Что такое коромысло в двигателе?

Рокер (коромысло) клапана

Рокер (рычаг привода клапана) — конструктивный элемент механизма привода клапанов. Встречается также название роликовый рычаг или коромысло. Задачей рокера становится передача усилия от кулачка распредвала на шток (стержень) клапана при верхнем расположении распредвала. Данное решение в устройстве привода клапанов обеспечивает ГРМ меньшую массу и снижает трение.

Коромысло (рокер клапана) принимает на себя поступательное движение штанги толкателя и передает это движение на шток клапана. Начальное усилие передается от кулачка распределительного вала. Рокеры находятся в верхней части ГБЦ. В центральную часть рокера впрессована ось, положение которой зафиксировано при помощи двух опорных штифтов коромысла. Опорные штифты вставлены в специальные стойки, которые в отдельных вариантах конструкции изготовлены в корпусе головки блока цилиндров.

Коромысло с одной стороны опирается на шток клапана, а с другой может опираться на гидрокомпенсатор. Некоторые конструкции механизма привода клапанов предусматривают то, что рокер опирается на специальную шаровую опору. Место контакта рокера и кулачка распределительного выполняется в виде ролика.

Коромысла клапанов в современных двигателях постепенно исключаются из устройства ГРМ благодаря активному применению конструкции с верхним расположением распределительного вала. Главной целью использования рокеров сегодня становится задача по уменьшению габаритов мотора. Это может быть необходимо для размещения ДВС в подкапотном пространстве малогабаритного автомобиля.

Рокер является рычагом, который имеет два «плеча» (двухплечевой рычаг). Коромысло клапана изготавливают при помощи формовки стали, методом литья или ковки. Последний вариант является более предпочтительным, так как кованые элементы имеют повышенную прочность. Кованые рокеры устанавливаются на мощные силовые агрегаты.

Гидрокомпенсатор (гидротолкатель) представляет собой цилиндр, который имеет в основе поршень с пружиной, обратный клапан и специальные каналы для реализации подвода моторного масла из системы смазки ДВС. Если гидравлический компенсатор расположен на толкателе клапана, такое устройство называется гидравлический толкатель (гидротолкатель).

Дополнительно в коротком плече имеется отверстие, которое обеспечивает доступ моторному маслу для смазки элементов. Для предотвращения перемещения рокера по оси коромысло удерживается при помощи спиральной пружины. Коромысло работает по следующему принципу, когда кулачок распредвала оказывает усилие на короткое плечо рокера, тем самым происходит подъем. Длинное плечо опускается вниз, осуществляя нажатие на шток клапана. Дополнительными элементами в конструкции рокера являются втулки для снижения трения.

В процессе работы боек рокера, подшипники и само коромысло подвержены механическим и тепловым нагрузкам, что приводит к износу и повреждениям. Коромысло может разламываться, что означает прекращение работы клапана. Если рокер сломался, тогда неисправность проявляется в виде характерного стука в ГБЦ и снижения отдачи от ДВС на различных режимах работы.

Назначение газораспределительного механизма. Составные элементы ГРМ на четырехтактном поршневом двигателе, отличительные особенности конструкции механизма.

Для чего необходимо регулировать тепловой зазор клапанов, ручная и автоматическая подстройка. Особенности эксплуатации двигателя с гидрокомпенсаторами.

Для чего и когда нужно регулировать клапана. Самостоятельная регулировка зазоров клапанного механизма при помощи щупа и регулировочных шайб. Рекомендации.

Назначение гидрокомпенсатора. Виды, устройство гидрокомпенсаторов, принципы работы и основные неисправности.

Назначение клапана ГРМ. Впускной и выпускной клапаны, устройство и особенности детали. Схемы компоновки и привод клапанов двигателя внутреннего сгорания.

Что такое рассухариватель клапанов и для чего он нужен. Существующие готовые разновидности специнструмента. Как сделать рассухариватель клапанов самому.

Классификация, устройство и принцип работы грм двигателя

Случается, что при ремонте автомобиля необходима замена или ремонт рокера. Очень многие, встретившись с этой проблемой впервые, не знают, что это значит. Рокеры (или, как их еще называют, коромысла клапанов) – это механизм, который используется для передачи энергии кулачка распределительного вала на стержень впускного клапана. Коромысла клапанов являются частью деталей газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя авто «классической» структуры. Сейчас рокеры в двигателях встречаются достаточно редко.

Причиной этого является тот факт, что современные двигатели полностью перешли к верхнему расположению распредвала. И, как правило, основной причиной использования рокеров в современных двигателях является желание уменьшить размеры последнего. Причин для принятия такого решения может быть несколько, но первое место занимает необходимость поместить двигатель внутреннего сгорания (ДВС) под капотом малогабаритного авто.

Устройство рокеров.

