Ремонт газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 
Введение…………………………………………………………………………...3 
1. Устройство и назначение газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53……………………………………………………………………………4 
2. Техническое обслуживание газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53…………………………………………………………………………..10 
2.1. Неисправности, их признаки, способы устранения……………………....10 
3. Ремонт газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53………….13 
3.1. Последовательность разборки механизма. Применяемые инструменты..13 
3.2. Дефектовка деталей…………………………………………………………16 
3.3. Выбраковка и ремонт отдельных деталей двигателя……………………..26 
3.4. Последовательность сборки механизма двигателя ЗМЗ -53……………..33 
3.5. Проверка и испытание работы механизма………………………………...36 
4. Техника безопасности при ремонте и техническом обслуживании……….37 
Используемая литература……………………………………………………....40 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

     ГРМ — сокращение от «газораспределительный механизм». Механизм распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Осуществляется путём открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов цилиндров при помощи распределительного вала (распредвала) и кулачкового механизма. Распредвал имеет жёсткую синхронизацию вращения с коленвалом, реализованную с помощью зубчаторемённой или цепной передачи. Как правило, на высокофорсированных двигателях обрыв или проскальзывание ремня ГРМ или цепи ГРМ приводит к выходу двигателя из строя. Несмотря на некоторые конструктивные осложнения двигателя, верхнее размещение клапанов широко применяется на современных автомобильных двигателях (ЗМЗ-53, ЗИЛ-130, «Москвич-408», ВАЗ-2101 и др.). Это объясняется тем, что верхнеклапанное газораспределение позволяет создать камеру сгорания выгодной формы, что позволяет повысить степень сжатия. Кроме того, улучшается наполнение цилиндров за счет уменьшения сопротивления для горючей смеси и выпуска отработавших газов.

   В настоящее время на рынке присутствуют различные двигатели с системами сдвига фаз газораспределения.

    Различают одно- и двухвальные ГРМ, в зависимости от количества распределительных валов в головке блока цилиндров. В одновальном ГРМ — один вал. В двухвальном соответственно два. Это в частности означает, что V-образный или оппозитный двигатель имеет два или четыре распределительных вала.

      Цель выпускной квалификационной работы: рассмотреть и изучить устройство и ремонт газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ-53.

 

 

 

1. Устройство и  назначение газораспределительного  механизма двигателя ЗМЗ – 53

         Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси и выпуска отработавших газов.

        Газораспределительные  механизмы различают по расположению  клапанов в двигателе. Они могут  быть с верхним (в головке цилиндров) и нижним (в блоке цилиндров) расположением  клапанов. Наиболее распространен  газораспределительный механизм  с верхним расположением клапанов, что облегчает доступ к клапанам  для их обслуживания, позволяет  получить компактную камеру сгорания  и обеспечить лучшее наполнение  ее горючей смесью или воздухом.

        Газораспределительный  механизм состоит из: распределительного  вала; механизма привода распределительного  вала; клапанного механизма.

       Распределительный  вал находится в "развале" блока  двигателя, то есть между его  правым и левым рядами цилиндров, и приводится во вращение от  коленчатого вала через блок  распределительных шестерен. При  цепном или ременном приводе  вращение распределительного вала  осуществляется с помощью соответственно  цепной или зубчатой ременной  передачи.

      При вращении  распределительного вала кулачок  набегает на толкатель и поднимает  его вместе со штангой. Верхний  конец штанги надавливает на  регулировочный винт, установленный  во внутреннем плече коромысла. Коромысло, проворачиваясь на своей  оси, наружным плечом нажимает  на стержень клапана и открывает  отверстие впускного или выпускного  клапана в головке цилиндров  строго в соответствии с фазами  газораспределения и порядком  работы цилиндров.

