Клапанний привід дизеля типу Д50 марки ПД1М тепловоза ТЕМ2
Характеристика деталей клапанної групи. Конструкція приводу клапанів за допомогою гідроштовхачів. Розробка технологічних вимог щодо дефектації випускного клапана двигуна тепловоза. Дефекти пристроїв. Причини їх виникнення та заходи щодо усунення.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Клапанний привід дизеля типу Д50 марки ПД1М тепловоза ТЕМ2
В даний час двигун внутрішнього згоряння є основним видом автомобільного двигуна. Двигуном внутрішнього згоряння (скорочене найменування - ДВС) називається теплова машина, що перетворює хімічну енергію палива, що згоряє, в механічну роботу.
Розрізняють такі основні типи двигунів внутрішнього згоряння: поршневий, роторно-поршневий та газотурбінний. З представлених типів двигунів найпоширенішим є поршневий ДВС, тому пристрій та принцип роботи розглянуті на його прикладі.
Призначення клапанів. Гази надходять і виходять із працюючого циліндра через канали, але ці канали повинні бути відкриті тільки в тій частині робочого циклу, коли необхідно проходження через них газів. Решту часу вони повинні бути не просто закриті, а закриті досить щільно, щоб запобігти проходженню газів, що знаходяться під високим тиском. Таким чином, призначення клапанів - закривати канали весь час, крім того, коли вони мають бути відкриті. (Слід зазначити, що у разі двотактних двигунів канали можуть закриватися завдяки перекриванню їх поршнем, але цей метод не може бути використаний у чотиритактному.двигуні.) Щоб виконувати свою функцію, клапани повинні: 1 забезпечувати повністю газонепроникне ущільнення каналів у закритому стані; 2 не чинити опору проходженню газів у відкритому стані; 3 працювати з приводом від якомога простішого механізму; 4 працювати з мінімальним тертям. Типи клапанів У процесі еволюції двигунів внутрішнього згоряння використовувалися клапани різних типів. Основними типами клапанів були: Тарілчасті клапани. Вони застосовувалися вже у парових двигунах, ще до появи двигунів внутрішнього згоряння, та був використовувалися у ранніх типах цих двигунів. Конструкція клапанів виявилася настільки успішною, що вони продовжують в даний час залишатися головним типом клапанів, що використовуються на сучасних двигунах. Золотникові клапани Ці клапани були найчастіше використовуваними в ранніх двигунах внутрішнього згоряння, але виявилися менш ефективними, ніж тарілчасті клапани, і нині застосовуються рідко. Золотникові клапани з муфтами використовували кілька різновидів таких клапанів. Найбільш успішними були конструкції клапанів Кнайт та Барта-Мак Каллама. Клапан типу Кнайт був винайдений приблизно в 1905 році і складався з муфти, що вільно ковзає всередині циліндра, а всередині неї вільно ковзала друга муфта, а поршень рухався всередині внутрішньої муфти. Муфти переміщалися вгору і вниз усередині цилідра, а канали, прорізані в муфтах, були розташовані так, щоб забезпечувати відкриття каналів циліндра в потрібний час. Ці клапани застосовувалися компанією Даймлер приблизно з 1909 по 1933 рік, вони також використовувалися європейськими виробниками на автомобілях Панхард, Мінерва, Вуасан, Пежо та на деяких моделях Мерседес. Золотниковий клапан Барта-Мак Каллама складається з однієїмуфти, яка може здійснювати рух угору або вниз, так і частково повертатися всередині циліндра; канали в муфті відкривають у певний час канали циліндра. Цей клапан був винайдений приблизно у 1909 році та вперше був використаний на автомобілі моделі Аргіл у 1911 році. Він також використовувався на деяких інших автомобілях, але найбільше застосування він отримав в авіаційних двигунах компанії Брістоль Аероплейн К0, починаючи приблизно з 1935 року. Він також використовувався в двигуні Нап'є "Сабр", двадцятичотирициліндровому двигуні потужністю близько 3500 л. с, а також у поршневих авіаційних двигунах Роллс-ройс типу "Гол", що також мають двадцять чотири циліндри і розвивають потужність понад 3000 л. с. Хоча клапани цих типів і мали певні переваги в порівнянні зі звичайними тарілчастими клапанами, вони не набули широкого поширення в автомобільних двигунах. Головним їх недоліком була відносно висока витрата масла і сильно забруднений вихлоп. Поворотний клапан було розроблено кілька типів поворотних клапанів, і деякі з них показали дуже непогані результати. Такий клапан складається з "заглушок", що повертаються, що розташовуються поперек каналів і мають отвори, які в необхідний час відкривають робочі канали і допускають протікання газів. Єдиним типом клапанів, який використовується в автомобільних двигунах, є тарілчастий клапан, і цей тип ми розглянемо більш докладно. Тарілчастий клапан та його деталі зображені на рис. 8.1.
