Распределительный вал - основная деталь газораспределительного механизма

Детали механизма газораспределения

Распределительный вал

Назначение распределительного вала

Распределительный вал, или как его обычно называют – распредвал, является основной деталью ГРМ и служит для управления клапанами механизма газораспределения.

В бензиновых двигателях он также может использоваться для привода механизмов и устройств различных систем – зажигания, смазки, питания.

Основная функция распределительного вала - своевременное и точное открытие и закрывание клапанов двигателя с учетом фаз газораспределения. Это обеспечивается подбором формы профиля кулачков, которые надавливая на толкатели, заставляют клапана перемещаться по требуемой кинематической схеме.

Привод распределительного вала осуществляется, как правило, от коленчатого вала посредством зубчатой, ременной, цепной или вальной передачи.

Поскольку газораспределение напрямую связано с тактами, происходящими в цилиндрах, а те, в свою очередь, определяются положением коленчатого вала, то вращение распределительного вала должно быть строго согласовано с вращением коленчатого вала.

По этой причине распредвал конструктивно связан с коленчатым валом двигателя и вращается синхронно с ним, но, не обязательно с одинаковой частотой. Частота вращения распределительного вала четырехтактного двигателя, обычно, в два раза ниже частоты вращения коленчатого вала.

Как отмечалось в предыдущей статье, ГРМ современных двигателей может содержать один или два распределительных вала. Количество распредвалов обычно соответствует типу двигателя.

Рядные двигатели с одной парой клапанов на каждый цилиндр (по одному клапану впуска и выпуска) оснащаются одним распределительным валом. В рядных двигателях с двумя парами клапанов (по два клапана впуска и выпуска) устанавливают два распределительных вала.

В оппозитных и V-образных двигателях может быть установлен один вал (в развале), либо два в каждой головке блока цилиндров.

Устройство распределительного вала

Распределительный вал состоит из опорных шеек и кулачков одинакового профиля, а также может содержать элементы конструкции приводов других систем двигателя.

В процессе работы распределительный вал испытывает скручивающие и изгибающие нагрузки. На кулачках возникают значительные контактные напряжения, вызывающие их интенсивный износ. В опорных шейках присутствуют силы трения, которые тоже способствуют износу сопрягаемых поверхностей шейки и подшипника.

Для противодействия изгибающим моментам и обеспечения необходимой жесткости распределительного вала число опорных шеек должно быть равно числу коренных шеек коленчатого вала.

Распределительные валы изготавливают штамповкой или ковкой из малоуглеродистых или среднеуглеродистых сталей. Рабочие элементы валов (кулачки, эксцентрики, опорные шейки, зубчатые колеса) из малоуглеродистых сталей цементируются и закаливаются, а при изготовлении валов из среднеуглеродистой стали закаливаются токами высокой частоты на глубину 2…3 мм, после чего опорные шейки и кулачки шлифуют и полируют.

Подшипниками распределительных валов при нижнем расположении обычно служат стальные втулки, внутренняя поверхность которых заливается тем же антифрикционным сплавом, который используется для коренных и шатунных шеек коленчатого вала. Для облегчения установки вала в блок-картере диаметр опорных шеек, начиная с первой, уменьшают.

Для верхних распределительных валов в качестве подшипников часто используют разъемные втулки, которые обычно выполняются в опорных стойках, если они отлиты из алюминиевого сплава. Если стойки чугунные, то в них устанавливают антифрикционные вкладыши.

Распредвалы карбюраторных двигателей, как правило, имеют эксцентрики для привода бензиновых насосов.

На носках распределительного валов выполняются посадочные поверхности и каналы под сегментные шпонки для установки зубчатых колес или звездочек привода, которые крепятся гайками или болтами, вворачиваемыми в торец вала.

В распределительных валах могут возникать значительные осевые усилия, поскольку для их привода и привода механизмов и устройств различных систем двигателя чаще всего применяются косозубые зубчатые колеса. Для предотвращения осевого перемещения нижние распределительные валы фиксируются упорным фланцем (рис. 1, а), при этом зазор ∆ обеспечивается дистанционной шайбой 2 или с одной стороны буртиком подшипника, а с другой – регулировочным болтом 3 (рис. 1, б) или пружинным упором.