Рокеры расположены на оси, которая крепится на 4-х стойках на ГБЦ (головка блока цилиндров). Каждый рокер расположен на отдельной оси и прикреплен к поверхности головки одним болтом, а положение оси рокеров, в свою очередь, фиксируется двумя штифтами, впрессованными в стойку. Стойка изготовлена как одно целое с осью рокеров.

Рокер является рычагом с двумя «плечами», и изготавливают его с помощью формовки стали, используя технологию ковки либо литья. Если выбирать, то метод ковки намного лучше, ведь кованые детали несравнимо прочнее. Оба «плеча» рокера имеют Т-образное сечение.

Традиционно выделяют длинное и короткое плечо коромысла. На конце длинного плеча расположена закаленная цилиндрическая плоскость – боёк рокера. Бойком коромысло упирается в торцевой конец штока клапана.

На конце короткого плеча находится болт, при помощи которого регулируется глубина зазора между самим клапаном и рычагом привода клапана. В случае, когда имеется , регулировка такого зазора происходит автоматически. При этом значительно снижается шум, а работа ГРМ становится более плавной и мягкой. Также в коротком плече есть специальное отверстие, с помощью которого обеспечивается доступ моторного масла для смазки деталей.


Коромысло сдерживается с помощью спиральной пружины. Нужно это для того, чтобы предотвратить перемещение рокера по оси. Сама ось, которая служит для крепления рокеров – полая, а внешняя сторона оси закалена, что способствует увеличению износостойкости.

Принцип работы коромысла клапанов.

Принцип работы коромысла состоит в следующем:
когда кулачок распределительного вала оказывает давление на короткое плечо – происходит подъем.
Длинное плечо опускается, при этом происходит нажатие на шток клапана. Вспомогательными элементами в строении рокера являются втулки, которые снижают трение.

Распространенные поломки.

Так как во время работы боёк рокера и само коромысло подвергаются различным тепловым и механическим нагрузкам, то это, в свою очередь, приводит к их повреждению и износу.


Если вы замечаете, что снижается отдача от ДВС в разных режимах работы, или же слышите характерное постукивание в головке блока цилиндров, то это значит, что рокер сломался. Также очень часто разламывается само коромысло, а это значит, что вышел из строя клапан. Внешние признаки разлома рокера точно такие же, как и при неисправности любой детали ГРМ.

Вопреки общественному мнению, не все рокеры пьяницы и дебоширы. Многие занимаются серьезными делами и лишь изредка любят покуролесить. История тянется с начала 50-х годов и все, как это не странно, пришло от мотоциклов. Слово рокер для многих являлось оскорблением, ругательством, но затем люди стали сами себя так называть и все это превратилось в целую субкультуру. Появление первых групп рокеров вызвало настоящую эпидемию подражательства, чему помогли некоторые кинофильмы, прошедшие в конце 60 — х годов в Европе и Америке. Рокеры никогда небыли многочисленны. Даже в те времена к их объединениям среди 16 — 17 летних подростков принадлежало менее 1 процента популяции. Как правило, в больших городах насчитывается несколько десятков рокеров и лишь в сверхкрупных городах их число может достигать несколько тысяч. Вопрос «что такое рокер» отнюдь не прост, а от решения его во многом зависят методы знакомства с рокерами. Что же делает человека рокером — мотоцикл, скорость, нарушение правил, умение разбираться в технике, или просто кожаная куртка?! Можно попытаться ответить на этот вопрос, подбирая аналогии. Перечень этих аналогий, впрочем, уровень этих аналогий, впрочем, нелепо крайней мере любитель рисковать своей жизнью, водитель-лихачь, просто хулиган…

Слово рокеры, изначально, служило для определения британской молодежи в Британии в шестидесятых годах прошлого века, которая позволяла себе весьма непочтительно рассекать по дорогам на мотоциклах.

Рокеры появились как субкультура в пятидесятых – начале шестидесятых годов в эпоху рок-н-ролла, представителями музыки и стиля которой стали Чак Бэрри, ранний Элвис Прэсли, Джин Винсент и другие. Однако первых рокеров объединял только один принцип – манера езды на мотоцикле, а уж потом появилось такое понятие как стиль. Излюбленными местами рокеров стали автомагистрали и придорожные кафе. Они игнорировали посиделки в дорогих английских пабах. Это и понятно – лучше потратиться на бензин, чем платить лишний фунт за порцию другую пива. Хотя субкультура рокеров и не отвергала алкоголя, многим это было, скажем, даже по душе.Чаще всего, это были выходцы из неблагополучных семей, обделенных государством. Одежда рокеров имела нетипичный вид (для того времени): кожаная куртка со всевозможными значками и надписями, торба (рюкзак из грубой ткани, затягивающийся, как мешок, веревкой сверху), поношенные тертые джинсы. В среде рокеров как тогда, так и теперь подчеркивается мужественность, которая тогда ассоциировалась с громким голосом, нецензурной речью и грубой манерой поведения. Особое значение рокеры придавали мотоциклам и вождению. Крутейшими считались те, у кого подороже мотоцикл и у кого больше стаж вождения. Отсюда следует еще одна субкультура — байкеры. Клубы, бары и пивные — считались излюбленными местами отдыха рокеров. Рокеры весьма предвзято относились к тем субкультурам, которые не принимали подобный образ жизни.

