Ремонт механизма газораспределения двигателя МТЗ

На всех тракторных дизелях применен газораспределительный механизм с подвесными клапанами, расположенными в головке цилиндров, схема действия которого и взаимное расположение деталей одинаковые, а вот конструкция и размеры. Отдельных деталей различны. Газораспределительный механизм работает следующим образом. От коленчатого вала через косозубую шестеренную передачу приводится во вращение распределительный вал. При повороте распределительного вала его кулачок набегает на толкатель и перемещает его вверх. Толкатель передает движение через штангу регулировочному винту короткого плеча коромысла. Последнее, поворачиваясь на валике, длинным плечом нажимает на стержень клапана и, преодолевая силу пружин, открывает его. Стержень клапана движется в направляющей втулке. Закрывается клапан под действием пружин. В течение одного рабочего цикла четырехтактного дизеля впускной и выпускной клапаны открываются по одному разу. Следовательно, распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. Поэтому число зубьев шестерни привода распределительного вала вдвое больше, чем шестерни коленчатого вала. Применение механизма газораспределения с подвесными клапанами позволяет достигать высоких степеней сжатия и обеспечивает лучшее наполнение цилиндров.

Компактная камера сгорания понижает тепловые потери через ее стенки, что уменьшает удельный расход топлива. Для лучшего наполнения цилиндра и более полной очистки его от отработавших газов клапаны открываются и закрываются не в моменты прихода поршня в мертвые точки, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии. Периоды от момента открытия клапана до момента его закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала называют фазами газораспределения. Наблюдается также период перекрытия клапанов, т. е. период, когда впускной и выпускной клапаны одновременно открыты. Даже небольшие отклонения от принятых фаз газораспределения, вызванные рассогласованием работы кривошипно — шатунного и газораспределительного механизма, значительно снижают мощность и экономичность дизеля. Фазы газораспределенияустанавл ивают совмещением меток на шестернях распределения. [1]

  1. Назначение и устройство механизма газораспределения

Механизм газораспределения обеспечивает наполнение цилиндров в определенныепериоды времени воздухом или горючей смесью и своевременный выпуск из них отработавших газов. [3]

13 стр., 6236 слов

Техническое обслуживание и ремонт газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ

... 53 применяется газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала. Механизм газораспределения состоит из впускных и выпускных клапанов с пружинами, передаточных деталей от распределительного вала к клапанам, распределительного вала и шестерни. Коленчатый вал ...

Газораспределительный механизм Д-240

Блок цилиндров Д-240 и головка

Головка цилиндров Д-240 представляет собой чугунную обработанную отливку. Сбоку к головке прикреплены впускной и выпускной коллекторы.

Между головкой Д-240 и коллектором установлены прокладки из асбостального полотна.

Сверху в головке цилиндров Д-240 запрессованы восемь направляющих втулок, в которые вставлены впускные и выпускные клапаны. Снизу в головке Д-240 имеются гнезда под тарелки клапанов. Для улучшения охлаждения форсунок они размещаются в латунных стаканах. Снизу под донышки стаканов установлены уплотнительные шайбы. Стаканы поджаты к шайбам гайками, ввернутыми в головку.

Шатуны Д-240 стальные, штампованные. В верхнюю головку запрессована биметаллическая втулка (стальная со слоем бронзы).

Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна Д-240 и втулки есть отверстие. По внутреннему диаметру втулки сортируются на две размерные группы: с большим диаметром маркируются черной краской, с меньшими — желтой.

Нижняя головка шатуна Д-240 разъемная. Разъем выполнен косым для обеспечения прохода нижней части через гильзу при монтаже. Крышка прикреплена к шатуну двумя болтами из высококачественной стали, застопоренными контровочной пластиной.

К основным дефектам головки цилиндров относятся: коробление плоскости разъема, износ внутренних поверхностей направляющих втулок, рабочих фасок клапанов и клапанных гнезд; наличие трещин в их перемычках; прогар посадочных мест под уплотнения форсунок или ее стакана.

При проведении технической экспертизы головки цилиндров пользуются таблицей. Утопание клапанов в гнездах головки без снятия ее с блока цилиндров можно определить по выступанию стержней всасывающих клапанов относительно поверхности головки блока цилиндров.

Для этого поочередно устанавливают поршни в в. м. т. на такте сжатия и измеряют расстояние от торца стержня клапана до головки блока. Если выступание стержня клапана превышает показатели, указанные в таблице 4, то это указывает на предельный износ тарелок клапанов и их седел.

