Устройство газораспределительного механизма, основные его неисправности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1 Устройство и принцип работы
• 2 Конструктивная особенность
• 3 Неисправности. Причины, способы определения и устранения
• 4 Техническое обслуживание
• 5 Оборудование, инструменты, приспособления и материалы
• 6 Безопасные условия труда. Охрана окружающей среды
• Заключение
• Список источников
• Введение
• Основой любых силовых агрегатов и главной составляющей двигателей внутреннего сгорания является газораспределительный механизм (ГРМ). Этот механизм служит для своевременного открытия и закрытие клапанов. Важно следить за состоянием его узлов и агрегатов, иначе из-за несвоевременного обслуживание и неправильной эксплуатации возможно ухудшение работы двигателя или более серьезные проблемы включая то, что двигатель может полностью выйти из строя. Очень важно, чтобы открытие и закрытие клапанов происходило в строго определенные моменты, иначе силовая установка не сможет полноценно работать или вообще не запустится. Для того, чтобы соблюдалась точность открытия и закрытия клапанов, газораспределительный механизм приводится в действие от кривошипно-шатунного механизма.
• Сам механизм газораспределения конструктивно не сложный. Имеется распределительный вал, приводимый в движение от шестерни коленчатого вала. В зависимости от конструкции мотора, этот вал посредством толкателей с коромыслами, либо же через регулировочные шайбы или гидрокомпенсаторы, воздействует на клапана и те открывают впускное и выпускное окно. Для реализации этой задачи слажено работает целый комплекс механизмов, часть из которых управляется при помощи электроники.
• 1 Устройство и принцип работы
• Газораспределительный механизм (ГРМ) обеспечивает своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов. Он включает в себя элементы привода, распределительную шестерню, распределительный вал, детали привода клапанов, клапана с пружинами и направляющие втулки.
• Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя. Распределительные валы отливают из специального чугуна или отковывают из стали. Трущиеся поверхности распределительных валов для уменьшения износа подвергнуты закалке при помощи нагрева токами высокой частоты.
• Привод клапанов осуществляется расположенными на распределительном валу кулачками. Количество кулачков зависит от числа клапанов. В разных конструкциях двигателей может быть от двух до пяти клапанов на цилиндр (3 клапана - два впускных, один выпускной; 4 клапана - два впускных, два выпускных; 5 клапанов - три впускных, два выпускных). Форма кулачков определяет моменты открытия и закрытия клапанов, а также высоту их подъема.
• Рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит за два оборота коленчатого вала. За это время должны последовательно открыться впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра. Поэтому распределительный вал должен вращаться в два раза медленнее коленчатого вала, а, следовательно, шестерня распределительного вала всегда в два раза больше шестерни коленчатого вала. Клапаны в цилиндрах должны открываться и закрываться в зависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. При такте впуска, когда поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, впускной клапан должен быть открыт, а при тактах сжатия, рабочего хода и выпуска - закрыт. Чтобы обеспечить такую зависимость, для правильной установки на шестернях ГРМ делают метки.
• Привод клапанов может осуществляться разными способами. При нижнем расположении распределительного вала, в картере двигателя, усилие от кулачков передается через толкатели, штанги и коромысла. При верхнем расположении возможны три варианта: привод коромыслами, привод рычагами и привод толкателями.
• Коромысла (другие названия - роликовый рычаг или рокер) изготавливают из стали. Коромысло устанавливают на полую ось, закрепленную в стойках на головке цилиндров. Одной стороной коромысла упираются в кулачки распределительного вала, а другой воздействуют на торцевую часть стержня клапана. В отверстие коромысла для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку. От продольного перемещения коромысло удерживается при помощи цилиндрической пружины. Во время работы двигателя в связи с нагревом клапанов их стержни удлиняются, что может привести к неплотной посадке клапана в седло. Поэтому между стержнем клапана и носком коромысла должен быть определенный тепловой зазор.
• Во втором варианте распределительный вал располагается над клапанами, и приводит их в действие посредством рычагов. Кулачки распределительного вала действуют на рычаги, которые, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта, другим концом нажимают на стержень клапана и открывают его. Регулировочный болт ввернут во втулку головки цилиндров и стопорится контргайкой. Существуют ГРМ, в которых между рычагом и клапаном устанавливается гидрокомпенсатор. Такие механизмы не требуют регулировки зазора.
• И, наконец, при третьем варианте привода распределительный вал при вращении воздействует непосредственно на толкатель клапана. Существует три варианта исполнения толкателей - механические (жесткие), гидротолкатели (гидрокомпенсаторы) и роликовые толкатели. Первый тип в современных моторах практически не используется, в связи с большой шумностью работы и необходимостью частой регулировки зазора клапанов. Второй тип наиболее широко применяется, так как не требует настройки и регулировки теплового зазора, а работа отличается мягкостью и гораздо меньшим шумом. Гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Работа гидрокомпенсатора основана на свойстве несжимаемости моторного масла, которое постоянно заполняет его внутреннюю полость и перемещает поршень при появлении зазора в приводе клапана.
• Роликовые толкатели чаще всего применяются в спортивных и форсированных двигателях, так как позволяют улучшить динамические характеристики автомобиля за счет снижения трения. В месте контакта с кулачком распредвала у них находится ролик. Поэтому кулачок не трется, а катится по толкателю. Вследствие этого роликовые толкатели выдерживают более высокие нагрузки и обороты, а также позволяют обеспечить более высокий подъем клапанов. Недостатки - большая стоимость и вес, а, значит, и большие нагрузки на детали ГРМ.
• Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов. Клапан состоит из головки и стержня. Головка клапана имеет узкую, скошенную под определенным углом, фаску. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла. Для этой цели их взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают больше. Клапаны во время работы двигателя нагреваются неодинаково. Выпускные клапаны, контактирующие с отработанными газами, нагреваются больше. Поэтому их изготавливают из жароупорной стали.
• Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержень выпускного клапана - полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Стержни клапанов помещают в направляющих втулках, изготовленных из чугуна или металлокерамики. Втулки запрессовывают в головку цилиндров.
• Клапан прижимается к седлу при помощи цилиндрической стальной пружины. Кроме того, пружина не дает возможности клапану отрываться от коромысла. Пружина имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения ее вибрации.

