Блок цилиндров и механизм газораспределения ГРМ двигателя Д-240
Блок цилиндров дизеля Д-240 и головка блока
Головка блока цилиндров двигателя Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 представляет собой чугунную обработанную отливку. Сбоку к головке прикреплены впускной и выпускной коллекторы. Между головкой и коллектором установлены прокладки из асбостального полотна.
Сверху в головке блока цилиндров запрессованы восемь направляющих втулок, в которые вставлены впускные и выпускные клапаны. Снизу в головке имеются гнезда под тарелки клапанов.
Для улучшения охлаждения форсунок они размещаются в латунных стаканах. Снизу под донышки стаканов установлены уплотнительные шайбы. Стаканы поджаты к шайбам гайками, ввернутыми в головку.
Шатуны двигателя Д-240 стальные, штампованные. В верхнюю головку запрессована биметаллическая втулка (стальная со слоем бронзы). Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна и втулки есть отверстие.
По внутреннему диаметру втулки сортируются на две размерные группы: с большим диаметром маркируются черной краской, с меньшими - желтой. Нижняя головка шатуна - разъемная.
Разъем выполнен косым для обеспечения прохода нижней части через гильзу при монтаже. Крышка прикреплена к шатуну двумя болтами из высококачественной стали, застопоренными контровочной пластиной.
К основным дефектам головки блока цилиндров Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 относятся: коробление плоскости разъема, износ внутренних поверхностей направляющих втулок, рабочих фасок клапанов и клапанных гнезд; наличие трещин в их перемычках; прогар посадочных мест под уплотнения форсунок или ее стакана.
При проведении технической экспертизы головки блока цилиндров пользуются таблицей. Утопание клапанов в гнездах головки без снятия ее с блока цилиндров можно определить по выступанию стержней всасывающих клапанов относительно поверхности головки блока цилиндров.
Для этого поочередно устанавливают поршни в в. м. т. на такте сжатия и измеряют расстояние от торца стержня клапана до головки блока. Если выступание стержня клапана превышает показатели, то это указывает на предельный износ тарелок клапанов и их седел.
Одновременно можно определить степень износа кулачков распредвала. Для этого прокручивают коленчатый вал дизеля до полного открытия клапана (при установленном для холодного дизеля тепловом зазоре) и проводят замер расстояния от стержня до головки блока цилиндров.
По разнице расстояний, измеренных при закрытых и полностью открытых клапанах, определяют величину перемещения каждого клапана. Если величина перемещения клапана превышает допустимые значения, распределительный вал дизеля заменяют.
После этих замеров головку блока цилиндров снимают с дизеля Д-240 и подвергают дальнейшей экспертизе. Замеряют коробление плоскости разъема головки цилиндров щупом и поверочной линейкой.
При утопании тарелок клапанов более допустимых размеров, головку заменяют. Если эти размеры не превышают допустимых, то разбирают головку блока и ремонтируют.
Для впуска воздуха и выпуска продуктов сгорания необходимо при определенном угле поворота коленчатого вала соединять цилиндры с впускными и выпускными коллекторами. Это обеспечивается верхнеклапанным механизмом газораспределения (ГРМ).
Механизм газораспределения ГРМ двигателя Д-240
Во время работы двигателя Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 коленчатый вал через шестерни 1, 2 и 14 (рис.1) вращает распределительный вал, имеющий кулачки 13. В нужный момент кулачок подходит к толкателю 12, поднимает его, штангу 11 и короткое плечо коромысла 7.
При этом коромысло поворачивается вокруг оси 8 и длинным плечом нажимает на стержень клапана 3, дополнительно сжимая пружину 5 и открывает клапан. Закрывается клапан под действием этой же пружины. Каждый цилиндр имеет два клапана - впускной и выпускной. Плавный подъем и опускание клапана, и длительность его открытия обеспечивается определенным профилем кулачка.
Рис. 1. Схема клапанного механизма газораспределения дизеля Д-240
1 - шестерня коленчатого вала; 2- промежуточная шестерня; 3 - клапан; 4 - направляющая втулка; 5 - пружина: 6 - упорная тарелка; 7 коромысло; 8 - ось коромысла; 9 - контргайка; 10 -
регулировочный винт; 11 штанга; 12 - толкатель: 13 - кулачок распределительного вала; 14 - шестерня распределительного вала
Необходимая последовательность открывания клапана двигателя Д-240 достигается соответствующим размещение кулачков на валу.
Так как рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит за два оборота коленчатого вала, а впускной и выпускной клапаны за это время должны открываться только по одному разу, распредвал вращается вдвое медленнее коленчатого.
Достигается это установкой на распределительном валу приводной шестерни 14, имеющей вдвое больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала.
Клапан должен открываться при определенном положении поршня в цилиндре. Согласованность действия газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов обеспечивается соединением распределительных шестерен по специально нанесенным меткам. Во время работы двигателя детали механизма нагреваются и расширяются.
Чтобы при этом не нарушалась плотная посадка клапана в седле, между клапаном и бойком коромысла регулировочным винтом 10 устанавливают тепловой зазор (для разных двигателей он находится в пределах 0,3-0,5 мм).
Малый зазор, а, следовательно, и неплотная посадка клапана в седле, приводит к прорыву горячих газов через щели и перегреву клапана (возможно коробление тарелки клапана и обгорание ее фаски).