      Под фазами  газораспределения понимают моменты  начала открытия и конца закрытия  клапанов, которые выражаются в  градусах угла поворота коленчатого  вала относительно мертвых точек. Фазы газораспределения подбирают  опытным путем в зависимости  от числа оборотов двигателя  и конструкции впускных и выпускных  патрубков.

      Правильность  установки газораспределительного  механизма определяется по установочным  меткам, которые располагаются на  распределительных шестернях или  приводном шкиве блока цилиндров  двигателя.

      Отклонение  при установке фаз приводит  к выходу из строя клапанов  или двигателя в целом. Постоянство  фаз газораспределения сохраняется  только при соблюдении регламентируемого  теплового зазора в клапанном  механизме данной модели двигателя. Нарушение величины этого зазора  приводит к ускоренному износу  клапанного механизма и потери  мощности двигателя.

      Для правильной  работы двигателя кривошипы коленчатого  вала и кулачки распределительного  вала должны находиться в строго  определенном положении относительно  друг друга. Поэтому при сборке  двигателя распределительные шестерни  вводятся в зацепление по имеющимся  на их зубьях меткам: одной  — на зубе шестерни коленчатого  вала, а другой — между двумя  зубьями шестерни распределительного  вала. На двигателях, имеющих блок  распределительных шестерен, установка  их производится также по меткам.

      Последовательность  чередования одноименных тактов  в различных цилиндрах называется  порядком работы цилиндров двигателя, который зависит от расположения  цилиндров и конструктивного  исполнения коленчатого и распределительного  валов.

      Распределительный  вал служит для открытия и  закрытия клапанов газораспределительного  механизма в определенной последовательности  согласно с порядком работы  цилиндров двигателя.

Распределительные валы отковывают из стали с последующей цементацией и закаливанием токами высокой частоты. На некоторых двигателях валы отливают из высокопрочного чугуна.

       В этих  случаях поверхность кулачков  и шеек вала отбеливается и  затем шлифуется. Для уменьшения  трения между шейками и опорами  в отверстия запрессовывают стальные, покрытые антифрикционным слоем, или металлокерамические втулки.

     Между опорными  шейками распределительного вала  располагаются кулачки, по два  на каждый цилиндр, — впускной  и выпускной. Помимо этого на  валу крепится шестерня для  привода масляного насоса и  прерывателя-распределителя и имеется  эксцентрик для привода топливного  насоса.

     Шестерни распределительных  валов изготовляют из чугуна  или текстолита, приводную распределительную  шестерню коленчатого вала —  из стали. Зубья у шестерен  косые, что вызывает осевое перемещение  вала. Для предупреждения осевого  смещения предусмотрен упорный  фланец, который закреплен на  блоке цилиндров между торцом  передней опорной шейки вала  и ступицей распределительной  шестерни.

      В четырехтактных  двигателях рабочий процесс происходит  за четыре хода поршня или  два оборота коленчатого вала. Это возможно, если распределительный  вал за это время сделает  в два раза меньшее число  оборотов. Поэтому диаметр шестерни, установленной на распределительном  валу, делают в два раза большим, чем диаметр шестерни коленчатого  вала.

    Рассмотрим ГРМ ЗМЗ-53.

    Распределительный вал - стальной. Кроме кулачков, он имеет пять опорных шеек и шестерню привода распределителя зажигания и масляного насоса. Подшипниками распределительного вала являются запрессованные в блок втулки. Втулки изготовлены из стальной ленты, залитой баббитом.

    Кулачки по ширине шлифуются на конус. Угол наклона образующей кулачка и сферическая поверхность толкателя сообщают толкателю вращательное движение, снижая износ стержня и торца толкателя.

Кулачки, опорные шейки и шестерня привода распределителя зажигания и масляного насоса, подвергнуты поверхностной закалке.

    Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала через пару шестерен: стальную на коленчатом валу и текстолитовую на распределительном.

   Осевое перемещение распределительного вала ограничивается стальным упорным фланцем. На переднюю шейку распределительного вала устанавливается стальной штампованный эксцентрик привода бензинового насоса и его балансир. Все детали на переднем конце распределительного вала закреплены специальным болтом с шайбой.

