Газорозподільний механізм двигуна УМЗ-421, обслуговування ГРМ
Газорозподільний механізм двигуна УМЗ-421 складається з газопроводу, розподільчого валу, шестерні розподільчого валу, штовхачів зі штангами та клапанів з коромислами.
Газопровід.
Газопровід складається з алюмінієвої впускної труби та чавунного випускного колектора. Впускна труба і випускний колектор з'єднані між собою в один вузол через прокладку чотирма шпильками М8, а їх площина прилягання до голівки блоку циліндрів оброблена в зборі з неплощинністю не більше 0.15 мм, тому розбирання вузла без необхідності бажано.
На двигунах застосовуються три основні модифікації газопроводів, які відрізняються між собою колекторами – під налаштовану та не налаштовану систему випуску та впускними трубами – з фланцем під установку клапана рециркуляції та без нього.
Газопровід з колектором під налаштовану систему випуску з впускною трубою без гнізда під клапан системи рециркуляції застосовується на двигунах УМЗ-421, 421-30, 4215-10. Позначення газопроводу – 4215.1008010.
Газопровід під налаштовану систему випуску з впускною трубою з гніздом під установку клапана системи рециркуляції використовується на двигунах УМЗ-4215-30. Позначення газопроводу – 4215.1008010-30.
Газопровід під систему випуску без налаштування та впускною трубою без гнізда під клапан рециркуляції встановлюється на всі виконання двигунів УМЗ-4218. Позначення газопроводу – 417.1008010-20.
Середня частина впускної труби підігрівається газами, що пропрацювали, що проходить по впускному колектору. Ступінь підігріву можна регулювати вручну за допомогою заслінки, що провертається в залежності від сезону. При повороті сектора у положення, при якому мітка «зима» знаходиться проти стопорноїшпильки, підігрів суміші найбільший, при повороті в положення мітки «літо» - найменший підігрів.
Розподільний вал.
Розподільний вал - чавунний, литий зі сталевою шестернею приводу масляного насоса і датчика-розподільника запалювання, для зручності складання має п'ять опорних шийок різних діаметрів: перша - 52 мм, друга - 51 мм, третя - 50 мм, четверта - 49 мм, п'ята - 48 мм. Шийки спираються безпосередньо на поверхню отворів в алюмінієвому блоці циліндрів.
Робоча поверхня кулачків та ексцентрика приводу паливного насоса відбілена до високої твердості при виливку розподільчого валу. Зуби шестірні приводу масляного насоса загартовані. Профілі впускного та випускного кулачків різні. Кулачки шириною шліфовані на конус. Конічна поверхня кулачків у поєднанні зі сферичним торцем штовхача під час роботи двигуна повідомляють штовхачеві обертальний рух. Внаслідок цього знос напрямної штовхача та його торця робиться рівномірним та невеликим.
На двигунах УМЗ-421 застосовувалися два види розподільчих валів, які відрізняються лише матеріалом та технологією їх виготовлення. За основними геометричними розмірами та іншими параметрами вони практично уніфіковані. На всіх двигунах, починаючи з 2001 року, використовуються тільки литі чавунні розподільні вали з відбілом кулачків та ексцентрика приводу бензонасоса до високої твердості. Шестерня приводу маслонасоса сталева, із гартуванням ТВЧ.
На двигунах, випущених до 2001 року, можуть бути встановлені як чавунні литі вали, так і ковані зі сталі 45 із гартуванням ТВЧ кулачків, ексцентрика приводу бензонососу, шестерні приводу маслонасоса та всіх опорних шийок. У зв'язку з нижчою стійкістю сталевих кулачків до зносу сталеві вали повинні застосовуватися тільки вгазорозподільному механізмі, що має по одній пружині на клапанах
Розподільний вал забезпечує наступні фази газорозподілу при зазорах між клапаном та коромислом 0.45 мм. та висотою підйому клапанів 105 мм. :
Впуск : початок відкриття до ВМТ - 16 градусів, кінець закриття після НМТ - 60 градусів.Випуск : початок відкриття до НМТ - 62 градуси, кінець закриття після ВМТ - 28 градусів.
Робота розподільчого валу.
Розподільний вал приводиться в обертання від колінчастого валу косозубою шестернею. На колінчастому валу знаходиться чавунна шестерня з 28 зубами, а на розподільчому валу - поліамідна шестерня з 56 зубами. Застосування поліаміду забезпечує безшумність роботи шестерень. Обидві шестерні мають по два отвори з різьбленням М8х1.25 для знімачів.
Розподільний вал обертається вдвічі повільніше колінчастого валу. Шестерня закріплена на розподільчому валу за допомогою шайби та болта з різьбленням М12х1.25. Болт ввертається в торець валу. На шестірні колінчастого валу проти одного із зубів нанесена мітка «0», а проти відповідної западини шестерні розподільчого валу завдано ризику або засвердлювання. При встановленні розподільного валу ці мітки повинні бути поєднані.
Шестерня розподільчого валу.
Шестерня розподільчого косозубого валу, виготовлена з поліаміду ПА6-210, посиленого скловолокном. У порівнянні з шестернею з текстоліту, що застосовувалася раніше, шестерня з поліаміду при роботі видає менше шуму і менш чутлива до коливань зазору в зачепленні з шестернею колінчастого валу. Шестерня має 56 зубів. Ступиця шестерні виконана з ковкого чавуну.
Штурхачі – сталеві, поршневого типу. Торець штовхача наплавлений вибіленим чавуном та шліфований по сферірадіусом 750 мм, опуклість середини торця дорівнює 0.11 мм. Усередині штовхача є сферичне заглиблення радіусом 8.73 мм для нижнього кінця штанги. Поблизу нижнього торця зроблено два отвори для стоку олії із внутрішньої порожнини штовхача.