При верхнем расположении вала и съемных крышках подшипников фиксация осуществляется буртиком 5 (рис. 1, в), который опирается в торец подшипника.

Смазка распределительного вала

Смазочный материал к подшипникам при нижнем расположении вала подводится по каналам в перегородках картера. Промежуточные опорные шейки нередко имеют серповидные канавки, обеспечивающие пульсирующую подачу масла к деталям ГРМ, расположенным в головке блока цилиндров.

К подшипникам при верхнем расположении вала смазочный материал подводится через внутреннюю полость вала и отверстия в его опорных шейках и кулачках.

Смазывание привода масляного насоса и распределителя системы зажигания бензиновых двигателей с нижним распределительным валом осуществляют цилиндрические зубчатые колеса со спиральными зубьями.

Главная страница

Устройство автомобилей

• Экзаменационные билеты

для группы Т-21 (IV семестр)

для группы Т-31 (V семестр)

для группы Т-31 (VI семестр)

КГБПОУ «Каменский агротехнический техникум»

Источники: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/3_dvs_8_2/

Основной функцией распределительного вала (распредвала) является обеспечение открытия/закрытия впускных и выпускных клапанов, при помощи которых осуществляется подача ТВС (топливовоздушной смеси) и вывод образовавшихся газов. Распредвал является главной деталью ГРМ (газораспределительного механизма), принимающей участие в сложном процессе газообмена в автомобильном двигателе.

Современный ГРМ может оснащаться одним или двумя распредвалами. В механизме с одним валом сразу обслуживаются все клапаны впуска и выпуска (по 1 клапану впуска и выпуска на цилиндр). В механизме, оснащенном двумя валами, один распредвал запускает клапаны впуска, другой вал – клапаны выпуска (по 2 клапана впуска и выпуска на цилиндр).

Расположение газораспределительного механизма напрямую зависит от типа автомобильного двигателя. Различают ГРМ с верхним клапанным расположением (в цилиндровом блоке) и с нижним клапанным расположением (в головке цилиндрового блока).

Наиболее распространенным вариантом является верхнее расположение, благодаря чему возможно осуществить эффективную настройку и обслуживание распределительного вала.

Распределительный вал соединяется с коленвалом при помощи цепи или ремня, надетого на шкив распредвала и звездочку коленчатого вала. Вращательные движения вала в опорах обеспечивают специальные подшипники скольжения, благодаря этому вал воздействует на клапана, запускающие работу клапанов цилиндров. Этот процесс происходит в соответствии с фазами образования и распределения газов, а также рабочим циклом двигателя.

Установка фаз распределения газов происходит согласно установочным меткам, которые имеются на шестернях или шкиве. Правильная установка обеспечивает соблюдение последовательности наступления рабочих циклов двигателя.

Основной деталью распредвала являются кулачки. При этом количество кулачков, которыми оснащается распредвал, зависит от количества клапанов. Основное назначение кулачков – осуществление регулировки фаз процесса газообразования. В зависимости от типа конструкции ГРМ кулачки могут взаимодействовать с коромыслом или толкателем.

«Nockenwelle ani». Под лицензией Public domain с сайта Викисклада - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nockenwelle_ani.gif#mediaviewer/File:Nockenwelle_ani.gif

Кулачки устанавливаются между опорными шейками, по два на каждый цилиндр двигателя. Распредвалу во время работы приходится преодолевать сопротивление пружин клапанов, которые служат возвратным механизмом, приводя клапана в исходное (закрытое) положение.

На преодоление этих усилий расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают, как можно уменьшить потери мощности.

Для того чтобы уменьшить трение между толкателем и кулачком, толкатель может оснащаться специальным роликом.

Помимо этого, разработан специальный десмодромный механизм, в котором реализована беспружинная система.

Опоры распределительных валов оснащены крышками, при этом передняя крышка является общей. Она имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками валов.

