Что такое кулачок в двигателе

Кулачковый механизм виды и типы, принцип работы

Кулачковый механизм служит для изменения вращательного движения в линейное перемещение небольшой амплитуды. Вращающаяся его деталь — диск с выступом, закрепленный на ведущем валу, именуется кулачок во время вращения выступ толкает либо толкатель, если нужно получить поступательное перемещение, либо коромысло, если требуется качательное движение. Подобные механизмы повсеместно используются в двигателях внутреннего сгорания, измерительных приборах, швейных машинках, самых разных регуляторах и множества прочих устройствах.

L- образная головка ( плоская головка ) относится к конфигурации клапанного механизма с толкателем, в которой клапаны расположены в блоке двигателя рядом с поршнями . Конструкция была распространена на ранних конструкциях двигателей, но с тех пор вышла из употребления.

Обычно двигатели с L-образной головкой используют небольшую камеру на одной стороне цилиндра для размещения клапанов. Это имеет ряд преимуществ, прежде всего в том, что он значительно упрощает головку блока цилиндров. Это также означает, что клапаном можно управлять, нажимая прямо на него, в отличие от необходимости в каком-то механическом приспособлении, чтобы толкать клапаны вниз. Это также может немного облегчить охлаждение, так как клапаны и рабочие штоки не мешают работе цилиндра, что упрощает конструкцию охлаждающей рубашки (но см. Ниже). Линия воздухозаборников вдоль боковой стороны двигателя приводит к названию L-образной головки из-за того, что цилиндры имеют форму перевернутой буквы L. Эта конфигурация также известна как боковые клапаны , поскольку клапаны расположены сбоку от цилиндров.

С другой стороны, двигатель с L-образной головкой также требует, чтобы воздушный поток повернулся как минимум на 90 ° для входа в цилиндр, что снижает его эффективность; в просторечии говорят, что такой двигатель «дышит» хуже. В автомобилях прошлого производства дыханию не уделялось особого внимания, поскольку двигатели не могли долго и надежно работать на высоких оборотах из-за других факторов. Это было незначительной проблемой, учитывая преимущества простоты.

Хотя рядные 4- и 6-цилиндровые двигатели с L-образной головкой часто использовались для автомобилей, тракторов и т. Д., Наиболее известным автомобильным двигателем с L- образной головкой является Ford V-8 начала 20 века , который имеет оба набора клапанов (впускной и выпускной). ), расположенные внутри «Vee», и все они приводятся в действие одним распредвалом.расположен над коленчатым валом. Выхлоп следует долгим путем, чтобы покинуть двигатель. Это фактически гарантирует, что двигателю потребуется необычно большой радиатор охлаждающей жидкости, чтобы избежать перегрева при длительной интенсивной эксплуатации. Конструкция с плоской головкой в ​​V-образном двигателе, с воздухозаборником / топливной системой и всеми выпускными и впускными клапанами внутри буквы «V», требует, чтобы выхлопные газы проходили между цилиндрами за пределы V в выхлопную систему. Таким образом, тепло выхлопных газов передается охлаждающей жидкости (когда она выходит из двигателя между цилиндрами). В конструкции Ford V-8 с плоской головкой, выпускавшейся с 1932 по 1952 год, центральное выпускное отверстие на внешней стороне блока выпускало газы из двух цилиндров, что усугубляло проблему высокой температуры. Это «очень жарко посередине»Проблема делает этот двигатель склонным к тепловым нагрузкам и трещинам в блоке цилиндров. Выхлопные газы в линейном двигателе выходят из блока напрямую и не проходят между цилиндрами, и имеют более устойчивую к температуре конструкцию. Когда выпускные отверстия и клапаны находятся в головке блока цилиндров, отводимое тепло имеет гораздо меньше времени для нагрева охлаждающей жидкости, и такие двигатели более долговечны в условиях высоких нагрузок, а двигатель аналогичного размера потребует меньшей емкости радиатора охлаждающей жидкости, чем V-8 с плоской головкой.и такие двигатели более долговечны в условиях высоких нагрузок, и для двигателя аналогичного размера потребуется меньшая мощность радиатора охлаждающей жидкости, чем для двигателя V-8 с плоской головкой.и такие двигатели более долговечны в условиях высоких нагрузок, и для двигателя аналогичного размера потребуется меньшая мощность радиатора охлаждающей жидкости, чем для двигателя V-8 с плоской головкой.