В случае увеличения зазора возникают звонкие стуки, которые хорошо прослушиваются при работающем двигателе. Кроме того, сокращается время и уменьшается величина открытия
клапанов, вследствие чего ухудшается очистка цилиндров от продуктов сгорания и уменьшается наполнение их свежим зарядом.
Чтобы продлить время открытия клапанов Д-240 и улучшить наполнение, очистку цилиндра, клапаны открываются с некоторым опережением (до того, как поршень придет н.м.т.), а закрывается с запаздыванием (после того, как поршень пройдет м.т.), то есть продолжительность открытия клапана составляет более 180° поворота коленчатого вала.
Базовые параметры и регулировочные размеры деталей головки блока цилиндров и ГРМ дизеля Д-240
Выступание стержня клапана, мм (нормальное / допустимое) - 56,0 - 57,2
Перемещение клапана, мм (нормальное / допустимое) - 10,2 - 9,0
Коробление плоскости разъема головки цилиндров, мм - 0,15
Утопание тарелки клапана, мм (нормальное / допустимое) - 0.4-0.7
Допустимый внутренний диаметр втулки клапана, мм - 11,10
Допустимое сжатие наружных клапанных пружин до рабочей высоты, Н - 148
Рабочая высота пружины, мм - 54,0
Сжатие внутренних клапанных пружин до рабочей высоты, Н - 74
Рабочая высота, мм - 48,5
Допустимый диаметр стержня клапана, мм - 10,85
Внутренний диаметр втулки коромысел, мм - 19,02-19,05
Диаметр оси коромысел, мм - 18,98 -19,00
Сухари клапанов и клапанные пружины снимают специальным приспособлением. Если седло клапана имеет трещины, то головку сдают в ремонт. Снятые клапаны маркируют, а затем замеряют диаметр стержня и проверяют биение фаски и изгиб стержня. Биение фаски клапана и изгиб стержня относительно оси клапана не должны превышать 0,03 мм.
При наличии следов прогаров, раковин на фасках клапанов рабочую поверхность фаски тарелки обрабатывают на специальных шлифовальных станках. Рабочую фаску впускного клапана дизелей Д-240 шлифуют под углом 45°.
После выведения следов износа ширина цилиндрической части тарелки клапанов должна быть не менее 0,5 мм. Направляющая втулка клапана заменяется при износе внутреннего отверстия под стержень клапана или ослаблении посадки в головке цилиндров.
При ослаблении посадки втулки в головке из запасных частей подбирают втулку с наибольшим отклонением по наружному диаметру, смазывают ее эпоксидным клеем без наполнителя и запрессовывают в головку. После установки направляющих втулок обрабатывают клапанное гнездо планетарно-шлифовальным приспособлением.
При рисках, раковинах и следах прожогов на рабочей фаске, клапанного гнезда первоначально шлифуют фаску до выведения следов износа и замеряют степень утопания клапанов по новому клапану.
Если оно находится в пределах допустимого, то продолжают обрабатывать клапанное гнездо. Нижнюю (наружную) кромку рабочей фаски клапанного гнезда в головке цилиндров обрабатывают шлифовальным кругом с углом конуса 150, а верхнюю (внутреннюю) кромку — 60°.
Ширина рабочей фаски гнезда для впускных клапанов Д-240 должна быть 2,0...2,5 мм и для выпускных — 1,5...2,0 мм. После обработки тарелки клапана и его гнезда их взаимно притирают. Если отремонтированы все клапаны и их гнезда, то притирают на станке.
При ремонте одного-двух клапанов их притирают пневматическим приспособлением, используя пасту из смеси микропорошка с индустриальным или моторным маслом.
Во время притирки, при вращении клапана дизеля Д-240, его периодически приподнимают. Время от времени проверяют состояние притирающихся фасок клапана и гнезда. Верхняя кромка матовой полоски рабочей фаски должна быть расположена на расстоянии не менее 0,5 мм от цилиндрического пояска тарелки клапана.
Если матовая полоска окажется значительно ниже или выше пояска, то гнездо клапана снова обрабатывают шлифовальными кругами с углом конуса 60 или 150° и снова притирают клапан и гнездо.
Перед сборкой клапанов проверяют упругость пружины клапана на приспособлении. Если параметры выходят за допустимые пределы, то пружины заменяют.
В некоторых случаях для компенсации длины и усилия сжатия пружины под них устанавливают специальные шайбы, толщину которых можно определить по формуле для впускного клапана А = В — 1,3 мм, для выпускного — А = В — 1,8 мм, где В — фактическая величина утопания клапана, замеренная после ремонта седла клапана. После сборки клапанов выступание сухарей над плоскостью тарелки пружины должно быть не более 0,5 мм, утопание — 1,3 мм.
Для контроля герметичности клапанов двигателя Д-240 заполняют впускные и выпускные каналы головки цилиндров керосином.
Он не должен просачиваться в течение 1,5 мин. Перед установкой оси коромысел в сборе проверяют техническое состояние каждого коромысла.
При наличии на бойках коромысел углублений более 0,3 мм их поверхность шлифуют до выведения следов износа.
Непараллельность рабочей поверхности бойка коромысла должна быть не более 0,05 мм. При необходимости проверяют внутренний диаметр отверстий втулок коромысел. Допустимый зазор между втулкой и осью коромысел — не более 0,15 мм.