Газоразпределителен механизъм – разпределителен вал, предавателна група

Разпределителен вал
Предназначение на Газоразпределителен механизъм (ГРМ): Предназначението на газоразпределителния механизъм е да пропусне прясна горивна смес в цилиндрите на двигателя или на въздух и да изпусне обработилите газове. Процесите на газообмена се осъществяват чрез всмукателните и изпускателните отвори, които се отварят и затварят херметически от газоразпределителния механизъм в съответствие с приетия ред на работа на цилиндрите, като по този начин цилиндровото пространство се свързва ту с всмукателния, ту с изпускателния тръбопровод.

1.2. Предназначение на разпределителен вал: Разпределителният вал управлява движението на клапаните

1.3. Предназначение на предавателната група: Предавателната група служи за предаване на движението от разпределителния вал към клапаните.

1.2. Видове Газоразпределителни механизми: Видовете ГРМ се делят на: клапанни, шибърни и комбинирани. Клапанните се делят на: ГРМ със стоящи клапани и ГРМ с висящи клапани.

1.3. Сравнение на видовете ГРМ: Клапанният газоразпределителен механизъм е най-широко разпространен благодарение на сравнително простото си устройство и надеждна работа. Съвършенното и надеждно уплътнение на работното пространство в двигателите с такова газоразпределение се постига в резултат на това, че през времето когато налягането в цилиндъра е високо, клапанът е неподвижен и се притиска към седлото от налягането на газовете. Това е едно от основните предимства на клапанният ГРМ, определящо изключителното му ползване в бързоходните ДВГ.

2. Устройство:

2.1.Устройство на Разпределителен вал:

* Разпределителния вал управлява движението на клапаните. При работа на двигателя той е подложен на огъване и усукване, а върху гърбиците му действат значителни контактни напрежения, предизвикващи интензивното му износване.
* Основните елементи на разпределителният вал са: тяло, гърбици, опорни (лагерни) шийки и фланец. Валът се задвижва с помощта на зъбно колело, което се закрепва към фланеца с болтове. Точното ъглово положение на колелото спрямо гърбиците, необходимо за правилното центроване на ГРМ се осъществява от щифт, поставен в съвместно пробитите в колелото и фланеца отвори.

2.2. Устройство на предавателната група:

2.2.1. Устройство на повдигачите:

* овдигачите предават силите на гърбиците на разпределителния вал върху повдигателните пръти или непосредствено върху клапаните Поемайки страничните сили те разтоварват останалите детайли на ГРМ от тяхното действие.
* В зависимост от конструктивната си форма повдигачите биват: талеркови, цилиндрични и ролкови, а в зависимост от приетия начин за компенсиране на топлинното разширение на детайлите на ГРМ те се разделят на механични и хидравлични.
* Повдигачите се изработват от нисковъглеродна стомана и средновъглеродна стомана, от чугун.

2.2.2 Повдигателни пръти:

* Повдигателния прът предава силата от повдигача на кобилицата. Той трябва да притежава достатъчна устойчивост срещу изкълчване.
* За намаляване на масата повдигателните пръти се изработват от тръби. Долният накрайник има формата на сферична глава или сферично гнездо.
* За изработване на повдигателните пръти се използват нисковъглеродни стомани или алуминиеви сплави. Накрайниците се изработват от средновъглеродна стомана, като опорните им повърхнини се закаляват и шлифоват.

2.2.3. Кобилици:

Кобилици
* обилиците служат за предаване на силата на повдигателния прът на стеблото на клапана.
* Кобилицата представлява двураменен лост, люлеещ се около неподвижна опора. Рамената на кобилицата се правят обикновено различни.
* Кобилиците се изработват от прецизно леене на сферографитен чугун или се щамповат от стомана 45.

3. Действие:

3.1. Действие на ГРМ: Действието на ГРМ е кинематически свързан с коляновия вал, като се движи синхронно с него. ГРМ отваря и херметично затваря всмукателните и изпускателните отвори на отделните цилиндри в приетия ред на работа. Така се извършва процеса на газообмена в цилиндрите.

3.2.Действие на задвижването на ГРМ: Задвижването на ГРМ зависи от разположението на разпределителния вал.

* При долно разположен вал: Чрез цилиндрични зъбни колела за по-плавна работа се изработва с наклонени зъби, а за безшумна работа зъбния венец се изработва от текстолит. За осигуряване на задвижването при по-голямо разстояние се използва паразитно зъбно колело или верига.
* При горно разположен вал: Чрез ролкова верига. Сравнително малък шум, чрез проста конструкция, малка маса, но веригата се износва и разтегля. Чрез зъбен ремък. Изработен от неопренова основа, армирана със стоманена тел и покрит с найлонов износоустойчив пласт. Проста конструкция, безшумна работа.

3.3. Диаграма на газоразпределение: общо проходно сечение, предоставено за преминаване на газовете през клапана, зависи от продължителността на отварянето му. Както е известно в четиритактовите двигатели за реализиране на тактовете поемане и изпускане са предвидени по един ход на буталото, съответстващ на завъртане на коляновия вал на 180˚. Опитът обаче показва, че за по-добро напълване и очистване на цилиндъра е необходимо продължителността на процесите пълнене и изпускане да бъде по-голяма от съответните ходове на буталото, т.е. отварянето и затварянето на клапаните да се извършва не в мъртвите точки на хода на буталото, а с известно изпреварване или закъснение.

Моментите на отваряне и затваряне на клапаните се изразява в ъгли на завъртане на коляновия вал и се наричат фази на газоразпределение. За по-голяма надеждност тези фази се изработват във вид на кръгови диаграми (фиг.1).

Всмукателният клапан се отваря обикновенно с ъгъл на изпреварване φ1=5˚ – 30˚ преди буталото да стигне горна мъртва точка. Това осигурява известно проходно сечение през клапана още в самото начало на хода на пълнене и по този начин подобрява напълването на цилиндъра. Затварянето на всмукателния клапан се извършва с ъгъл на закъснение φ2=30˚ – 90 ˚ след като буталото е минало през долна мъртва точка. Закъснението на затварянето на всмукателния клапан позволява да се използва скоростта на засмуканата прясна горивна смес за подобряването на напълването и следователно за повишаване на мощността на двигателя.

Отварянето на изпускателния клапан се извършва с ъгъл на изпреварнане φ3= 40˚ – 80˚ т.е. в края на работния ход, когато налягането в газовете на цилиндъра е сравнително високо (0,4 – 0,5 МРа). Започналото при това налягане интензивно изхвърляне на газовия цилиндър води до бързо спадане на наляганети и температурата им, с което значително се намалява работата за изтласкване на работните газове. Изпускателния клапан се затваря с ъгъл на закъснение φ4= 5˚ – 45˚. Това закъснение осигурява добро отчистване на горивната камера от отработилите газове.