Введение
Автомобильный транспорт развивается качественно и количественно бурными темпами. В настоящее время ежегодный прирост мирового парка автомобилей равен 12-15млн. единиц, а его численность- более 400 млн. единиц. Каждые 4 из 5 автомобилей- легковые и на их долю приходится 60% пассажиров, перевозимых всеми видами транспорта.
Помимо тех удобств, которые создают легковые автомобили в жизни человека, очевидно общественное значение массового пользования личными автомобилями: увеличивается скорость, сообщения при поездках; облегчается доставка городского населения в места отдыха, на работу; сокращается число штатных водителей.
Быстрые темпы развития автотранспорта обусловили определенные проблемы, для решения которых требуется научный подход и материальные затраты. Основными из них являются: строительство дорог, организация стоянок и гаражей, охрана окружающей среды, строительство СТО, складов, АЗС, АТП и других предприятий.
Для обеспечения безопасности движения и охраны труда необходимо содержание автомобилей в исправном состоянии, для этого предусмотрены: техническое обслуживание, диагностика и ремонт, которые существенно увеличивают техническую готовность подвижного состава и срок его службы.
Целью курсового проекта является закрепление и систематизация знаний и умений, полученных при изучении специальных дисциплин, развитие навыков самостоятельной работы, практическое применение теоретических знаний при организации ремонта подвижного состав.
Темой письменной работы является разработка технологического процесса замены впускного и выпускного клапана двигателя, а/м ВАЗ 2106.
Глава 1. «Инструменты»
автомобиль клапан двигатель сцепление
1.1 Инструменты и приспособления
Чтобы произвести разборку и замену направляющих, вам понадобится:
Ш стандартный набор рожковых и накидных ключей;
Ш набор головок с мощным воротком и трещоткой;
Ш динамометрический ключ для обтяжки болтов ГБЦ и гаек распредвала при сборке;
Ш отвёртки, пассатижи;
Ш ключ на 36 мм для ручного вращения коленчатого вала;
Ш монтировка;
Ш съёмник для разблокировки клапанов;
Ш тяжёлый молоток;
Ш оправка для выбивания и запрессовки втулок;
Ш развёртка на 8.025 мм с воротком;
Ш ёмкость и шланг для опорожнения системы охлаждения;
Ш ветошь.
Глава 2. Общий раздел
2.1 Описание конструкции и назначения восстанавливаемой детали
По заданию мне было нужно произвести замену впускного и выпускного клапана двигателя, а/м ВАЗ 2106, которые входят в механизм газораспределения.
ГРМ предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска отработавших газов. В данный механизм входят головка блока цилиндров, распределительный вал, впускные и выпускные клапаны, толкатели, штанги, рычаги, направляющие втулки, пружины, маслоотражательные колпачки, сухари, тарелки, регулировочные болты. На поршневых двигателях впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляет клапан. Основными дефектами клапана являются трещины, выработка, риски, раковины на рабочей фаске головки, изгиб стержня, износ стержня клапана. Основными методами восстановления клапана являются шлифование, осталивание, наплавка, правка и т.д.
2.2 Конструкция газораспределительного механизма
Распределительный механизм двигателя служит для регулирования процессов впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска из них отработавших газов в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров (1-3-4-2), фазами газораспределения и числом оборотов. В двигателе автомобиля ВАЗ-2106 применен клапанный распределительный механизм с верхним однорядным наклонным расположением клапанов и верхним расположением распределительного вала.
1 - клапан; 2 - стопорное кольцо; 3 - направляющая втулка; 4 - маслоотражательный колпачок; 5- опорная шайба наружной пружины; 6- опорная шайба внутренней пружины; 7-внутренняя пружин; 8-наружная пружина; 9 - тарелка; 10 - сухарь; 11 - рычаг клапана; 12 - пружина рычага; 13 - регулировочный болт; 14 - контргайка; 15 - втулка регулировочного болта; 16 - стопорная пластина пластины рычага
Рис.2 Клапанный механизм двигателя
Механизм состоит из цепного привода, распределительного вала с корпусом, рычагов привода клапанов, опорных регулировочных болтов, клапанов с пружинами и втулками и ряда других деталей.