Одновременно можно определить степень износа кулачков распределительного вала. Для этого прокручивают коленчатый вал дизеля до полного открытия клапана (при установленном для холодного дизеля тепловом зазоре) и проводят замер расстояния от стержня до головки блока цилиндров.

По разнице расстояний, измеренных при закрытых и полностью открытых клапанах, определяют величину перемещения каждого клапана. Если величина перемещения клапана превышает допустимые значения, распределительный вал дизеля заменяют.

После этих замеров головку блока цилиндров снимают с дизеля и подвергают дальнейшей экспертизе.

Замеряют коробление плоскости разъема головки цилиндров щупом и поверочной линейкой.

При утопании тарелок клапанов более допустимых размеров, приведенных в таблице 4, головку заменяют. Если эти размеры не превышают допустимых, то разбирают головку цилиндров и ремонтируют.

Для впуска воздуха и выпуска продуктов сгорания необходимо при определенном угле поворота коленчатого вала соединять цилиндры двигателя Д-240 с впускными и выпускными коллекторами. Это обеспечивается верхнеклапанным механизмом газораспределения (ГРМ).

[4]

Газораспределительный механизм Д-240

Во время работы двигателя Д-240 коленчатый вал через шестерни 1, 2 и 14 (рис.1) вращает распределительный вал, имеющий кулачки 13. В нужный момент кулачок подходит к толкателю 12, поднимает его, штангу 11 и короткое плечо коромысла 7.

При этом коромысло поворачивается вокруг оси 8 и длинным плечом нажимает на стержень клапана 3, дополнительно сжимая пружину 5 и открывает клапан. Закрывается клапан под действием этой же пружины.

Каждый цилиндр имеет два клапана -впускной и выпускной. Плавный подъем и опускание клапана, и длительность его открытия обеспечивается определенным профилем кулачка. [4]

Рис. 1. Схема клапанного механизма газораспределения Д-240 : 1 — шестерня коленчатого вала; 2- промежуточная шестерня; 3 — клапан; 4 — направляющая втулка; 5 -пружина: 6 — упорная тарелка; 7 коромысло; 8 — ось коромысла; 9 -контргайка; 10- регулировочный винт; 11 штанга-; 12 — гол ка гель: 13 — кулачок распределительного вала; 14 -шестерня распределительного вала

Необходимая последовательность открывания клапана достигается соответствующим размещение кулачков на валу.

Так как рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит за два оборота коленчатого вала, а впускной и выпускной клапаны за это время должны открываться только по одному разу, распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. Достигается это установкой на распределительном валу приводной шестерни 14, имеющей вдвое больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала.

Клапан должен открываться при определенном положении поршня в цилиндре. Согласованность действия газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов Д-240 обеспечивается соединением распределительных шестерен по специально нанесенным меткам.

Во время работы двигателя Д-240 детали механизма нагреваются и расширяются. Чтобы при этом не нарушалась плотная посадка клапана в седле, между клапаном и бойком коромысла регулировочным винтом 10 устанавливают тепловой зазор (для разных двигателей он находится в пределах 0,3-0,5 мм).

Малый зазор, а, следовательно, и неплотная посадка клапана в седле, приводит к прорыву горячих газов через щели и перегреву клапана (возможно коробление тарелки клапана и обгорание ее фаски).

В случае увеличения зазора возникают звонкие стуки, которые хорошо прослушиваются при работающем двигателе. Кроме того, сокращается время и уменьшается величина открытия клапанов, вследствие чего ухудшается очистка цилиндров от продуктов сгорания и уменьшается наполнение их свежим зарядом.

Чтобы продлить время открытия клапанов и улучшить наполнение, очистку цилиндра, клапаны открываются с некоторым опережением (до того, как поршень придет н.м.т.), а закрывается с запаздыванием (после того, как поршень пройдет м.т,), то есть продолжительность открытия клапана составляет более 180° поворота коленчатого вала. [4]

2. Техническое обслуживание

Техническое обслуживание механизма газораспределения

Детали механизма газораспределения работают в условиях значительных ударных нагрузок, при высокой температуре и постоянном воздействии на клапаны газов, содержащих агрессивные компоненты и дающих нагарообразование; подача смазки на трущиеся поверхности основных деталей механизма газораспределения весьма ограничена.

Износ и подгорание фаски клапана и его седла приводят к нарушению плотности посадки клапана на седло, а следовательно, к утечке газов при сжатии и особенно при расширении.

Износ стержня клапана по направляющей цилиндрической поверхности и направляющей втулки клапана дает перекос при посадке клапана на седло, в результате чего также наблюдается утечка газов.