Сам клапан складається з тарілки у формі диска, центр якої з'єднаний з одного боку зі штоком. Край тарілки з боку штока клапана ретельно відшліфований під кутом - зазвичай 45 °, але іноді і 30 ° - утворюючи фаску. Коли клапан закритий, фаска примикає доподібним чином відшліфованого сідла клапана з внутрішньої сторони каналу. Стан фаски та сідла клапана надзвичайно важливий для забезпечення газонепроникності клапана. Вони шліфуються спеціальними пристроями і іноді фаски притираються до сідла з використанням дуже дрібного абразиву. Чи є насправді необхідністю, часто є предметом суперечок. Якщо після значного періоду експлуатації стан фасок та сідел поганий і допускає витоку, вони мають бути заново відшліфовані. З цією метою є спеціальні машинки. На рис. 8.2 фаска та сідло зображені більш детально.
Сідло вужче, ніж фаска, щоб зменшити ризик попадання частинок вуглецю між сідлом і фаскою, і щоб забезпечити газонепроникне ущільнення при дії досить високого тиску. Товщина тарілки клапана, позначена стрілками, також дуже важлива: гострий кут, особливо у випадку випускного клапана, може призвести до надмірного нагрівання і, як наслідок, передчасного запалювання (запалювання суміші всередині циліндра до появи іскри). У деяких випадках фаска випускного клапана шліфується приблизно під кутом приблизно на 1/2° меншим, ніж кут сідла клапана, як зображено на рис. 8.3.
Для цього є три причини: 1. Найбільш гарячою частиною клапана при його роботі є тарілка з боку штока та додаткове розширення з цього боку робить кути фаски та сідла рівними, при досягненні робочої температури. 2. Випускний клапан стає дуже гарячим (часто розжарюється до червоного, коли двигун працює при повністю відкритій дросельній заслінці) і, внаслідок цього, менш міцним. За цих умов тарілка клапана злегка прогинається під дією пружини, що може призвести до піднімання внутрішнього краю фаски (ближнього до камери).згоряння) від сідла клапана, якщо кути будуть однаковими у холодному стані. 3. Це зменшує ризик захоплення частинок вуглецю між фаскою та сідлом клапана. У цьому випадку фаска та сідло клапана не повинні притиратися.
2.Вихідні дані для розробки технологічного процесу
Деталі клапанної групи.До деталей клапанної групи відносяться впускні та випускні клапани, сідла клапанів, напрямні втулки клапанів зі стопорними кільцями та ущільненнями клапана (сальниками клапана), клапанні пружини, тарілки, шайби та конічні розрізні "сухарі" ( 3.12).
Клапани. Основними елементами клапана є головка та стрижень. Клапани виготовляються із пруткової сталі способом її висадки. Для виготовлення впускного клапана застосовують хромисту або хромокремніста сталь. Випускні клапани працюють в умовах високих температур, і щоб уникнути швидкого вигоряння виробляються з жароміцних сильхромових або хромонікель марганцовистих сталей. При цьому стрижень та головка випускних клапанів може виготовлятися з різних сталей та з'єднуватися між собою зварюванням. Стрижень випускного клапана іноді робиться порожнистим. Порожнина заповнюється рідким металевим натрієм, який при роботі клапана сприяє перенесенню тепла сильно нагрітої головки клапана в стрижень. Поверхню стрижня шліфують і іноді хромують підвищення зносостійкості. Робочою поверхнею тарілки (фаскою) клапан щільно прилягає до сідла, запресованого в головку блоку циліндрів. Седла клапанів для алюмінієвих головок блоку виконуються з жароміцного чавуну (рідше сталі) і встановлюються в головку з натягом 0,09-0,12 мм з наступним завальцюванням матеріалу головки на сідло. Нещільна посадка клапана в сідлі є основною причиною його виходу з ладу.(прогорання) та розгерметизації камери згоряння. Напрямні втулки клапанів виготовляються з чавуну, бронзи або металокераміки і запресовуються в головку циліндрів блоку (або блок циліндрів, при нижньому розміщенні клапанів) з натягом 0,04-0,08 мм. Через напрямну втулку проходить стрижень клапана. Втулка може мати посадковий поясок для установки сальника клапана (маслосъемного ковпачка), що ущільнює стрижень клапана і запобігає попаданню надлишок олії по стрижню клапана в камеру згоряння. При цьому для поліпшення мастила стрижня клапана по внутрішній поверхні направляючої втулки виконують спіральну канавку ("різьблення") з кроком 2-3 мм, в якій утримується масло. Зазор між стрижнем клапана та втулкою регламентується виробником і для більшості двигунів встановлюється в межах 0,04-0,08 мм у впускних клапанів та 0,06-0,12 мм у випускних. Пружини клапанів повертають клапан на сідло після зняття з нього навантаження від кулачка розподільного валу, утримують клапан у закритому положенні, забезпечуючи його щільну посадку в сідлі, і запобігають розриву кінематичного зв'язку між передатними деталями і клапаном. На один клапан встановлюється одна або дві пружини (внутрішня – мала, і зовнішня – велика). Витки великої та малої пружин мають протилежну навивку. Пружина надягається на стрижень клапана і закріплюється на кінці через опорну тарілку за допомогою розрізних конічних сухарів.