Читайте также  Гидроудар двигателя что это такое?

Время не стоит на месте

В нашу эпоху электронной музыки сложно представить, что такое «бум» на рок-музыку, но он был. Настоящий прорыв в рок-музыке совершили The Beatles. Уже в ранние годы они представляли собой принципиально новое явление в мировой музыке, и в рок-музыке в частности. В них соединялись необычайная музыкальная плодотворность и принципиально новый имидж.

The Rolling Stones навеки вписали свое имя в историю рок-музыки. Их имидж был значительно более агрессивным, «грязным», чем у The Beatles. Звучание и проблемы, поднимаемые в песнях, также демонстрировали новый подход к музыке.

А как же менялись рокеры? Нет, стиль их одежды вот уже более 40 лет остается примерно неизменным. Это черные джинсы, заправленные в высокие ботинки, кожаная куртка с кривой молнией (косуха), длинные волосы, а на голове часто бандана. Конечно, говорить, что все рокеры выглядят именно так – неправильно. Есть масса вариаций одежды. Например, те, которым за 25 лет, занимаются серьезной работой, как правило, миролюбивы, хотя иногда могут похулиганить вместе с теми, кто моложе. Часто такие люди вообще ходят в классических костюмах, но разбираются в музыке лучше любого рокера.

Другая сторона рокерской культуры – злоупотребление алкоголем, наркотиками, сигаретами.

Именно рокерской культуре свойственна пропаганда отхода от несовершенного мира. Эта культура выстроена на философских способах мировосприятия, что можно явно увидеть в текстах песен (кстати, их идеологическая окраска может колебаться от довольно безобидной до призывающей к конкретным действиям). В идеале, рокер – это начитанный человек, который разбирается в общественной ситуации, умеет самостоятельно мыслить и делать выводы, которые и излагает в соответствующих текстах, положенных на музыку.

Многие из них убежденны, что «риск — благородное дело»,риск,граничащий порой с безумием, является символом и воплощением мужественности,красоты,силы.Именно «риск ради риска» — без всякой видимой причины.Рокер — любитель риска,котрый для него превращается из инструментального мотива в самоцель.Общаясь с рокером вам не раз придется выслушивать восторженный рассказ о том, что дает бешенная скорость,- как это «здорово»,»клева»,»красиво»,»какой кайф». При этом некоторые рокеры не прочь подать себя в роли спортсменов — гонщиков, а то и «испытателей».

Каких только способов ни существует у них, чтобы заставить мотоцикл двигаться еще быстрей — на пределе его технических возможностей. Как,в частности,сказал в интервью журналистам один западный рокер:»Люблю тот звук,который получается,когда делаешь 180 км/час.На такой скорости я просто чувствую, что у меня пересыхает во рту. Пересыхают губы, глаза становятся красными и начинают слезится.Я бы хотел умереть так, пытаясь ехать быстрее воздуха, просто потому, что это здорово!»

Современность

Сейчас у нас в стране нет никаких ограничений и каждый человек может позволить себе играть рок-музыку, что называется, не отходя от кассы. Достать косуху сейчас не проблема. Но беда в том, что «бум» на эту музыку давно прошел. Сейчас совсем немного молодых людей интересуются подобной музыкой. Тем не менее, они есть и термин «рок будет жить вечно» пока не разрушен.

Кто такие рокеры? Фото их много, но суть понятия все равно остается тайной для большинства людей. Изначально это слово употреблялось для обозначения молодежного течения в США в пятидесятых годах ХХ столетия. Характерными атрибутами этих ребят была своеобразная одежда темных тонов и, конечно же, мотоциклы — байки.

Эти люди позволяли себе «рассекать» на них по улицам к ужасу прохожих. Они изначально противопоставляли себя моде, популярным коммерческим течениям и своим же ровесникам, которые предпочитали для перемещения по городу скутера. Именно это объединяло рокеров изначально, и только по прошествии некоторого времени появилось музыкальное направление — рок. Представителями были ранний Пресли, Чак Берри, Джейн Винсент и другие. Изначально рокеры были как бы вне моды, вне общепринятых стандартов и формата. В первую очередь это выражалось в быстрой езде на мотоциклах — около 160 км/час. Легко представить себе ужас достопочтенных и степенных жителей городов и пригородов.

Словарь Ушакова

коромысло, коромысла, ср.

Род деревянной дуги с зарубками или крючками на концах для переноски ведер.