Износ торцов стержня клапана, штанги, толкателя, а также бойка коромысла, изгиб штанги увеличивают зазор в передаточных деталях механизма газораспределения, что приводит к неполному открытию клапанов, ограничивает газообмен в цилиндрах и создает шум при работе двигателя.

В результате потери упругости пружин клапанов происходит неплотная посадка клапана на седло и самопроизвольное открытие клапанов.

Нарушение фаз газораспределения может быть следствием износа кулачков и шеек распределительного вала, зубьев распределительных шестерен.

Характерные последствия названных дефектов механизма газораспределения: уменьшение мощности, снижение экономичности и перегрев двигателя, а также повышенная шумность работы механизма газораспределения.

Чтобы обеспечить нормальную работу механизма газораспределения, требуется периодически проводить операции по его техническому обслуживанию. К основным операциям технического обслуживания механизма газораспределения относятся: проверка состояния деталей механизма газораспределения без снятия головки цилиндров (обследование деталей привода распределительного вала, передаточных деталей — толкателей, штанг, коромысел со стойками, пружин с деталями их крепления на клапанах, направляющих втулок и механизмов проворачивания клапанов); подтяжка крепления головок цилиндров; регулировка зазоров в клапанах и регулировка декомпрессионного механизма; проверка и регулировка осевых перемещений распределительного вала; проверка состояния фасок клапанов и их седел; очистка клапанов и стенок камеры сгорания от нагара; притирка клапанов к седлам при снятых головках цилиндров.

Обследование деталей механизма газораспределения рекомендуется проводить в последовательности, исключающей необоснованную разборку узлов двигателя и снятие ответственных деталей, при которых нарушается приработка сопряженных поверхностей и герметичность соединений.

Вначале проверяют состояние крепления пружин на клапанах, работу коромысел, штанг, толкателей, тепловой зазор в клапанах. В случае необходимости подтягивают крепления головок цилиндров и регулируют зазоры в клапанах.

Если эти операции не приводят к нормальной работе двигателя, то снимают головку цилиндров, очищают стенки камер сгорания и клапаны от нагара и притирают клапаны. Одновременно с этим проверяют состояние распределительных шестерен и регулируют цепной привод и осевые перемещения распределительного вала. [5]

3. Возможные неисправности

При эксплуатации двигателя в результате действия высоких и непостоянных динамических нагрузок от давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся частей вал подвергается кручению и изгибу, отдельные поверхности (шейки и др.) — изнашиванию. В структуре металла накапливаются усталостные повреждения, возникают микротрещины и другие дефекты. Износ элементов определяют, используя универсальный и специальный мерительный инструмент. Для обнаружения трещин используют магнитные дефектоскопы. При эксплуатации у валов возникает, как правило, много дефектов, основные из которых приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Основные возможные неисправности валов и способы их устранения

Дефект

Основные способы устранения

Износ:

  • шеек; овальность, конусность, задиры

Шлифование под ремонтный размер. Нанесение покрытий наплавкой, электроконтактной приваркой ленты, газотермическим напылением порошковых материалов, металлизацией. Постановка полуколец, пластинирование.

посадочных мест под распределительную шестерню, шкив

Наплавка, электроконтактная приварка ленты, металлизация.

маслосгонной резьбы

Углубление резьбы резцом до нормального профиля

поверхности фланца под маховик

Наплавка, металлизация

штифтов под маховик

Замена штифтов

шпоночных канавок

Фрезерование под увеличенный размер шпонок, новой шпоночной канавки. Наплавка с последующим фрезерованием шпоночной канавки

посадочного места наружного кольца шарикоподшипника в торце вала

Растачивание посадочного места. Запрессовка втулки

Отверстий под штифты крепления маховика

Развертывание под ремонтный размер; заварка

Резьбы (срыв более двух ниток резьбы)

Растачивание или зенкерование с последующим нарезанием резьбы увеличенного размера; углубление резьбовых отверстий с последующим нарезанием такой же резьбы под удлиненные болты (пробки).

Постановка резьбовых спиральных вставок

Скручивание вала (нарушение расположения)

Шлифование шеек под ремонтный размер; наплавка шеек с последующей обработкой

Торцовое биение фланца

Подрезание торца фланца точением или шлифованием

Изгиб вала: до 0,15…0,20 мм до 0,20…1,20 мм

Шлифование под ремонтный размер

Правка под прессом или чеканка щек

Трещины на шейках вала

Шлифование под ремонтный размер. Разделка трещин с помощью абразивного инструмента, заварка