2 Конструктивная особенность

В связи с непрерывным технологическим прогрессом и ужесточением экологических норм

На свет появилось множество вариаций газораспределительных механизмов.

Механизм SOHC

Название буквально обозначает «один верхний распределительный вал». Раньше назывался просто «OHC».

Содержит в себе один распределительный вал, расположенный головке блока цилиндров. Такой двигатель может иметь как два, так и четыре клапана в каждом цилиндре. То есть, вопреки различным мнениям, мотор SOHC может быть и шестнадцатиклапанным.

Механизм DOHC

Выглядит такая система практически так же, как и SOHC, а отличается вторым распределительным валом, установленным рядом с первым. Один распределительный вал отвечает за приведение в действие впускных клапанов, второй, естественно, выпускных. Изобрели DOHC в конце прошлого века, и после этого не меняли. Стоит отметить, что вторым распределительным валом существенно усложняется и удорожается конструкция такого двигателя.

Но за то, такой двигатель расходует меньше топлива за счет лучшего наполнения цилиндров, после которого из них уходят почти все выхлопные газы. Появление такого механизма существенно увеличило КПД двигателя.

Механизм OHV

Выше по тексту уже рассматривался такой тип двигателей (нижневальный). Придумали его в начале прошлого века. Распределительный вал в нем располагают внизу - в блоке, а для приведения действия клапанов используются коромысла.

