Показатели технического состояния механизма газораспредиления

Основными показателями технического состояния механизма газораспределения, как следует из изложенного выше, являются плотность прилегания клапанов к гнездам головки, зазоры между стержнями клапанов и бойками коромысел, фазы газораспределения, степень изношенности кулачков, подшипников распределительного вала и шестерен распределения, состояние прокладки и головки цилиндров, а также упругость клапанных пружин.

Наличие неплотностей в сопряжениях тарелок клапанов и гнезд головки можно определить по характерному шипению или свисту воздуха во впускных и выпускных каналах головки или трубопроводах при прокручивании коленчатого вала вручную при снятых коромыслах и воздухоочистителе. Однако этот показатель является ориентировочным и не может служить основанием для притирки клапанов. Известны и другие способы качественной оценки состояния клапанов, например с помощью специального индикатора, входящего в комплект пневматического калибратора К-69. Для этой цели при положении поршня в в. м. т. на такте сжатия в проверяемый цилиндр с помощью прибора К-69 подают сжатый воздух, а индикатор прикладывают к отверстиям для форсунок соседних цилиндров. О величине неплотности клапанов судят по интенсивности колебания пушинок, приклеенных к стенкам стеклянной трубки индикатора.

Некоторые авторы рекомендуют неплотности клапанов оценивать по максимальному давлению сжатия, определяемому по компресси-метру. Ввиду того что компрессиметр показывает суммарную неплотность камер сгорания, которая зависит в основном от состояния деталей цилиндро-поршневой группы и, кроме того, от состояния головки цилиндров, этот метод может привести к грубым ошибкам.

Исследованиями, проведенными И. Г. Дынгой, установлено, что при подаче в камеру сгорания двигателя СМД-14 сжатого воздуха под давлением 2 кгс/см2 утечка его через впускной и выпускной клапаны до 70 л/мин не оказывает существенного влияния на мощность и экономичность двигателя. Однако по отмеченным выше причинам при этом резко возрастает интенсивность изнашивания тарелок клапанов и гнезд головки. Отсюда следует, что для установления целесообразности притирки клапанов газораспределения необходима количественная оценка их неплотности.

Суммарную неплотность впускного и выпускного клапанов можно определить при снятых форсунках с помощью пневматического калибратора К-69. Для этого поршень проверяемого цилиндра устанавливают в положение, соответствующее 20—25° до или после в. м. т. на такте сжатия или расширения, и фиксируют коленчатый вал, включив какую-либо передачу. Заливают в проверяемый цилиндр 50—100 г холодного дизельного масла (для предотвращения утечкй воздуха через кольцевые уплотнения цилиндра), подключают прибор к воздушной сети и устанавливают впускной наконечник прибора в отверстие для форсунки проверяемого цилиндра. Затем, отрегулировав давление подаваемого воздуха на величину 2 кгс/см2, записывают показание манометра прибора, убедившись в его стабильности.

Описанным способом можно определять лишь суммарную неплотность клапанов каждого цилиндра. Кроме того, его применение сопряжено с трудностью удаления масла из камер сгорания, поэтому он не получил широкого распространения.

В ГОСНИТИ разработан метод, позволяющий давать количественную оценку неплотностей клапанов по расходу воздуха, проходящего через каждый клапан в отдельности при подаче его в камеру сгорания неработающего двигателя.

Расположение тарелок клапанов относительно днища головки (уто-пание клапанов) можно определять двумя способами. По первому способу непосредственно замеряют расстояние между плоскостью днища головки и плоскостью торца тарелки клапана при снятой головке. По второму способу указанное расстояние определяют косвенно — по расстоянию между плоскостью торца стержня клапана и обработанной плоскостью головки со стороны клапанного механизма, замеряемому на двигателе при снятой крышке клапанной коробки. Первый способ обычно применяют при ремонте двигателя в случае снятия головки для притирки клапанов, а второй — при диагностировании узлов и агрегатов трактора в условиях эксплуатации.

Степень изношенности кулачков распределительного вала оценивают по высоте кулачков, которую можно определить непосредственно на двигателе по величине перемещения клапанов с учетом зазоров между их стержнями и бойками коромысел. Этот метод является вполне объективным, обладает небольшой трудоемкостью, не требует сложной аппаратуры и поэтому с успехом может применяться на практике.

Упругость клапанных пружин без снятия их с двигателя определяют по усилию прижатия клапанов к гнездам головки. Многие исследователи считают эту операцию нецелесообразной, так как чрезмерное ослабление этих пружин, по их мнению, — явление редкое. Однако такое утверждение справедливо только при условии преждевременной выбраковки пружин в случае ремонта двигателя, что имело место до настоящего времени. При внедрении же безразборного способа проверки упругости пружин во время технического обслуживания № 3 и после межремонтной наработки можно в 1,5—2 раза продлить срок их службы и получить соответствующую экономию средств на ремонте и техническом обслуживании тракторов.