 
Рис. 1. Механизм привода клапанов: 1 - отверстие для выхода масла, 2 - толкатель, 3 и 7 - наконечники штанги, 4 - штанга, 5 - клапан, 6 - направляющая втулка, 8 - коромысло, 9 - контргайка, 10 - регулировочный винт, 11 - ось коромысел, 12 - сухари, 13 - тарелка, 14 - пружина, 15 - опорная шайба

 

     Толкатели 2 (рис. 4) - плунжерного типа. Внутри толкатель имеет сферическое углубление для нижнего наконечника штанги. На цилиндрической поверхности толкателя у нижнего торца имеются два отверстия для слива излишков масла из внутренней полости толкателя.

     Штанги 4 толкателей имеют напрессованные на концах стальные, термически обработанные наконечники.

    Нижний наконечник 3, опирающийся на толкатель, имеет сферу радиусом 8,73 мм, верхний 7, входящий в углубление регулировочного винта - 3,5 мм.

    Коромысла 8. В отверстие ступицы коромысла запрессованы втулки. На внутренней поверхности втулки имеются канавки для равномерного распределения смазки и подачи ее к сверлению в коротком плече коромысла.

Короткое плечо коромысла имеет резьбовое отверстие, в которое ввертывается регулировочный винт. Длинное плечо коромысла имеет термически обработанную цилиндрическую поверхность, которой коромысло нажимает на торец стержня клапана.

     Регулировочный винт. В головке регулировочного винта 10 имеется сферическое углубление для верхнего наконечника штанги; на верхнем конце винта - прорезь для отвертки. Головка винта со сферическим углублением термически обработана. Регулировочный винт имеет осевое сверление, поперечный канал и кольцевую выточку на стержне для подвода смазки к верхнему наконечнику штанги. Стопорится регулировочный винт контргайкой 9.

    Ось коромысел 11 - полая, с герметически закрытыми торцовыми отверстиями. Внутренняя полость служит для подвода масла к коромыслам через радиальные сверления в оси. Поверхность оси, где работают коромысла, подвергнута закалке.

    Стойки оси коромысел. Ось коромысел крепится к головке цилиндров при помощи стоек. Стойки - чугунные, литые. Они фиксируют положение коромысел на оси. От осевых перемещений коромысла удерживаются распорными пружинами, прижимающими коромысла к стойкам. Крайние коромысла прижимаются к стойкам плоскими пружинами, которые закрепляются на оси при помощи шайб и шплинтов.

     Клапаны. Впускные и выпускные клапаны изготовлены из жаропрочной стали. Головка и стержень выпускного клапана полые. Полость заполнена металлическим натрием для лучшего отвода тепла от головки клапана к стержню. Выпускные клапаны, кроме того, имеют наплавленную рабочую фаску из жаростойкого сплава. Оба клапана имеют угол рабочей фаски 45°. Впускной клапан открывается за 36° до верхней мертвой точки (в.м.т.) и закрывается через 52° после нижней мертвой точки (н.м.т.). Выпускной клапан открывается за 70° до н.м.т. и закрывается через I8° после в.м.т. Указанные фазы получаются при зазоре между коромыслом и клапаном 0,35 мм. На направляющие втулки впускных клапанов устанавливается маслоотражательный колпачок, ограничивающий излишнее попадание масла в зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, что уменьшает общий расход масла двигателем на "угар".

     Пружины 14 клапанов имеют постоянный шаг витков. Пружина опирается на головку через опорную шайбу, которая служит для центрирования пружины. Тарелка пружины опирается на торец пружины и плотно охватывает сухари клапана. Клапаны работают в металлокерамических направляющих втулках 6. Втулки окончательно обрабатываются после запрессовки в головку.

     Для предохранения от самопроизвольного смещения втулка впускного клапана снабжена упорным кольцом.