3 Неисправности. Причины, способы определения и устранения

Основными неисправностями газораспределительного механизма (ГРМ) являются:

нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);

износ подшипников, кулачков распределительного вала;

неисправности гидрокомпенсаторов (на двигателях с автоматической регулировкой зазоров);

снижение упругости и поломка пружин клапанов;

зависание клапанов;

износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала;

износ зубчатого шкива привода распределительного вала;

износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;

нагар на клапанах.

Можно выделить следующие причины неисправностей ГРМ (они, в основном, аналогичны причинам неисправностей кривошипно-шатунного механизма):

выработка установленного ресурса двигателя и, как следствие, высокий износ конструктивных элементов;

нарушение правил эксплуатации двигателя, в том числе использование некачественного (жидкого), загрязненного масла, применение бензина с высоким содержанием смол, длительная работа двигателя на предельных оборотах.

Неисправности газораспределительного механизма

Самой серьезной неисправностью газораспределительного механизма является т.н. зависание клапанов, которое может привести к серьезным поломкам двигателя. Причин у неисправности две. Применение некачественного бензина, сопровождающееся отложением смол на стержнях клапана. Другой причиной является резонанс, ослабление или поломка пружин клапанов. В этом случае при достижении поршнем верхней мертвой точки клапан не успевает сесть в «седло». К счастью, данная неисправность на современных автомобилях встречается достаточно редко.

Отдельно необходимо сказать о неисправностях гидрокомпенсаторов. При использовании жидкого или сильно загрязненного масла гидрокомпенсатор перестает выполнять свою основную функцию, а именно автоматически компенсировать зазоры в ГРМ. Дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к заклиниванию гидрокомпенсаторов.

Нарушение теплового зазора на двигателях с регулируемым зазором может произойти по причине износа подшипников и кулачков распределительного вала, износа зубчатого шкива привода распределительного вала, а также вследствие неправильной регулировки.

Неисправности ГРМ достаточно сложно диагностировать, т.к. сходные внешние признаки могут соответствовать нескольким неисправностям. Зачастую конкретная неисправность устанавливается непосредственным осмотром конструктивных элементов ГРМ со снятием крышки головки блока цилиндров.

Большинство неисправностей газораспределительного механизма приводит к нарушениям фаз газораспределения, при которых двигатель начинает работать нестабильно и не развивает номинальной мощности.

4 Техническое обслуживание

Техническое обслуживание механизма газораспределения заключается в оценке состояния его деталей. Состояние деталей оценивают по уровню шума и стукам, расходу сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры, падению компрессии, по упругости клапанных пружин, а также по измерению изменений разряжения во впускном трубопроводе. По шуму и стуку определяют износ и растяжение цепи и звездочек привода газораспределительного механизма. Кроме того, шумы свидетельствуют об износе подшипников и опорных шеек распределительного вала, об увеличенном зазоре в клапанном механизме, который является следствием нарушения регулировки или износа деталей газораспределительного механизма.

ТО-1. Значительный объем работ приходится на контроль и восстановление затяжки резьбовых соединений. Проводиться проверка и натяжение, при необходимости, ремня привода.

ТО-2. Проверяют и при необходимости регулируют состояние и натяжение приводного ремня и тепловые зазоры в механизме газораспределения.

Проверка натяжения ремня привода заключается в том, чтобы передняя ветвь ремня закручивалась на 90° большим и указательным пальцами руки с небольшим усилием 15-20 Н. Так же для регулировки можно применить специальное приспособление. Для натяжки ремня необходимо отпустить гайку крепления натяжного ролика и повернуть ролик против часовой стрелки до момента нормального натяжения ремня. Проверка правильного взаимного расположения шкивов привода производится следующим образом: коленчатый вал поворачивается до положения, при котором поршень первого цилиндра находится в ВМТ такта сжатия (оба клапана закрыты, а метка на шкиве коленчатого вала совмещена с меткой 13 на крышке масляного насоса рис.1.). При этом метка 8 должна совпадать с меткой 7 на задней крышке зубчатого ремня, а метка на маховике должна находиться против среднего деления шкалы на картере сцепления. Если метки не совпадают, то ослабляют ремень натяжным роликом, снимают со шкива распределительного вала, корректируют положение шкива, снова надевают ремень на шкив и слегка натягивают натяжным роликом. Опять проверяют совпадение установочных меток, провернув коленчатый вал на два оборота по часовой стрелке.