Устройство автомобилей

Детали механизма газораспределения

Толкатели

Усилия от кулачков распределительного вала передается непосредственно клапанам или штангам через толкатели, которые воспринимают боковые нагрузки от кулачков и разгружают детали ГРМ. При работе толкатели клапанов следуют по контуру или профилю кулачков распределительного вала, тем самым обеспечивая преобразование вращения кулачка в возвратно-поступательное движение клапанного механизма.
Боковая поверхность толкателя изнашивается из-за трения в направляющих, а торцевые поверхности – под действием контактных напряжений, создаваемых кулачком распределительного вала и наконечником штанги либо пяткой стержня клапана.

Для обеспечения подвижного контакта со штангой в толкателях выполняется сферическое гнездо радиусом r1 на 0,2…0,3 мм больше радиуса головки штанги r2 (рис. 1, г).

В зависимости от схемы привода применяют толкатели различных конструкций. Наибольшее распространение получили грибковые толкатели с плоской или сферической опорной поверхностью; цилиндрические толкатели со сферической или роликовой опорной поверхностью; рычажные выпуклые или роликовые толкатели.

Для обеспечения равномерного изнашивания опорной поверхности толкателя обеспечивают его вращение вокруг своей оси путем смещения продольной оси толкателя относительно оси симметрии кулачка (рис. 1, б). С этой же целью опорная поверхность толкателя выполняется сферической, а опорная поверхность кулачка – концентрической с углом наклона образующей к оси вала 7’…15′.

Толкатели старых конструкций, в большинстве своем, имеют плоскую или выпуклую контактную поверхность, по которой скользит кулачок. Однако, в ряде конструкций толкателей используется ролик, перекатывающийся по поверхности кулачка (рис. 1, д). Роликовые толкатели используют в двигателях главным образом для снижения потерь на трение в клапанном механизме (эффект от снижения потерь достигает 8%). Снижение затрат на трение увеличивает экономичность двигателей и оправдывает повышение стоимости производства толкателей такой конструкции.

Роликовый цилиндрический толкатель обеспечивает меньшее изнашивание кулачка распределительного вала, чем грибковый или цилиндрический толкатель со сферической опорной поверхностью. Однако изнашивание боковых поверхностей роликового толкателя больше, так как такой толкатель не может вращаться вокруг своей оси, и боковые нагрузки всегда воспринимаются одними и теми же сопрягаемыми поверхностями.

Для предотвращения от поворачивания вокруг оси роликовые толкатели должны быть закреплены с помощью специальных держателей, удерживающих ролики в одной плоскости с кулачками распределительного вала. При поломке держателя роликовый толкатель получает свободу вращения вокруг своей оси, при этом разрушается как сам толкатель, так и распределительный вал.

Рычажные толкатели (рис. 1, ж), установленные на одной общей оси, не имеют направляющих, и, следовательно, трение скольжения в них отсутствует.

Общим недостатком роликовых толкателей является сложность конструкции и большая масса подвижных деталей, которая у рычажно-выпуклого толкателя несколько меньше.

Цилиндрические толкатели устанавливаются в направляющих, которые выполняются обычно в блок-картере.

Наличие зазоров в механизме газораспределения приводит к ударам движущихся деталей и ускорению их изнашивания.
Для устранения этого недостатка могут применяться так называемые гидравлические толкатели (гидрокомпенсаторы) (рис. 1, з), работающие без зазора.
Принцип действия конструкции, показанной на рисунке, заключается в следующем: штанга привода клапана упирается в головку 2 плунжера 3, расположенного внутри корпуса толкателя. Плунжер постоянно прижат пружиной 5 к штанге, а его внутренняя полость сообщается с масляной магистралью, и при открытом пластинчатом клапане 4 давление в ней равно давлению в масляной магистрали, которое создается насосом смазочной системы двигателя.

В начале подъема толкателя давление под плунжером резко увеличивается, что вызывает закрытие клапана 4, и усилие передается на штангу. Такие толкатели требуют для работы только чистое масло с высоким индексом вязкости.

Для изготовления толкателей используются специальные чугуны и стали. В чугунных толкателях опорная поверхность отбеливается, в стальных ее закаливают токами высокой частоты, наплавляют легированным отбеленным чугуном. Боковые и внутренние поверхности толкателей цементируют и закаливают. Ролики в роликовых и качающихся рычажных толкателях выполняются из шарикоподшипниковой стали, а втулки роликов – из бронзы.

При замене распределительного вала толкатели желательно поменять на новые. Если предполагается повторно использовать толкатели, бывшие в употреблении, то, вынимая их из двигателя, нужно обязательно помечать, из каких направляющих они вынимаются и после ремонта устанавливать их в те же направляющие. Такие (бывшие в употреблении) толкатели должны быть тщательно очищены и осмотрены; в случае обнаружения выработки на роликах или (в зависимости от конструкции) вогнутости на поверхности днища — толкатель полежит замене.