Усилие прижатия клапанов к гнездам головки цилиндров снижается не только по причине потери упругости пружин, но также вследствие износа гнезд и рабочих фасок клапанов.

При чрезмерном утопании клапана пружина, имеющая пониженную упругость, но еще пригодная к эксплуатации, не всегда может обеспечить достаточного усилия прижатия клапана к гнезду. Отсюда следует, что упругость пружин в условиях эксплуатации целесообразнее проверять в рабочем состоянии (при собранном клапанном механизме).

Одной из причин неудовлетворительной работы механизма газораспределения, сопровождающейся наличием в отработавших газах частиц несгоревшего топлива (черного дыма) и, следовательно, снижением мощностных показателей двигателя, является нарушение фаз газораспределения. Если это нарушение происходит в результате неправильного соединения шестерен распределения (не по меткам), то начало открытия и конец закрытия клапанов смещаются точно на один и тот же угол по отношению к в. м. т. и н. м. т. поршней всех цилиндров. Если же причиной смещения фаз является износ деталей механизма газораспределения, то вследствие неравномерного износа узлов и деталей (главным образом, кулачков распределительного вала) смещения углов начала открытия и конца закрытия клапанов могут быть неодинаковыми. Как показывают наблюдения, в большинстве случаев эта разница значительно меньше величин изменений фаз, допустимых в эксплуатации. Поэтому для облегчения проверки фазы газораспределения у многоцилиндровых двигателей рекомендуется контролировать по углу начала открытия впускного клапана первого и последнего цилиндров и оценивать их по среднему арифметическому значению, полученному от произведенных замеров.

На практике встречаются случаи скручивания распределительных валов, происходящие главным образом по причине заедания подшипников после ремонта двигателя. Эту неисправность легко можно обнаружить по результатам замера углов начала открытия впускного клапана первого и последнего цилиндров. При нормальном состоянии вала указанные углы имеют один и тот же порядок, а в случае его скручивания разница между ними будет существенной.

При проектировании и доводке двигателей расчет и корректировку фаз газораспределения ведут с учетом тепловых зазоров между клапанами и коромыслами, устанавливаемых также расчетным путем. Фактически открытие клапанов начинается после того, как полностью выбран тепловой зазор. Отсюда следует, что фазы газораспределения нужно проверять при номинальных зазорах клапанов.

Своевременная проверка и регулировка зазоров клапанов способствуют повышению надежности и долговечности клапанного механизма и головки цилиндров. Зазоры проверяют непосредственным замером при помощи набора щупов или специального приспособления. Известны также способы определения зазоров клапанов по косвенным (диагностическим) показателям. Например, некоторые авторы рекомендуют определять указанные зазоры по энергии вибраций, возникающих от ударов бойков коромысел о стержни клапанов. Параметры вибраций, зависящие от величины проверяемого зазора, воспринимаются датчиком ускорений (акселерометром), устанавливаемым в определенном месте (вблизи от проверяемого клапана), и после усиления инфильтрации нужных сигналов регистрируются измерительным прибором. Существенными недостатками такого метода являются наличие сигналов помех, значительно снижающих точность измерений, а также сложность и высокая стоимость измерительной аппаратуры. Поэтому данный метод пока не получил широкого практического применения.

Для ориентировочной оценки величин зазоров клапанов без снятия крышки на практике пользуются обычным стетоскопом, наконечник которого прикладывают к клапанной коробке. В случае чрезмерно больших зазоров в области клапанного механизма прослушиваются четкие металлические стуки при малой частоте вращения коленчатого вала. Этот метод является субъективным и может быть рекомендован лишь для предварительной (ориентировочной) оценки состояния проверяемых сопряжений. При обнаружении стуков необходимо остановить двигатель, вскрыть клапанную коробку и проверить зазоры непосредственным их измерением.

Суммарный износ деталей механизма газораспределения (шестерен распределения, подшипников и кулачков распределительного вала) можно определить по смещению фаз в сторону запаздывания. Ориентировочно оценить состояние шестерен распределения и подшипников распределительного вала можно по шуму и стукам, замеряемым стетоскопом. Более объективных безразборных способов оценки степени изношенности этих узлов и наличия в них дефектов пока не существует.

Ниже приведены способы оценки состояния механизмов газораспределения двигателей тракторов, рекомендуемые для практического применения.