Привід клапанів та їх деталі. Залежно від конструкції газорозподільного механізму слід розрізняти три основні типи механічних приводів клапанів:
привід за допомогою коромисел;
привід за допомогою важелів;
привід за допомогою циліндричних штовхачів.
привід клапанів за допомогою коромисел (рис. 3.13).
Привід має такі деталі: коромисло, вісь коромисел, штангу, проміжний штовхач. Коромисла виготовляються з чавуну або сталі та встановлюються на осі коромисел через бронзову втулку або без неї. У зазор між коромислом та втулкою надходить олія. Одне плече коромисла спирається через проміжний штовхач на торець клапана, інше на кулачок розподільного валу або штангу (при нижньому розташуванні розподільчого валу). У плечі коромисла, що спирається на клапан, встановлюється гвинт з контргайкою або ексцентрик, за допомогою якого здійснюється регулювання теплового зазору між торцем клапана та деталями приводу клапана. Зазор компенсує теплове подовження стрижня клапана при нагріванні і обов'язково контролюється під час проведення чергового ТО. Величина зазору регламентується заводом-виробником і для двигунів різних конструкцій становить 0,15-0,40 мм (в середньому 0,20-0,25 мм). Вісь коромисел є сталевою трубкою з точно обробленою поверхнею. Вісь (осі) закріплюється на головці блоку циліндрів у спеціальних отворах або болтами на кришках розподільчого валу.
Привід за допомогою важелів (рис. 3.14) має такі деталі: важіль, опору важеля та притискну пружину. Важіль виготовляється із сталі. Поверхня важеля, що контактує з кулачком розподільчого валу, зміцнюється гартуванням струмами високої частоти або іншим чином. Одним плечем важіль спирається на торець клапана, іншим на кулясту головку опорного болта або втулку гідравлічного штовхача (гідрокомпенсатора). Завзятий болт вкручується в сталеву втулку, встановлену на різьбленні в тілі головки блоку циліндрів і утримується від мимовільного викручування контргайкою. За допомогою упорного болта здійснюється регулювання теплового зазору в приводіклапанів. Привід за допомогою циліндричних штовхачів (рис. 3.15).
Циліндричний штовхач є сталевим стаканчиком, встановленим на стрижні клапана в спеціальному отворі головки блоку. На штовхач через сталеву шайбу впливає кулачок розподільного валу (у деяких конструкціях регулювальна шайба встановлюється під штовхач на торець стрижня клапана). Привід клапанів із гідравлічними штовхачами. дефект клапан двигун тепловоз
Гідравлічні штовхачі можуть встановлюватись з усіма типами приводів клапанів (рис. 3.16). У конструкціях, де застосовуються гідроштовхачі, відсутній зазор у приводі, що забезпечує ненаголошене набігання і сходження кулачка розподільного валу з штовхача, зменшує шум при роботі та усуває коливання в механізмі.
2.2 Технічні вимоги на дефектацію деталі, вузла
Відповідно до завдання на курсовий проект розробляємо карту технологічних вимог на дефектацію "слабкої" деталі - випускний клапан. З цією метою були використані такі джерела:
Керівництво по ТО та ТР тепловоза ТЕМ 2;
"Ремонт тепловозів" – Норкін Я.А.;
"Технологія ремонту тепловозів" – Рахматулін М.Д.;
"Пристрій та ремонт тепловозів" - Собенін А.А.
Таблиця 1.1 – Карта технічних вимог на дефектацію випускного клапана