Распредвал изготавливается одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.

Как уже было сказано выше, количество распредвалов соответствует типу двигателя.

В рядных двигателях с одной парой клапанов (по одному клапану впуска и выпуска) цилиндр оснащается только одним валом. В рядных двигателях с двумя парами клапанов установлено два вала.

В двигателях оппозитных и V-образных может быть установлен один вал (в развале), либо два в каждой головке блока цилиндров.

В настоящее время современные двигатели могут быть оснащены различными системами фаз газораспределения:

• VVT-i. В подобной технологии фазы регулируются поворотом распределительного вала по отношению к звездочке на приводе
• Valvetronic. Технология позволяет регулировать высоту подъема клапанов за счет смещения оси вращения коромысла
• VTEC. Данная технология предполагает регулирование фаз распределения газов за счет использования кулачков на регулируемом клапане

Итак, подытожим… распредвал, являясь основным звеном газораспределительного механизма, обеспечивает своевременное и точное открытие клапанов двигателя. Это обеспечивается точной подгонкой формы кулачков, которые надавливая на толкатели, заставляют клапана двигаться.

Источники: http://www.auto-infosite.ru/articles_raspredelitelnyj_val_dvigatelya.html

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Вал имеет впускные Г и выпускные Б кулачки, опорные шейки Л, шестерню Д для привода масляного насоса и распределителя системы зажигания и эксцентрик В для привода топливного насоса в карбюраторных двигателях.

Вал штампуют из стали; кулачки и шейки его подвергают термической обработке для получения повышенной износостойкости, после чего шлифуют. Кулачки изготовляют как одно целое с валом. Применяют также литые чугунные распределительные валы.

Для каждого цилиндра у четырехтактных двигателей имеются два кулачка: впускной и выпускной. Форма (профиль) кулачка обеспечивает плавный подъем и опускание клапана и соответствующую продолжительность его открытия. Одноименные кулачки располагают в рядном четырехцилиндровом двигателе под углом 90° (рис. 1, а), в шестицилиндровом — под углом 60° (рис. 1, б). Разноименные кулачки устанавливают под углом, величина которого зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагаются в принятом для двигателя порядке работы с учетом направления вращения вала. По длине вала впускные и выпускные кулачки чередуются в соответствии с расположением клапанов.

В V-образных двигателях расположение кулачков на общем для обеих секций блока распределительном валу зависит от чередования тактов в цилиндрах, угла развала и принятых фаз газораспределения. Распределительный вал У-образного восьмицилиндрового карбюраторного двигателя показан на рис. 1, в.

В двухтактных дизелях ( ЯАЗ -М204 и ЯАЗ -М206) для каждого цилиндра имеется по два выпускных кулачка, обращенных вершинами в одну сторону, и по одному кулачку, управляющему работой насос-форсунки.

При нижнем расположении распределительного вала его устанавливают в картере на опорах, представляющих собой отверстия в стенках и перегородках картера, в которые запрессованы стальные тонкостенные биметаллические или триметаллические втулки. Вал устанавливают иногда также в специальных вкладышах. Число опор распределительного вала для двигателей разных типов различно.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства двигателей ограничиваются упорным фланцем (рис. 2), закрепленным на блоке и расположенным с определенным зазором между торцом передней шейки вала и ступицы шестерни; зазор между опорным фланцем и торцом шейки вала устанавливают для двигателей разных марок в пределах 0,05— 0,2 мм; величина этого зазора определяется толщиной распорного кольца, закрепленного на валу между торцом шейки и ступицей шестерни. У двухтактных дизелей ЯМЗ осевые перемещения вала ограничиваются бронзовыми упорными шайбами, установленными по обеим сторонам переднего подшипника.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зубчатой или цепной передачи. При зубчатой передаче на конце коленчатого и распределительного валов закрепляют распределительные шестерни.

Для повышения бесшумности и плавности работы шестерни изготовляют с косыми зубьями; шестерню распределительного вала обычно делают из пластмассы — текстолита, а шестерню коленчатого вала — из стали.