Привод распределительного вала осуществляется двухрядной цепью с полуавтоматическим натяжителем и успокоителем
Цепной привод распределительного вала:
1-ведомая звёздочка распределительного вала; 2-цепь двухрядная; 3-успокоитель; 4-ведомая звёздочка вала масляного насоса; 5-звездочка коленчатого вала;6-ограничительны палец; 7-башмак натяжного устройства; 8-натяжное устройство
Рис. 3
Чугунная ведомая звездочка распределительного вала проворачивается с помощью цепи, получающей вращение от стальной ведущей звездочки, установленной на носке коленчатого вала. Цепь одновременно приводит во вращение чугунную звездочку, закрепленную на валу привода масляного насоса, распределителя зажигания и бензонасоса.
Для гашения колебаний цепи служит успокоитель, неподвижно закреплённый на торце двигателя. Компенсация люфтов, которые могут возникнуть при вытягивании цепи, вследствие её износа обеспечивается башмаком, прижимаемым к ней плунжером натяжителя. Корпус натяжного устройства неподвижно закреплен в правой части головки блока (см. приложение). Распределительный вал двигателя - чугунный, литой. Он устанавливается в специальном корпусе подшипников, установленном на головке цилиндров. У вала пять шеек, наружные диаметры которых последовательно уменьшаются для облегчения установки вала в корпус. От осевых перемещений вал удерживается упорным фланцем, помещенным в проточке передней опорной шейки вала. Рабочая поверхность восьми кулачков закалена токами высокой чистоты, наружная поверхность вала фосфартирована. Вдоль оси вала сделано сквозное отверстие, которое служит для распределения масла к шейкам и кулачкам. Основные размеры распределительного вала и корпуса подшипников даны в приложении.
Рычаги клапанов служат для привода клапанов и регулировки зазора клапанного механизма. При вращении распределительного вала его кулачок набегает на рычаг, заставляет его повернуться около сферической опоры головки болта. Опускаясь, рычаг нажимает на клапан и открывает его. Шпилечная пружина предназначена для создания постоянного натяга в точке касания кулачка с клапаном Регулировочные болты изготовлены из стали. Изменение зазоров между кулачками и рычагами производится вращением болтов. Фиксация болтов осуществляется гайками.
Впускные и выпускные клапаны расположены в головке блока в один ряд. Впускной клапан изготовлен из специальной стали, а выпускной состоит из двух частей, которые соединены стыковой сваркой. Оба клапана азотированы, а торцы их стержней закалены. В верхней части стержней имеются канавки для сухарей. Стержни клапанов перемещаются в чугунных направляющих втулках, запрессованных в головку блока цилиндров. На наружной части втулок прорезана кольцевая канавка, в которую устанавливают стопорное кольцо. От попадания в неё избытка масла через зазор между стержнем клапана и отверстием втулки случат маслоотражательные колпачки, надеваемые на верхнюю часть втулки и охватывающие стержень клапана. Колпачки изготовлены из специальной термостойкой резины. Каждый клапан снабжен двумя пружинами, опирающимися своими торцами снизу на стальные опорные шайбы. А сверху на стальную опорную тарелку, которая на стержне клапана удерживается стальными сухарями.
2.3 Выпускной клапан
Выпускной клапан - элемент ГРМ, при открытии которого происходит удаление (выпуск) отработавших газов из камеры сгорания двигателя.
Выпуск газов происходит тогда, когда поршень в цилиндре двигателя направляется от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). В процессе работы двигателя выпускные клапаны подвергаются значительным термическим нагрузкам, так как постоянно контактируют с раскаленными отработавшими газами. Головка клапана при работе ДВС может разогреваться в пределах 600-800 градусов.
После окончания такта впуска и сжатия главным требованием в момент возгорания топлива в камере сгорания является максимальная герметичность. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Когда поршень принял на себя энергию расширяющихся газов после возгорания топливно-воздушной смеси, из камеры сгорания необходимо удалить эти отработавшие газы. Герметизация камеры на данном этапе уже не нужна. За удаление выхлопных газов в конструкции газораспределительного механизма отвечает выпускной тарельчатый клапан, который размещен в головке блока цилиндров (ГБЦ).