Штанги

Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам. Штанга должна иметь достаточную жесткость, устойчивость на продольный изгиб, небольшую массу и износоустойчивость рабочих поверхностей.

Для снижения массы стержни штанг чаще всего выполняют трубчатыми. В верхний и нижний концы стержней вставляют наконечники. Как правило, на нижнем наконечнике имеется сферическая головка, а на верхнем – сферическая головка или сферическое гнездо.
Верхний конец штанги, которым она упирается в клапанное коромысло придается сферическая форма, если в клапанном коромысле не предусмотрен регулировочный винт в точке контакта со штангой. Если же винт стоит, то в торце штанги делается лунка под шарообразную головку регулировочного винта, стоящего в клапанном коромысле.

Читайте также  Как повысить мощность дизельного двигателя?

Стержни штанг изготовляют из малоуглеродистой стали или алюминиевого сплава. Опорные поверхности наконечника подвергаются термической обработке и шлифуются. В некоторых двигателях для подачи масла от толкателей к коромыслам в наконечниках имеются осевые каналы.

Поскольку наиболее частой неисправностью штанги является продольный изгиб, при ремонте двигателя все штанги обязательно проверяют на прямолинейность, катая их по плоской поверхности либо вращая вокруг оси в специальном станке.

Коромысла клапанов и ось коромысла

Коромысло служит для передачи усилия от штанги (кулачка при верхнем распределительном вале) к стержню клапана.
В дизельных двигателях встречается, так называемое, форсуночное коромысло, которое служит не только для преобразования движения штанги толкателя в движение стержня клапана, но и для сжатия насос-форсунки. Кроме того, коромысло предназначено для уменьшения хода толкателя при сохранении необходимой высоты подъема клапана или хода сжатия насос-форсунки.

Коромысло представляет собой неравноплечий рычаг (рис. 4, д, е, ж), качающийся вокруг неподвижной оси (ось коромысел). Для уменьшения высоты подъема толкателей и штанг и уменьшения инерционных нагрузок на эти детали, плечи коромысла выполняются неодинаковыми. Передаточное число коромысла (соотношение между плечом стержня клапана и плечом штанги) составляет примерно 1,5:1. В этом случае высота подъема клапана в полтора раза превышает высоту подъема штанги толкателя клапана.
При таком передаточном числе клапанное коромысло получается достаточно компактным, что позволяет сократить габариты двигателя. Это также приводит к снижению скорости относительного скольжения вершины кулачка по торцу толкателя клапана.

Для регулировки теплового зазора в газораспределительном механизме в один конец коромысла, обычно обращенный к штанге, ввертывается регулировочный винт 3 с контргайкой.
В зависимости от типа наконечника штанги головка винта может быть сферической или с внутренней сферической поверхностью. Сферическая часть головки винта закаливается, цементируется и шлифуется. В теле винта высверливаются осевой и радиальный каналы для подвода смазочного материала к трущимся поверхностям штанги и винта от оси коромысла и наоборот, от штанги к втулке оси коромысла. Иногда в длинном плече коромысла выполняют канал для подвода масла к торцу стержня клапан. Носок коромысла, опирающийся на стержень клапана, тоже подвергается термической обработке.

Для уменьшения силы трения, возникающей при воздействии и проскальзывании носка коромысла по стержню клапана, головку клапанов выполняют сферической. Иногда в носок коромысла ввертывают винт 4 (см. рис. 4, е), в сферическое гнездо которого завальцовывают шарик 5 со срезанным сегментом.

Оси коромысла устанавливаются на бронзовых втулках. При установке на общих осях внутренние коромысла удерживаются от продольных перемещений спиральными пружинами, надеваемыми на ось, а коромысла на концах оси – пластинчатыми или пружинными кольцами, плоскими шайбами и шплинтами.

Оси коромысел перемещаются в специальных кронштейнах, которые крепятся к головке блока цилиндров болтами.

Смазка шарниров коромысел, установленных на оси, поступает по маслопроводным каналам, проходящим из блока цилиндров через головку блока цилиндров и полую ось к клапанным коромыслам.

Как правило, коромысла изготавливаются штамповкой из среднеуглеродистых сталей 40Х, 45, 45Л. Иногда для изготовления коромысел используют ковкие чугуны. В некоторых импортных дизельных моторах (Cummins, Komatsu, CAT, Detroit Diesel, Perkins, Deutz) используются кованые коромысла. Такие коромысла отличаются высокой прочностью, но их производство обходится дорого.

В быстроходных двигателях могут применяться облегченные коромысла, которые штампуются из листовой стали. Они качаются на сферической или полусферической опоре, закрепленной на стойке 6 (см. рис. 4, ж), которая запрессована в головку блока цилиндров. Коромысла в виде рычагов приводятся в движение непосредственно от распределительного вала, который воздействует на их плоские (рис. 4, б) либо сферические (рис. 4, в, г) рабочие поверхности.
Рычаги с плоскими рабочими поверхностями устанавливаются на оси, а со сферическими – на опорах и фиксируются на сферической опоре специальной пружиной. Смазываются такие рычаги через отверстие в кулачках распределительного вала. Особенность смазывания облегченного коромысла (рис 4, ж) заключается в том, что масло подводится к рабочим поверхностям коромысла из масляного канала 7 по осевому и радиальному отверстиям в стойке 6.