Из-за проблем с нагревом и эффективностью двигатели с L-образной головкой довольно быстро перестали использоваться в двигателях высокой мощности, таких как авиационные двигатели , до Первой мировой войны . Они жили на какое — то время в автомобильном мире и были использованы в Второй мировой войне Jeep , например. L- образные головки больше не используются в автомобильных двигателях, хотя они по-прежнему широко используются для небольших двигателей в газонокосилках и генераторах. Благодаря теплоудерживающей конструкции размер клапанов и степень сжатияограничены (клапан / камера сгорания находится далеко от верхней части поршня, что обычно создает большее пространство сгорания — более низкую степень сжатия), что, в свою очередь, снижает доступную мощность и экономичность. Не все L-образные головки являются двигателями с кулачковым механизмом; расположение распредвала в этой компоновке разное .

Особенности [ | ]

Основные характеристики кулачкового механизма — это максимальное перемещение толкателя (угол качания коромысла), максимальная скорость или ускорение исполнительного механизма и закон движения исполнительного механизма.

Закон движения разных типов и размеров толкателя на одном и том же кулачке отличается, поэтому расчёт профиля кулачка ведётся под конкретный толкатель.

Кулачковый механизм имеет сходные черты с механизмом планшайба-стержни

Главным достоинством и исключительным свойством кулачкового механизма является возможность реализации произвольного (в очень широких пределах) закона движения исполнительного механизма.

Вторым достоинством является простота конструкции, благодаря чему кулачковый механизм иногда используют как простейший преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное, например, в приводе бензонасоса карбюраторных ДВС.

Главным недостатком является дороговизна изготовления профилей. Эта задача решается применением литья, либо перемещением обрабатывающего органа по шаблону, то есть, по сути, также использованием кулачкового механизма (в станке).

Вторым недостатком является относительно малая нагрузочная способность, вследствие трения скольжения кулачка и толкателя по линии, а также из-за значительных боковых усилий на толкатель при резких перемещениях. Для повышения ресурса применяют роликовый толкатель (как правило, на игольчатом подшипнике) и замену поступательного толкателя коромыслом, например, в газораспределительном механизме тракторных дизелей.

Роликовые толкатели клапанов

Толкатели данного типа бывают двух основных видов:

• Торцевые;
• Рычажные.

В первом случае толкатель выполнен в виде цилиндрического стержня, в нижней части которого через игольчатый подшипник установлен стальной ролик, а в верхнем торце предусмотрено углубление (пята) под штангу. Во втором случае деталь выполнена в виде рычага с одной опорой, на плече которого установлен ролик и находится углубление под штангу.

Устройства данного типа наиболее широко применяются в моторах с нижним расположением распределительного вала, на новых силовых агрегатах они практически не встречаются.

Конструкция и принцип работы.

Конструктивная схема наиболее распространенного кулачкового насоса выглядит следующим образом.

Рабочими органами насоса являются два ротора, каждый из которых имеет по два кулачка (зуба) специальной формы. Передача вращения от ведущего ротора к ведомому осуществляется при помощи пары синхронизирующих шестерен.

Двухкулачковые насосы относятся к группе коловратных агрегатов.

Такой кулачковый насос имеет два параллельных вала, на которых консольно закреплены рабочие органы. Каждый такой рабочий орган состоит из втулки с двумя кулачками (зубьями — как у шестеренчатого насоса).

Передача вращения от ведущего вала к ведомому осуществляется через пару прямозубых синхронизирующих шестерен.

Валы насоса опираются на шариковые подшипники, установленные в чугунном кронштейне. Кронштейн имеет две масляные ванны для смазки подшипников и шестерен.