На такте впуска создается разряжение, а на такте выпуска в рабочей камере сгорания двигателя образуется повышенное давление. После сгорания смеси топлива и воздуха отработавшие газы покидают камеру сгорания через открывающийся в нужный момент выпускной клапан. Сила давления позволяет газам с легкостью выйти из рабочей камеры. Этим объясняется меньший размер тарелки выпускного клапана сравнительно с тарелкой впускного клапана. На такте впуска разрежение по своей силе меньше давления на выпуске. Выхлопные газы практически выталкиваются наружу через открытый выпускной клапан.
Эффективная герметизация камеры сгорания стала возможна благодаря использованию тарельчатых клапанов в конструкции ГРМ современных ДВС. Устройство клапана простое, элемент имеет тарелку и стержень. Фаска плавно переходит в стержень, что делает клапан достаточно прочным. Коническая форма перехода заметно снижает сопротивление выхлопных газов при выходе из камеры, а также дополнительно улучшает герметизацию.
Открытие выпускного клапана происходит благодаря полученному усилию от кулачка распределительного вала. Стержень (шток) клапана находится в направляющей втулке клапана, которая запрессована в ГБЦ. Кулачок распредвала нажимает прямо на шток клапана или на рокер, от которого усилие передается на стержень. В ГБЦ также размещено седло клапана. Седло клапана представляет собой углубление, которое по своей форме соответствует верхней части тарелки клапана. Тарелка клапана и седло клапана с филигранной точностью прижимаются друг к другу. Данное решение позволяет обеспечить максимальную герметичность в тот момент, когда закрыты впускной и выпускной клапаны. Главной задачей становится исключить прорыв газов из камеры сгорания.
На верхней части стержня клапана выполнена специальная выточка. Указанная выточка является местом установки «сухаря». Данный «сухарь» представляет собой коническое кольцо, которое разрезано на две равных части. Решение необходимо для крепления тарелки пружины клапана. Если открытие клапана осуществляется за счет «толчка» от кулачка распредвала, то закрытие клапана реализовано посредством усилия пружины клапана. Указанная пружина закрывает клапан, плотно прижимая тарелку к седлу. Дополнительно имеется механизм, который осуществляет проворачивание клапана. Это необходимо для равномерного износа клапана и очистки клапана от нагара.
Выпускной клапан работает в крайне сложных условиях. Отработавшие газы вызывают сильную коррозию выпускных клапанов. Если топливо сгорает в камере не полностью, тогда это может привести к прогару клапана. Регулировка клапанного механизма является важной процедурой в процессе эксплуатации ДВС. Раннее закрытие выпускного клапана может привести к быстрому его прогару.
В процессе эксплуатации любого ДВС тарелка клапана и седло покрываются нагаром. Избежать нагара на клапанах практически не представляется возможным. Наличие нагара вызывает постоянный перегрев выпускного клапана. Рано или поздно опорная поверхность клапана начинает выгорать, что приводит к потере герметичности в камере сгорания. Результатом становится прогрессирующая потеря мощности ДВС, затрудненный пуск и т.д.
Появившиеся от перегрева микротрещины на тарелке клапана постепенно увеличиваются, так как раскаленные газы под давлением начинают прорываться наружу из камеры сгорания. Головка клапана в таких условиях деформируется и далее разрушается. Выход клапана из строя фактически означает полную потерю цилиндром двигателя своей функциональности. После замены обязательно требуется притирка клапана к седлу для максимально точного прилегания. Игнорирование процедуры или некачественное выполнение притирки клапанов приведет к быстрому выходу нового клапана из строя.
Вполне очевидно, что перегрев является серьезной проблемой выпускных клапанов. Для изготовления выпускного клапана используется особая хромоникельмолибденовая сталь. Основой является никель, который повышает устойчивость выпускного клапана к механическому разрушению. Сталь для изготовления клапанов отличается высокой жаропрочностью.
Следующим шагом по снижению термонагруженности выпускного клапана становится его конструкция, которая отличается от устройства впускных клапанов.