При осуществлении ремонта двигателя, связанного с демонтажем коромысел, их необходимо тщательно прочищать и осматривать на следы износа и повреждений; при необходимости неисправные коромысла следует заменять на работоспособные.
Если коромысла не имеют следов износа и повреждений, после очистки их можно повторно установить в двигатель.

Газораспределительный механизм двигателя

Случается, что при ремонте автомобиля необходима замена или ремонт рокера. Очень многие, встретившись с этой проблемой впервые, не знают, что это значит.Рокеры (или, как их еще называют, коромысла клапанов) – это механизм, который используется для передачи энергии кулачка распределительного вала на стержень впускного клапана.Коромысла клапанов являются частью деталей газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя авто «классической» структуры. Сейчас рокеры в двигателях встречаются достаточно редко.

  • Устройство рокеров.
  • Принцип работы коромысла клапанов.
  • Распространенные поломки.

Причиной этого является тот факт, что современные двигатели полностью перешли к верхнему расположению распредвала. И, как правило, основной причиной использования рокеров в современных двигателях является желание уменьшить размеры последнего. Причин для принятия такого решения может быть несколько, но первое место занимает необходимость поместить двигатель внутреннего сгорания (ДВС) под капотом малогабаритного авто.

Устройство рокеров.

Рокеры расположены на оси, которая крепится на 4-х стойках на ГБЦ (головка блока цилиндров). Каждый рокер расположен на отдельной оси и прикреплен к поверхности головки одним болтом, а положение оси рокеров, в свою очередь, фиксируется двумя штифтами, впрессованными в стойку. Стойка изготовлена как одно целое с осью рокеров.

Рокер является рычагом с двумя «плечами», и изготавливают его с помощью формовки стали, используя технологию ковки либо литья. Если выбирать, то метод ковки намного лучше, ведь кованые детали несравнимо прочнее. Оба «плеча» рокера имеют Т-образное сечение.

Традиционно выделяют длинное и короткое плечо коромысла. На конце длинного плеча расположена закаленная цилиндрическая плоскость – боёк рокера. Бойком коромысло упирается в торцевой конец штока клапана.

На конце короткого плеча находится болт, при помощи которого регулируется глубина зазора между самим клапаном и рычагом привода клапана. В случае, когда имеется гидрокомпенсатор, регулировка такого зазора происходит автоматически. При этом значительно снижается шум, а работа ГРМ становится более плавной и мягкой. Также в коротком плече есть специальное отверстие, с помощью которого обеспечивается доступ моторного масла для смазки деталей.

Коромысло сдерживается с помощью спиральной пружины. Нужно это для того, чтобы предотвратить перемещение рокера по оси. Сама ось, которая служит для крепления рокеров – полая, а внешняя сторона оси закалена, что способствует увеличению износостойкости.

Принцип работы коромысла клапанов.

Принцип работы коромысла состоит в следующем: когда кулачок распределительного вала оказывает давление на короткое плечо – происходит подъем. Длинное плечо опускается, при этом происходит нажатие на шток клапана. Вспомогательными элементами в строении рокера являются втулки, которые снижают трение.

Распространенные поломки.

Так как во время работы боёк рокера и само коромысло подвергаются различным тепловым и механическим нагрузкам, то это, в свою очередь, приводит к их повреждению и износу.

Если вы замечаете, что снижается отдача от ДВС в разных режимах работы, или же слышите характерное постукивание в головке блока цилиндров, то это значит, что рокер сломался. Также очень часто разламывается само коромысло, а это значит, что вышел из строя клапан. Внешние признаки разлома рокера точно такие же, как и при неисправности любой детали ГРМ.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Что такое газораспределительный механизм (ГРМ)?

Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

  • клапанный
  • золотниковый

Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.

Назначение и принцип действия ГРМ

Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначается для своевременной подачи воздушно-топливной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска оттуда отработанных газов. Работа механизма осуществляется за счет своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

Рабочий процесс ГРМ основывается на синхронном движении распределительного и коленчатого вала, что обуславливает открытие и закрытие клапанов в нужный момент моторного цикла. Во время вращательного движения распредвала, кулачки надавливают на рычаги, а те на стержни клапанов, открывая их. Следующий поворот распредвала поворачивает кулачек, который занимает исходную позицию и закрывает клапан.

Читайте также  Нужно ли менять подушки двигателя?