Для уплотнения вала предусмотрено два набивочных сальника, которые размещены на проставке. На корпусе насоса крепится предохранительно-перепускной клапан. Насос приводится в движение от электродвигателя через зубчатый редуктор.

Принцип работы.

Роторный кулачковый насос работает за счет синхронного вращения в противоположных направлениях двух роторов, закрепленных на валах, установленных в корпусе одного агрегата. Синхронное вращение достигается за счет специальных зубчатых колес, передающих мощность с одного вала (приводного) на вал другого ведомого зубчатого колеса.

При выходе кулачкой из зацепления объем камеры, находящейся между ними, увеличивается. Это приводит к снижению давления (разряжению) в области всасывающего патрубка агрегата и обеспечивает поступление перекачиваемой среды из трубопровода на всасе насоса.

Ротора вращаются и жидкость поступает в камеру расположенную между кулачками.

При входе кулачков в зацепление объем камеры, расположенной между ними уменьшается и это приводит к росту давления в нагнетательном патрубке и обеспечивает подачу жидкости под давлением в нагнетательный трубопровод.

Основными преимуществами кулачкового насоса являются:
надежная конструкция;
легкий ремонт и техническое обслуживание;
равномерная подача;
возможность перекачивания жидкостей с чувствительной структурой;
высокий КПД;
большой рабочий ресурс агрегата.

Кулачковый вакуумный насос.

Кулачковый вакуумный насос отличается высокой эффективностью и простотой технического обслуживания. Одним из крупнейших производителей такого оборудования является компания Tapflo. Компания выпускает продукция в трех основных линейках.

Насосы Tapflo серии Top Lobe Plus.

Оборудование этой серии выпускается в девяти типоразмерах с номинальным диаметров присоединительных патрубков от 25 до 150 миллиметров.

Агрегаты способны создавать максимальное давление до 10 бар и обеспечивать максимальную подачу до 124 м 3 /ч.

Максимальная температура перекачиваемой жидкости составляет 100 °С.

Максимальный размер перекачиваемых частиц – до 15 миллиметров.

Насосы Tapflo серии Top Lobe.

Линейка оборудования данной серии представлена 12 агрегатами с диаметрами присоединительных патрубков от 25 до 150 миллиметров.

Агрегаты способны создавать максимальное давление до 22 бара и обеспечивать максимальную подачу до 128 м 3 /ч.

Максимальная температура перекачиваемой жидкости составляет 70 °С.

Максимальный размер перекачиваемых частиц – до 15 миллиметров.

Роторный кулачковый насос серии Top Lobe сконструирован для применения в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности.

Насосы Tapflo серии Top Wing.

Оборудование этой серии выпускается в восьми типоразмерах с номинальным диаметров присоединительных патрубков от 25 до 150 миллиметров.

Агрегаты способны создавать максимальное давление до 15 бар и обеспечивать максимальную подачу до 167 м 3 /ч.

Максимальная температура перекачиваемой жидкости составляет 150 °С.

Максимальный размер перекачиваемых частиц – до 28 миллиметров.

Кулачковый насос серии Top Wing сконструирован для применения в областях с высокими требованиями к гигиеничности конструкции.

Коловратный насос.

Коловратный насос предназначен для перекачивания жидкости без абразивных механических примесей с кинематической вязкостью от 0,2 до 2000 см 2 /сек и температурой до 250 °С.

Такие агрегаты производятся в нескольких исполнениях:
К – низкого давления;
КВ – высокого давления;
КГ и КВГ – с обогревом (охлаждением) корпуса.

Продолжительность работы коловратного насоса до капитального ремонта при работе на чистом минеральном масле с кинематической вязкостью не менее 0,2 см2/сек и температурой до 100 °С или жидкостях, аналогичных по физико-химическим свойствам составляет не менее 15 000 часов.

Область применения.