Товкачі по зовнішньому діаметру та отвори під штовхачі в блоці циліндрів розбиті на дві розмірні групи. При складанні штовхачі певної групи слід встановлювати в отвори, зазначені відповідною цифрою.
Штанги штовхачів.
Для забезпечення стабільності проміжків у клапанному механізмі при нагріванні та охолодженні двигуна штанги штовхачів виготовляються з дюралюмінієвого прутка. На кінці штанги напресовані сталеві загартовані наконечники зі сферичними торцями. Нижній наконечник, що сполучається з штовхачем, має торець з радіусом сфери 8.73 мм, а верхній, що входить у поглиблення в гвинті коромисла - 3.5 мм. Довжина штанги двигуна УМЗ-421 зі ступенем стиснення 8.2 – 283 мм, двигуна УМЗ-421 зі ступенем стиснення 7.0 – 287 мм.
Клапани виготовлені з жароміцних сталей: впускний клапан – з хромокремнистої, випускний – з хромонікель марганцовистої з азотуванням. На робочу фаску випускного клапана додатково наплавлено жаростійкий хромонікелевий сплав. Діаметр стрижня клапанів 9 мм. Тарілка впускного клапана має діаметр 47 мм, а випускного – 39 мм. Кут робочої фаски обох клапанів 45 градусів.
На кінці стрижня клапанів виконано виточення для сухариків тарілки пружини клапана. Тарілки пружин клапанів та сухарики виготовлені зі сталі та піддані поверхневому зміцненню. На кожен клапан встановлюється по дві пружини: зовнішня зі змінним кроком з лівою навивкою та внутрішня з правою навивкою. Пружини виготовлені з термічно обробленого високоміцного дроту тапіддані дробоструминної обробки.
Під пружини встановлюються сталеві шайби. Зовнішня пружина встановлюється вниз кінцем, що має менший крок витків. Клапани працюють у металокерамічних напрямних втулках. Втулки виготовлені пресуванням з подальшим спіканням із суміші залізного, мідного та графітового порошків з додаванням для підвищення зносостійкості дисульфіду молібдену.
Внутрішній отвір втулок остаточно обробляється після запресування в головку. Втулка впускного клапана має стопорне кільце, що перешкоджає мимовільному переміщенню втулки в головці. Для зменшення кількості масла, що просмоктується через зазори між втулкою і стрижнем клапана, на верхні кінці всіх втулок напресовані ковпачки, що відбивають масло, виготовлені з маслостійкої гуми.
Розподільний механізм закритий зверху кришкою коромисел, що штампована з листової сталі. Кришка коромисел кріпиться через гумову прокладку до голівки циліндрів шістьма болтами М6. Момент затягування болтів кріплення кришки коромисел трохи більше 0.5 кгсм. При затягуванні цих болтів великим моментом, ніж зазначено вище, станеться зім'яття гумової прокладки кришки коромисел і порушення герметичності ущільнення стику кришка коромисел - головка блоку циліндрів.
Коромисла клапанів.
Коромисла клапанів однакові всім клапанів, сталеві, литі. В отвір маточини коромисла запресовано втулку, згорнуту з листової олов'яної бронзи. На внутрішній поверхні втулки зроблена канавка для рівномірного розподілу олії по всій поверхні та для підведення його до отвору в короткому плечі коромисла. Довге плече коромисла закінчується загартованою циліндричною поверхнею, що спирається на кінець клапана, а коротке плече – різьбовим отвором длярегулювального гвинта.
Коромисла встановлені на порожній сталевої осі, яка закріплена на головці блоку циліндрів за допомогою чотирьох основних стійок з міцного або ковкого чавуну і двох додаткових стійок з ковкого чавуну і шпильок, пропущених через стійки. Четверта основна стійка на площині, що прилягає до голівки циліндрів, має паз, через який підводиться олія з каналу в голівці в порожнину осі коромисел.
Інші стійки фрезерованого паза не мають, тому їх не можна ставити на місце четвертої стійки. Від осьового переміщення коромисла утримуються розпірними пружинами, що притискають коромисла до стійк. Крайні коромисли знаходяться між додатковими та основними стійками. Для збільшення зносостійкості поверхню осі в місцях установки коромисел загартована ТВЧ, твердість не менше HRC 54. Під кожним коромислом осі зроблено отвір для змащування.
Газорозподільний механізм двигуна УМЗ-421, обслуговування.
Обслуговування газорозподільного механізму полягає в періодичній перевірці зазору між коромислами та клапанами, в очищенні клапанів від нагару та їх притиранні. Регулювання зазорів необхідно виконувати на холодному двигуні при появі ознак порушення зазорів: стукіт клапанів, зменшення потужності двигуна, спалахи в карбюраторі, постріли у випускному колекторі.
Регулювання зазору між коромислами та клапанами ГРМ УМЗ-421.
Зазор між коромислом та клапаном на холодному двигуні УМЗ-421 для випускних клапанів першого та четвертого циліндрів має бути 0.30-0.35 мм, для решти клапанів – 0.35-0.40 мм. Регулювання проводиться в наступному порядку:
- Зняти шланг вакуумного регулятора; - зняти кришку коромисел, уникаючи пошкодження прокладки; - встановити поршень першого циліндрапо мітці на шківі-демпфері колінчастого валу в ВМТ при такті стиснення і перевірити щупом зазор.
При неправильному зазорі за допомогою регулювального гвинта встановити зазор по щупу, після чого, підтримуючи викруткою регулювальний гвинт, затягнути контрогайку і перевірити правильність зазору. Провертаючи колінчастий вал на підлогу обороту, відрегулювати інші зазори згідно з порядком роботи 1-2-4-3 циліндрів.