Схема газораспределительного механизма

Устройство ГРМ

Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности в зависимости от порядка работы цилиндров. Его изготавливают из чугуна или стали, и подвергают закалке токами высокой частоты трущиеся поверхности. Он может быть смонтирован в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях расположено два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных шейках. Прямое или непрямое воздействие на клапана осуществляется кулачками, расположенными на валу. Каждый кулачек соответствует одному клапану.

2. Привод клапанов. Клапаны приводятся в движение различными способами: при расположении распредвала в картере, усилие от кулачков передается на толкатели, штанги и коромысла.

Коромысло (рокер или роликовый рычаг) выполнено из стали, его устанавливают на полую ось, зафиксированную в стойках головки цилиндров. Одна его сторона упирается в кулачек вала, а другая давит на торец стержня клапана. При работе двигателя клапаны нагреваются и удлиняются, что грозит им неполной посадкой в седло. Поэтому между клапаном и коромыслом обязательно соблюдают тепловой зазор.

Также кулачек может воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом варианте или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумности почти не используется, а последний отличается мягкостью и отсутствием необходимости осуществления регулировок. Роликовые толкатели используют в форсированных и спортивных двигателях.

3. Механизм привода распределительного вала. Осуществляется цепной, ременной или шестеренной передачей. Цепная отличается надежностью, до сложна в устройстве и дорога, ременная дешевле, но менее надежна, и в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя за счет удара клапанов о поршни.

4. Клапаны. Предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головки, на которой имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к фаске седла, для чего их взаимно притирают. Головки впускных клапанов делают большими, чем выпускных. Но выпускные сильнее нагреваются, поэтому изготавливаются из жаропрочной стали и внутри наполнены натрием для лучшего охлаждения.

Цилиндрический стержень клапана сверху выточен для крепления пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которая упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной тарелкой. Стержень помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевают маслоотражающий колпачок.

Автомобили с цепным приводом ГРМ

Список современных автомобилей некоторых марок с цепной передачей газораспределительного механизма:

  1. Мазда 6.
  2. Шкода Рапид.
  3. Тойота Авенсис.
  4. Ниссан. Например, двигатель SR20det имеет цепь, но, если цепь вовремя не заменить, то клапана погнутся о поршни или клапан сломается, перевернется в цилиндре и пробьет поршень.
  5. Хонда.
  6. Мерседес-Бенц.
  7. Ауди.
  8. БМВ.
  9. Волга, Москвич, классические модели Ваз.

Коромысло (механизм)

Коромысло — звено плоского механизма, которое образует вращательную пару с неподвижной осью, но не может совершать полный оборот вокруг этой оси. Обычно имеет вид двуплечего рычага и совершает качательное движение. Одно из применений коромысло находит в двигателях внутреннего сгорания, где коромысло клапана используется для преобразования движения распределительного вала в открытие и закрытие клапанов.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Описание
    • 2.1 Конструкция
      • 2.1.1 В различных схемах ГРМ ДВС
      • 2.1.2 По управлению тепловым зазором
      • 2.1.3 По узлу контакта с клапаном
    • 2.2 Система смазки
    • 2.3 Материалы, технологии изготовления и термообработки
  • 3 Использование в измерительных приборах
  • 4 Кинематика соединений с другими деталями
  • 5 Перспективы применения в ГРМ
  • 6 См. также
  • 7 Примечания
  • 8 Литература

История [ | ]

Двуплечий рычаг применялся со времен глубокой древности, однако прообразом коромысла может считаться только рычаг на фиксированной оси (примитивный без втулок, с подшипником скольжения, с подшипником качения). Около 1500 года до н. э. в Египте и Индии появляется шадуф (колодец с «журавлём»), прообраз современных кранов, устройство для поднятия сосудов с водой. [1]

Эта схема применялась в подъёмных механизмах, осадных машинах и везде, где надо было поменять направление движения звена на противоположное (тогда как в чистом рычаге основной упор делался на усиление и соотношение плечей велико). В современных ДВС, например, в коромыслах соотношение плечей относительно мало и находится в диапазоне 1:1 — 1:2.

Описание [ | ]

Конструкция [ | ]

В различных схемах ГРМ ДВС [ | ]

  • Исторически коромысло присутствует в газораспределительном механизме (ГРМ) определенного типа — с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала. Такой тип обозначается аббревиатурой OHV. Оно призвано инвертировать направление движения толкателя (вверх) на требуемое направление движения клапана (вниз) [2][3] .
  • В схеме с верхним расположением распределительного вала при одном вале (схема SOHC) распредвал приводит впускной клапан (слева на схеме) непосредственно, а выпускной (справа) — через коромысло [4][3] .
Внешние изображения
Коромысло (рокер) с роликом в центре и опорой на конце
  • В схеме с верхним расположением коленвала (SOHC или DOHC) коромысло может опираться концом полусферическую опору (обычно с гидрокомпенсатором), роликом на кулачок распредвала, а вторым концом на торец клапана. Это сделано для снижения трения и износа кулачков распредвала [5][3] .
  • Наконец, в десмодромном газораспределительном механизме применяют два коромысла на клапан (одно отвечает за подъём клапана, второе за опускание). [6] .

