Загальний розділ

1. Загальний розділ

1.1 Опис деталі та умов її роботи

Без процесу газообміну робота двигуна внутрішнього згорання неможлива. Залежно від порядку роботи циліндрів двигуна в строго певні моменти часу повинні відкриватися впускні клапани, пропускаючи всередину циліндрів горючу суміш або повітря, якщо наш мотор - дизель або з безпосереднім уприскуванням бензину.

Далі впускний клапан зобов'язаний закритися, щоб в умовах повної герметичності в циліндрі відбулося згорання. Потім з циліндра необхідно видалити відпрацьовані гази, а для цього знову-таки в певний момент часу потрібно відкрити випускний клапан. Нарешті, коли відпрацьовані гази "вилетіли в трубу", треба повернути випускний клапан в закрите положення. І так по кругу, поки двигун не буде заглушений.

Фази, зони, сектора

Моменти відкриття і закриття клапанів, виражені в градусах кута повороту колінчастого валу, називаються фазами газорозподілу. Однак управляє здійсненням фаз газорозподілу зовсім не колінчастий, а розподільний вал.

При цьому взаємне кутове розташування кулачків на распредвали залежить від порядку роботи циліндрів і загальної діаграми фаз газорозподілу двигуна. А ось виконання фаз газорозподілу кожним окремо взятим клапаном забезпечується геометричним профілем кулачка.Існує також прямий взаємозв'язок між профілем, висотою і швидкістю підйому клапана над сідлом, від яких залежить величина прохідного перерізу відповідного отвори в голівці циліндрів і обсяг потоку свіжого заряду і відпрацьованих газів.

У перерізі кулачок нагадує грушу.Є округлий потилицю і загострена край. Але наука виділяє на профілі кулачка чотири основні зони. Перша - той самий округлий потилицю, який називається сектором відпочинку. Що робить клапан, коли проти його штовхача проходить сектор відпочинку кулачка?Зрозуміло, "відпочиває", а саме: закритий і охолоджується, віддаючи голівці циліндрів тепло через притулену до сідла тарілку. Особливо важлива тривалість відпочинку для випускних клапанів, тарілки яких омиваються розпеченими відпрацьованими газами.

Наступна зона на кулачку - сектор прискорення.Від його профілю залежить, як швидко клапан піднімається. Чим швидше це відбувається, наприклад з впускним клапаном, тим краще для наповнення циліндра свіжим зарядом. Чи означає це ж, що, змінюючи профіль сектора прискорення впускного клапана, можна впливати на показники потужності двигуна показники, ніж, до речі, і користуються при проектуванні так звані спортивні розпредвалів. Однак позичково зі швидкістю підйому клапана на кулачок наростають навантаження від вужчому клапанної пружини. А навантаження ці, треба сказати, чималі - 2000 Н / кв. мм і вище. Тому профіль сектора прискорення - це завжди компроміс між бажанням отримати більше потужності і необхідністю не нашкодити довговічності.

Третя зона називається вершиною. Коли кулачок працює вершиною, клапан відкритий повністю. Ось тільки довго тримати його в такому положенні небажано. Клапан повинен ще встигнути закритися в термін, і необхідно, щоб посадка тарілки клапана в сідло була м'якою. Багаторазово ж повторювані удари ведуть до появи мікротріщин на фаску клапана і сідлі. Та й сили, що діють на кулачок з боку штовхача, в зоні вершини стають максимальними. Тому форма вершини кулачка, втім, як і зони посадки - останньої з чотирьох частин профілю, також є результатом деякого компромісу з довговічністю.

Поєднання компромісів - кулачок з профілем, що забезпечує найбільшу пропускну здатність клапана при найменших з можливих прискорень його підйому і посадки. Розподільні вали з такими кулачками, званими ненаголошених, використовуються в більшості автомобільних двигунів. Щоправда, в дійсності кулачок працює без ударів, тільки коли його поверхню постійно ковзає, не відриваючись від поверхні штовхача.

Як зношуються кулачки

Оскільки за умовами роботи чотиритактного двигуна потрібно, щоб за кожні два оберти колінчастого вала клапани тільки один раз відкривалися і закривалися, розподільчий вал кінематично пов'язаний з колінвалом так, що обертається з частотою в два рази меншою, ніж частота обертання колінвала.З точки зору зменшення зношування це добре.

Тим не менше зношування кулачків залишається основною причиною виходу розподілвалів з ладу. Сприяють ж зносу збільшені контактні напруги, які доводиться випробовувати кулачки.Але з якого дива величина контактних напруг може виявитися вище розрахункової?

Згадаймо, що в клапанному механізмі існує так званий теплової зазор. Він покликаний компенсувати подовження стрижня клапана через нагрівання. Якщо тепловий зазор давно не регулювався і тому великий, то між сектором відпочинку кулачка і штовхачем відсутній контакт, через що при подальшому обертанні кулачок не плавно натискає на штовхач, а з силою б'є по ньому боковою поверхнею. Зовнішній прояв таких повторюваних ударів - характерний шум, що виникатиме з-під клапанної кришки. Ділянка переходу сектора відпочинку в сектор прискорення - другий після вершини з найбільш уразливих на кулачку.При збільшеному тепловому зазорі перші мікроразрушенія на кулачку можуть з'явитися в цьому місці, а потім процес прогресує.

Гідрокомпенсатори теплових зазорів, що представляють собою, по суті, два поршенька, розсовуємо тиском масла, вирішують цю проблему, але тільки до тих пір, поки самі залишаються справними. А підклинює гидротолкателі можуть при засміченні системи змащення й наявності в олії сторонніх включень. При заклинюванні гідроштовхачем найбільше дістається вершині кулачки.