Коленчатый вал допускается проворачивать только за борт крепления шкива привода генератора и только в сторону затягивания болта (по часовой стрелке). Не допускается проворачивать коленчатый вал за шкив распределительного вала или за болт его крепления.

5 Оборудование, инструменты, приспособления и материалы

Приспособление переносное (А) и стационарное (Б) для монтажа и демонтажа клапанов двигателя (рис.1)

Рисунок 1 - Приспособление переносное (А) и стационарное (Б) для монтажа и демонтажа клапанов двигателя

Одним из приспособлений сжать пружины клапана, снять освободившиеся сухари, пружины клапанов с тарелками и опорными шайбами. Повернуть головку цилиндров и вынуть с нижней стороны клапаны. Снять маслоотражательные колпачки с направляющих втулок. Установка клапанов производится в обратной последовательности.

Оправка для установки маслоотражательных колпачков на направляющие втулки клапанов (рис. 2)

Рисунок 2 - Оправка для установки маслоотражательных колпачков на направляющие втулки клапанов

Металлическая щетка (рис.3), приводимая во вращение электрической дрелью -- для удаления нагара из камер сгорания головки цилиндров и с поверхности выпускных клапанов.

Рисунок 3 - Металлическая щетка

Калибр для замера глубины камеры сгорания головки цилиндров (рис.4).

Эта операция выполняется так, как показано на рисунке в том случае, если в результате деформации головка подверглась шлифованию.

Рисунок 4 - Калибр для замера глубины камеры сгорания головки цилиндров

Приспособление для шлифования рабочих фасок седел клапанов (рис.5)

1 - шпиндель; 2 - шлифовальный круг; 3 - направляющий стержень

Рисунок 5 - Приспособление для шлифования рабочих фасок седел клапанов

Приспособление для правки шлифовальных кругов (рис.6)

Рисунок 6 - Приспособление для правки шлифовальных кругов

Приспособление для обработки рабочих фасок седел клапанов (рис. 7)

1 - шпиндель; 2 - фрезы; 3 - направляющий стержень.

Рисунок 7 - Приспособление для обработки рабочих фасок седел клапанов

Шлифовальный станок для шлифовки рабочих фасок клапанов (рис. 8).

Для этого необходимо на шлифовальном станке установить клапан и зафиксировать подвижную опору так, чтобы получить необходимый угол фаски.

Рисунок 8 - Шлифовальный станок для шлифовки рабочих фасок клапанов

Оправка для выпрессовки направляющих втулок клапанов и оправки для запрессовки этих втулок (рис. 9)

1 - клапаны; 2 - шлифовальный круг; 3 - рычаг

Рисунок 9 - Оправка для выпрессовки направляющих втулок клапанов и оправки для запрессовки этих втулок

Зазор между направляющими втулками и стержнем клапана проверяется индикатором (рис. 10) или измеряется диаметр стержня клапана и отверстие направляющей втулки.

Рисунок 10 - Индикатор

Если при замене клапана невозможно обеспечить требуемый зазор, то необходимо заменить втулки клапанов оправками.

Комплект разверток для отверстий направляющих втулок клапанов

После запрессовки направляющих втулок необходимо довести их диаметры до номинальных размеров развертками (рис. 11) впускных клапанов и выпускных клапанов.

