элементов механизма.

Уменьшение хода клапана сверх установленного допуска приводит к существенному увеличению его сопротивления потоку газов и сокращению времени открытого положения, что нарушает работу двигателя и снижает его мощностные характеристики. На работающем двигателе этот дефект хорошо диагностируется как характерный металлический стук в верхней части двигателя с частотой, равной половине частоты вращения двигателя.

Нормальная работа распределительного вала обеспечивается хорошо организованной смазкой его опорных поверхностей, которая подводится под давлением от общей системы смазки двигателя через корпус, в котором вращается распределительный вал, и далее распределяется по опорным шейкам через тело распределительного вала (рис.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Список литературы

1. Богданов С.Н. Автомобильные двигатели: Учебник для автотранспортных техникумов/ С.Н. Богданов, М.М. Буренков, И.Е. Иванов.-М.: Ма-шиностроение, 2007. - 368 с.

2. Вахламов В.К. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.К. Вахламов, М.Г. Шатров, А.А. Юрчевский; Под ред. А.А. Юрчевского. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 816 с.

3. Вахламов В.К. Подвижной состав автомобильного транспорта: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 480 с.

4. Проскурин А.И. Теория автомобиля. Примеры и задачи: Учебное пособие/ А.И. Проскурин. - Ростов н/Д: Феникс, 2009. - 200 с. 5. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля: Учебное пособие. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2008. - 368 с.

5. Тарасик В.П. Теория автомобилей и двигателей: Учебное пособие/ В.П. Тарасик, М.П. Бренч. - Мн.: Новое знание, 2008. - 400 с.

6. Теория и конструкция автомобиля: Учебник для автотранспортных техникумов/ В.А. Иларионов, М.М. Морин, Н.М. Сергеев [и др.]. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2007. - 368 с. 8. Туревский И.С. Теория автомобиля: Учебное пособие/ И.С. Туревский. - М.: Высш. шк., 2008. - 240 с.

7. Туревский И.С. Теория двигателя: Учебное пособие/ И.С. Туревский. - М.: Высш. шк., 2007. - 238 с.

8. Тур Е.Я. Устройство автомобиля: Учебник

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Системы обеспечения повышения коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания. Фазы распределения газа. Система автоматического изменения фаз газораспределения с помощью поворота распределительного вала, изменением высоты подъема клапанов.

    презентация [22,4 M], добавлен 17.12.2014

  • Описание идеальных и реальных циклов двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение термодинамических процессов, происходящих в циклах. Изучение основных формул для расчета энергетических характеристик циклов и параметров в их характерных точках.

    курсовая работа [388,1 K], добавлен 13.06.2015

  • Понятие и классификация тепловых машин, их устройство и компоненты, функциональные особенности и сферы практического применения. Отличительные признаки, условия использования двигателей внешнего и внутреннего сгорания, их преимущества и недостатки.

    контрольная работа [149,6 K], добавлен 31.03.2016

  • Понятие о смесеобразовании. Основные классификации двигателей внутреннего сгорания. Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля. Фракционный состав топлива, вязкость, температурные характеристики. Задержка самовоспламенения и распыливание.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 11.03.2015

  • Описание двигателя внутреннего сгорания - тепловой машины, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Сравнительная характеристика четырёхтактного и двухтактного двигателей, их применение.

    презентация [9,0 M], добавлен 11.12.2016

  • Описание конструкции и принципа действия привода механизма арретирования от электродвигателя. Проверочные расчёты кулачкового механизма, зубчатой передачи, пружины, контактной пары, вала. Передаточное отношение между червяком и червячным колесом.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 24.12.2014

  • Основные типы двигателей: двухтактные и четырехтактные. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип зажигания двигателя. История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электродвигателей постоянного тока.

    реферат [1,1 M], добавлен 11.10.2010

  • История создания тепловых двигателей и общий принцип их действия. Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Использование современных альтернативных источников энергии.

    презентация [1,3 M], добавлен 23.02.2011

  • Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.

    презентация [3,5 M], добавлен 24.10.2016

  • Определение назначения регенеративных теплообменных аппаратов как устройств, обеспечивающих нагрев или охлаждения материальных потоков, их преимущества и недостатки. Устройство и преимущества люминесцентных светильников. Энергоемкость галогенных ламп.

    реферат [46,7 K], добавлен 27.05.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.