Коромысла в ГРМ типа OHV

Коромысло в ГРМ типа SOHC.

Коромысла десмодромного ГРМ Дукати

По управлению тепловым зазором [ | ]

  • В архаичных ГРМ с открытым расположением вала коромысел и низкой теплонагруженностью такие узлы отсутствовали.
  • В классических ГРМ середины XX века устанавливался винтовой механизм, позволяющий регулировать начальный тепловой зазор [7] .
  • В современных ГРМ в коромысле может быть установлен гидрокомпенсатор теплового зазора [8] .
Внешние изображения
Гидрокомпенсатор в коромысле

По узлу контакта с клапаном [ | ]

  • Узел скольжения, шлифованный полуцилиндрический боёк коромысла и плоский торец клапана.
  • Узел скольжения, шлифованный полусферический боёк коромысла и полусферический торец клапана.
  • Узел качения, ролик на шариковом или игольчатом подшипнике. За ним закрепилось название рокер — калька с английского [5] .
  • Коромысло с осью в центре и бойком (пара скольжения)

    Коромысло с осью вращения на конце (пара скольжения)

    Коромысло с осью в центре роликом на конце (пара качения)

    Система смазки [ | ]

    В ранних тихоходных ДВС смазка ГРМ, и в частности коромысел, осуществлялась мотористом периодически вручную из маслёнки.

    Внешние изображения
    Каналы смазки коромысла

    С появлением систем смазки под давлением, смазка коромысла осуществляется через каналы оси коромысел, далее через радиальное сверление оси ко втулке коромысла и далее по круговой проточке втулки [9] .

    Если в коромысле установлен гидрокомпенсатор теплового зазора к нему идет ещё один канал подачи масла [8] .

    Материалы, технологии изготовления и термообработки [ | ]

    Внешние изображения
    Штамповка. Матрицы коромысел на заводе КамАЗ

    В коромыслах используются среднеуглеродистые, легированные стали, ранее использовались чугуны. Получение заготовок осуществляется штамповкой с последующей механической обработкой. Далее проводится поверхностная цементация бойка и закалка, например токами высокой частоты (ТВЧ). После этого поверхность бойка подвергается шлифовке [3] .

    Показатели качества изготовления в Российский Федерации регламентируются ГОСТ Р 53812-2010. Двигатели автомобильные. Толкатели клапанов. Технические требования и методы испытаний [10] .

    Использование в измерительных приборах [ | ]

    В лабораторных аналитических весах применяются равноплечие коромысла (соотношение плечей 1:1) [11] .

    В промышленных механических весах применяются неравноплечие коромысла (соотношение плечей 1:10 — 1:100). Однако термин неравноплечее коромысло чаше заменяют термином неравноплечий рычаг [12] .

    В первых механических часах XII—XVI веков роль осцилятора выполнял особый вид коромысла — билянец, позднее он уступил место маятниковому осцилятору Гюйгенса. [13]

    Аналитические весы с равноплечим коромыслом.

    Рычажные весы с неравноплечим коромыслом (ил. из словаря Брокгауза и Ефрона).

    Коромысло (билянец) в роли осцилятора (первый ряд, третий слева)

    Кинематика соединений с другими деталями [ | ]

    Исходя из классификации И. И. Артоболевского в соединениях деталей выделяют кинематические пары двух типов:

    • низшие, (контакт в точке или по линии);
    • высшие, (контант по поверхности) [14] .

    Коромысло имеет, в зависимости от конструктивного исполнения, оба вида кинематических пар:

    • высшие: ось коромысла — втулка, полусферическая опора — полусферическое отверстие коромысла.
    • низшие: боек коромысла — торец клапана или кулачок распределительного вала — боёк коромысла (в зависимости от схемы).
    Внешние изображения
    Износ бойка коромысла

    В низших парах высокие удельные нагрузки, что вызывает увеличенный износ (характерный наклеп бойка коромысла [15] ), высшие сложнее в изготовлении. В малонагруженных соединениях разница в износе несущественна.

    Перспективы применения в ГРМ [ | ]

    В современных двигателях наблюдается устойчивая тенденция к постепенному повышению частоты вращения [16] . Применение схемы ГРМ OHV сейчас ограничено относительно тихоходными ДВС с большими рабочими объёмами. Схема SOHC уступает место DOHC. Применимость коромысел в быстроходных ДВС поэтому уменьшается, что обусловлено такими причинами:

    • чем больше деталей между кулачком и клапаном, тем выше инерция привода;
    • чем больше деталей между кулачком и клапаном, тем меньше жёсткость.

    В тихоходных, например судовых, ДВС применение схемы OHV является основным поэтому коромысла сейчас используют все основные производители [17] .