Рисунок 11 - Доведение диаметров втулок до номинальных размеров развертками

Приспособления для испытания клапанов двигателя на герметичность (рис. 12)

1 - рычаг; 2 - приспособление; 3 - подставка; 4 - пробка для отверстий свечей зажигания

Рисунок 12 - Приспособление для проверки герметичности клапанов

Для этого необходимо тщательно очистить седла и клапаны и установить головку блока цилиндров на подставку (3). Вставить клапаны в соответствующие направляющие втулки и закрыть отверстия свечей зажигания пробками (4). Установить прибор (2) в положение. указанное на рисунке. Сильно нажать на рычаг и нагнетать воздух резиновой грушей до тех пор. пока манометр не покажет давление 50 кПа. В течение 10 секунд не должно наблюдаться падение давления. Если же давление падает, т.е. происходит утечка воздуха, то необходимо повторить шлифование рабочей фаски клапана и седла на головке цилиндров.

Приспособление для гидравлического испытания на герметичность рубашки охлаждения головки блока цилиндров (рис. 13)

Для этого необходимо установить на головке детали, входящие в комплект приспособления, подключить к крану насос и подать им воду внутрь головки под давлением 0,5 МПа. В течение 2 минут утечки воды из головки блока не должно быть. При обнаружении трещин головку блока цилиндров необходимо заменить. Герметичность головки блока цилиндров можно проверить также и сжатым воздухом. Для этого вместо воды нужно подать сжатый воздух под давлением 0,15-0,2 МПа, опустить головку цилиндров в ванну с водой, нагретой до 60°-80° С, и прогреть ее в течение 5 минут. В течение 1-1,5 минут не должно наблюдаться травления воздуха из головки.

А - подвод воды;1, 2, 3 - заглушки; 4 - плита; 5 - фланец со штуцером подвода воды

Рисунок 13 - Приспособление для гидравлического испытания на герметичность рубашки охлаждения головки блока цилиндров

Динамометрический ключ (рис. 14) - для технологически правильной затяжки крепежных соединений.

Рисунок 14 - Динамометрический ключ

При затягивании болтового соединения происходит изгиб металлической ручки (пружинная сталь) и стрелка фиксирует этот изгиб относительно ноля шкалы.

6 Безопасные условия труда. Охрана окружающей среды

Все работы по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля следует проводить на специально оборудованных постах.

При установке автомобиля на пост технического обслуживания следует затормозить его стояночным тормозом, выключить зажигание, включить низшую передачу в коробке передач и под колеса подложить не менее двух упоров.

Перед выполнением контрольно-регулировочных операций на неработающем двигателе следует проверить и застегнуть обшлага рукавов, убрать свисающие концы одежды, заправить волосы под головной убор, при этом нельзя работать сидя на крыле или буфере машины.

На рулевом колесе вывешивается табличка «Не пускать - работают люди». При снятии узлов и деталей, требующих больших физических усилий, необходимо пользоваться приспособлениями (съемниками). При работах, связанных с проворачиванием коленчатого вала двигателя, необходимо дополнительно проверить выключение зажигания, а рычаг коробки передач установить в нейтральное положение. При пуске двигателя вручную следует остерегаться обратных ударов и применять правильные приемы захвата пусковой рукоятки (не брать рукоятку в обхват, проворачивать ее снизу вверх). При использовании подогревателя особое внимание обращается на его исправность, отсутствие подтеканий бензина; работающий подогреватель не должен оставаться без присмотра. Краник топливного бачка подогревателя открывается только на время его работы, на летний период топливо из бачка сливается.

Нельзя подкладывать под вывешенный автомобиль диски колес, кирпичи, камни и другие посторонние предметы.

Инструмент, применяемый при работах по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля, должен быть исправным. Молотки и напильники должны иметь хорошо насаженные деревянные ручки. Отвертывание и завертывание гаек должно производиться только исправными ключами соответствующих размеров.

После выполнения всех работ перед пуском двигателя и троганием машины с места нужно убедиться, что все принимавшие участие в работе люди находятся на безопасном удалении, а оборудование и инструмент убраны на свои места.