Широкое распространение получил кулачковый насос в пищевой промышленности, ведь благодаря гигиенической конструкции и возможности бережного перекачивания продуктов кулачковые насосы лучше всего подходят для сред с переменной вязкостью. Они широко применяются для перекачивания фруктового варенья, детского питания, различных соусов, шоколада, детского питания, различных масел, кетчупов, йогуртов, сыров и молока.

Ещё одной областью применения такого оборудования является фармацевтическая промышленность благодаря конструкции из материалов с низким содержанием углерода и возможности бережного перекачивания. Кроме того кулачковый вакуумный насос способен предельно точно дозировать перекачиваемые среды что является огромным преимуществом агрегата в этой отрасли.

Кулачковые насосы широко применяются в косметической промышленности. Они отлично справляются с перекачиванием шампуней, гелей, кремов и различной парфюмерии, кроме того обладают возможностью CIP-мойки.

В химической промышленности такое оборудование благодаря высокой надежности и легкому техническому обслуживанию применяется для перекачивания различных агрессивных сред, суспензий и паст.

Регулировка клапанов ваз 2107 индикатором

Регулировка клапанов ваз 2107 индикатором требуется для определения более точного зазора между цилиндрической частью кулачка распредвала и рокера.

Применение индикатора необходимо при наличии выработки на плоскости соприкосновения рокера и кулачка. На поверхности рокера образуется ямка.

При установке регулировочного щупа эта ямка перекрывается. В результате как не старайся точно зазор выставить не получиться. На рисунке видно что при регулировке щупом к толщине щупа прибавиться еще зазор на глубину выработки

Индикатор позволяет выставить зазор с учетом того что произошла выработка. Он измеряет фактическое расстояние от рокера до кулачка.

Чтобы воспользоваться индикатором необходимо закрепить планку над рокерами. Установить на планку индикатор. Так чтобы наконечник индикатора уперся в край рокера.

Далее выставляется необходимый зазор и индикатор переставляется по планке под следующий рокер.

Честно говоря приобретать индикатор достаточно дорого для того чтобы регулировать клапана только на своей машине. Брать у кого то. Не всякий даст. Проще и дешевле в случае имеющейся выработки поменять рокера.

Если выработка появилась.Нарушен слой цементации на трущейся поверхности рокера. Дальше выработка будет увеличиваться ещё сильнее. И даже при наличии индикатора. Процесс регулировки клапанов будет повторяться через более короткий промежуток времени. Зазоры клапанов придется регулировать постоянно.

Порядок регулировки клапанов на инжекторном и карбюраторном двигателе

Ничем не отличается. Так как порядок работы цилиндров одинаковый. Зазоры клапанов также одинаковые. Также нет различий в регулировке клапанов на всех автомобилях ВАЗ от 2101 до 2107 отличия в двигателях не затрагивают систему ГРМ. Двигателя могут отличаться по диаметру поршня. Ходу поршня. Соответственно применяются коленчатые валы, поршня, и шатуны имеющие различные размеры. Конструкция механизма ГРМ на всех двигателях этих моделей не меняется. За исключением того что на двигателях автомобиля ВАЗ 2105 устанавливался механизм С ременным приводов. Но принцип регулировки клапанов и на этой модели остался неизменным.

При регулировке клапанов не так важно знать порядок регулировки как правильно выставить зазор. Это кропотливая работа. Не всегда с первого раза получается застопорить регулировочный винт. Таким образом что бы он не был зажат и не был прослаблен. По этому если с первого раза не получилось ничего страшного. Процедуру можно повторить.

Регулировка клапанов для чего она необходима двигателю. От наличия правильных зазоров зависит время открытия и закрытия клапанов. при увеличенном зазоре клапана буду позже открываться и раньше закрываться. Соответственно камера сгорания не получает необходимое количество топливной смеси. И отработанные газы не будут полностью выходить из полости цилиндров.

Если клапана зажаты. Они не будут полностью закрываться. Это снижение компрессии. И как результат снижение мощности двигателя. К тому же будет прорыв расширяющихся газов которые имеют большую температуру. В результате прогорают клапана, седла клапанов. Двигатель выходит из строя.