При цепной передаче, обеспечивающей большую бесшумность работы (автомобили ЗИЛ -111), на конце коленчатого вала и на конце распределительного вала закрепляются звездочки, соединенные стальной гибкой бесшумной цепью. Зубья цепи входят в зацепление с зубьями звездочек.

Распределительные шестерни или звездочки при сборке устанавливают одну относительно другой по меткам, имеющимся на их зубьях.

На новых моделях двигателей получает применение верхнее расположение распределительного вала (на головке блока). Привод вала осуществляется цепной передачей (автомобиль «Москвич-412»).

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси (или воздуха) и выпуск отработавших газов.

Двигатели могут иметь нижнее расположение клапанов ( ГАЗ -52, ЗИЛ -157К, ЗИЛ -1Э0К), при котором клапаны размещены в блоке цилиндров, и верхнее ( ЗМЗ -24, 3M3-S3, ЗИЛ -130, ЯМЗ -740 и др.), когда они расположены в головке цилиндров.

При нижнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается клапану или через толкатель. Клапан перемещается в направляющей втулке, запрессованной в блок цилиндров. Закрытие клапана осуществляется пружиной, упирающейся в блок и шайбу, закрепленную двумя сухариками на конце стержня клапана.

При верхнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается толкателю, штанге, коромыслу и клапану. Преимущественно применяется верхнее расположение клапанов, так как такая конструкция позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, уменьшает потери тепла с охлаждающей жидкостью и упрощает регулировку клапанных зазоров.

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна.

При сборке распределительный вал вставляют в отверстие торца картера двигателя, поэтому диаметры опорных шеек последовательно уменьшаются, начиная с передней шейки. Количество опорных шеек обычно равно количеству коренных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изготовляют из стали, бронзы ( ЯМЗ -740) или из металлокерамики.

Внутреннюю поверхность стальных втулок заливают слоем баббита или сплава СОС -6-6.

На распределительном валу расположены кулачки, воздействующие на толкатели; шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя; эксцентрик привода топливного насоса. Кулачков имеется по два на каждый цилиндр. Углы их взаимного расположения зависят для одноименных кулачков — от числа цилиндров и чередования рабочих ходов в разных цилиндрах, для разноименных — от фаз газораспределения. Кулачки и шейки стальных распределительных валов подвергают закалке токами высокой частоты, а чугунных — отбеливанию. Кулачкам при шлифовании придают небольшую конусность, что в сочетании со сферической формой торца толкателей обеспечивает поворот толкателя во время работы.

Между шестерней распределительного вала и передней опорной шейкой установлены распорная шайба и упорный фланец, который привертывается болтами к блоку цилиндров и удерживает вал от осевых перемещений.

Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала. В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За этот период впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открываться один раз, а следовательно, распределительный вал должен повернуться на один оборот. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на переднем конце коленчатого вала. Шестерня коленчатого вала стальная, шестерня на распределительном валу чугунная ( ЗИЛ -130) или текстолитовая ( ЗМЗ -24, 3M3-53). Зубья у шестерен косые.

Распределительные шестерни двигателя ЯМЗ -740 расположены на заднем торце блока цилиндров.

Распределительные шестерни входят в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов. Это достигается совмещением меток на зубе одной шестерни и впадине между зубьями другой шестерни.

В высокооборотных двигателях («Москвич-412», ВАЗ -2101 «Жигули») распределительный вал располагается в головке цилиндров и его кулачки воздействуют непосредственно на коромысла, которые, поворачиваясь на осях, открывают клапаны. В таком клапанном механизме нет толкателей и штанг, упрощается отливка блока цилиндров, снижается шум при работе.

Ведомая звездочка распределительного вала приводится во вращение втулочно-роликовой цепью от ведущей звездочки коленчатого вала. Устройство для натяжения цепи имеет звездочку и рычаг.

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Остались вопросы по теме:

"Распределительный вал и его привод"

© 2007-2017 Строй-Техника.Ру - информационная система по строительной технике.

Источники: http://stroy-technics.ru/article/raspredelitelnyi-val-i-ego-privod