При работе на осмотровых канавах и подъемных устройствах следует выполнять следующие требования:

-при постановке машины на осмотровую канаву (эстакаду) вести машину с малой скоростью и следить за правильным положением колес относительно направляющих реборд осмотровой канавы; поставленную на осмотровую канаву или подъемное устройство машину следует затормозить стояночным тормозом и установить упоры под колеса; пользоваться переносными лампами в осмотровой канаве можно только с напряжением не выше 12 В. В помещении не курить и не зажигать открытый огонь под машиной; не следует складывать инструмент и детали на раму, подножки и другие места, откуда они могут упасть на работающих; перед съездом с канавы (эстакады) убедиться, что под машиной нет людей, неубранного инструмента или оборудования; следует остерегаться отравления скапливающимися в осмотровых канавах отработавшими газами и парами горючего. газораспределительный механизм неисправность обслуживание

При работе с бензином нужно соблюдать правила обращения с ним Бензин - легковоспламеняющаяся жидкость, при попадании на кожу вызывает раздражение, хорошо растворяет краску. Следует осторожно обращаться с тарой из-под бензина, так как оставшиеся в таре его пары легко воспламеняются. Особую осторожность следует проявлять при работе с этилирозапным бензином, в котором содержится сильнодействующее вещество - тетраэтилсвинец, вызывающий тяжелое отравление организма. Нельзя использовать этилированный бензин для мойки рук, деталей, чистки одежды. Запрещается всасывать бензин и продувать трубопроводы и другие приборы системы питания ртом. Хранить и перевозить бензин можно только в закрытой таре с надписью «Этилированный бензин - ядовит». Для удаления пролитого бензина применяются опилки, песок, хлорная известь или теплая вода. Участки кожи, облитые бензином, немедленно промываются керосином, а затем теплой водой с мылом. Перед едой необходимо обязательно мыть руки.

Отработавшие газы, выходящие из двигателя, содержат в своем составе окись углерода, углекислый газ и другие вещества, способные вызвать тяжелое отравление и даже смерть человека. Это всегда должны помнить водители и принимать меры по предупреждению отравлений отработавшими газами.

Приборы системы питания двигателя должны быть правильно отрегулированы. Периодически следует проверять затяжку гаек крепления выпускных газопроводов.

При выполнении проверочно-регулировочных работ, связанных с необходимостью пуска двигателя в закрытом помещении, необходимо обеспечить отвод газов от глушителя; выполнение этих работ в помещениях, не оборудованных вентиляцией, запрещается.

Категорически запрещается спать в кабине автомобиля при работающем двигателе, в таких случаях просачивающиеся в кабину отработавшие газы нередко приводят к смертельным отравлениям.

При работе с электроинструментом необходимо проверять исправность и наличие защитного заземления. Напряжение переносного освещения, используемого при техническом обслуживании и ремонте автомобилей, должно быть не более 12 В. Во время работы с инструментом, питаемым током напряжением 127-220 В, следует надевать защитные перчатки и пользоваться резиновым ковриком или деревянным сухим помостом. Оставляя рабочее место даже на короткое время, необходимо выключить инструмент. При любой неисправности электроинструмента, заземляющего устройства или штепсельной розетки работу следует прекратить.

Заключение

Являясь одним из важнейших частей любого автомобиля, ГРМ нуждается в постоянном уходе. Для поддержания его в работоспособном состоянии и предотвращения возможных неисправностей необходимо своевременно проводить его техническое обслуживание.

В ходе написания письменной экзаменационной работы изучено устройство ГРМ, основные его неисправности, для того чтобы ясно представлять его работу и быстро и качественно устранять неисправности и правильно ее эксплуатировать. Были рассмотрены методы и способы восстановления работоспособности ГРМ

Ознакомились с перечнем выполняемых работ в объеме технического обслуживания для ГРМ, с основными нормативами безопасности; были рассмотрены.

Размещено на Allbest.ru