Тепловой зазор что это

Тепловые зазоры клапанов.

Все время я был уверен, что зазор между толкателем и распредвалом по мере прогрева становиться меньше. То есть для того он и нужен чтобы на прогретом двигателе клапан не «зажимало».

Первый раз я в этом усомнился когда в ремонт попал Марк 2 с неустойчиво работающим двигателем.
При этом по словам владельца на холодную работает совсем плохо и по мере прогрева начинает работать ровнее. Диагностика показала что в 1 и 6 цилиндрах компрессия 4 и 6 очков соответственно, в остальных 11-11.5

В первую очередь было решено проверить не «зажаты» ли клапана, так как на этом моторе (1G-FE) я не раз такое встречал. Так и оказалось в 1 и 6 на обоих впускных клапанах не было зазора вовсе, и в связи с этим клапана постоянно оставались приоткрытыми и соответственно не было компрессии.

Мотор остыл, зазоры были отрегулированы. Но мне не давало покоя то, что на холодную мотор работал заметно хуже чем на горячую, ведь если на холодном двигателе зазоры больше чем на горячую то наоборот холодный мотор должен работать стабильнее чем горячий. После регулировки мотор был прогрет и быстро снята клапанная крышка, зазоры на горячую оказались на 0.10-0.15 мм больше чем те что я выставлял на холодную.

То есть оказалось что зазоры все-же УВЕЛИЧИВАЮТСЯ по мере прогрева двигателя.

Вот объяснение этому:

Клапан стальной, коэффициент теплового расширения у него относительно мал, хотя теплоотвод похуже чем у ГБЦ.
ГБЦ легкосплавная, коэффициент расширения значительно больше, да и масса/объем нагреваемого метала ощутимее, при относительно тех же температурах.
В результате размер «А» (расстояние от седла до нижней постели распредвала) увеличивается на большую величину чем удлиняется клапан (Размер «В»). Поэтому распредвал приподнимается на своих опорах и зазор увеличивается. Это справедливо как для моторов с толкателями в виде стаканчиков, так и для моторов с коромыслами. Было проверено опытным путем на моторах: 3S-FE, 1G-FE, K24A, F23A.

Для чего тогда вообще нужен зазор? Я пришел к выводу что это необходимо для того короткого промежутка времени когда клапан уже горячий, а ГБЦ нет.

Источник

Регулировка зазоров клапанов — для чего она нужна

Регулировка зазоров клапанов требуется для соблюдения оптимальных тепловых зазоров между элементами ГРМ. При нагреве металл расширяется, и зазоры между деталями двигателя уменьшаются. Все зазоры в двигателе рассчитаны таким образом. Что их оптимальное значение. Устанавливается при достижении двигателем температуры от 80 до 120 градусов. То есть при этих температурах двигатель работает оптимально.

Может эксплуатироваться на максимальной мощности. По этому необходима процедура прогрева холодного двигателя. В первую очередь для того чтобы установились оптимальные зазоры между деталями двигателя. то есть мы устанавливаем тепловые зазоры. которые рассчитаны на тепловое расширение деталей двигателя. Что бы при нагреве они стали как можно меньше. Но исключали возможность их полного отсутствия. Зазоры в клапанах должны быть минимально возможными. Что бы обеспечивать открытие и закрытие клапанов. Без задержки на преодоление зазора.

Принцип работы 4 тактного двигателя

Распределительный вал в двигателе служит для того чтобы открывать и закрывать клапана. В зависимости от тактов работы цилиндров. Существуют 4 такта работы двигателя.

Клапана должны своевременно открываться и закрываться. Кулачки распределительного вала управляют закрытием и открытием клапанов.

Влияние тепловых зазоров на работу двигателя.

Неправильная величина зазора сильно влияет на работу двигателя.

Почему увеличивается зазор в клапанах

Увеличение зазоров связано с тем что трущиеся поверхности подвергаются износу. Зазоры увеличиваются за счет износа между клапаном и коромыслом, коромыслом и штангой. Штангой и толкателем. Стираются кулачки на распредвалу. Увеличивается износ в шейка распредвала, и на валу коромысел. Появляется биение между коромыслом и валом коромысел. И какую конструкцию ГРМ не взять везде есть поверхности которые изнашиваются между собой.

Последствия увеличенных зазоров клапанов

Увеличенные зазоры клапанов имеют следующие последствия. Клапана открываются позже и закрываются раньше чем положенного. При впуске. Клапана закрываются раньше. Это не позволяет наполнить цилиндры в полном объёме. Поршень сожмет меньший объём воздуха или топливной смеси. В результате чего уменьшится давление расширяющихся газов. Топливо не полностью сгорит в цилиндре. Если воздуха будет не хватать. Образуется сажа. Частично не сгоревшее топливо станет догорать в следующем цикле работы цилиндра. И как результат возникнет местный перегрев поршневой группы. Здесь речь идет о очень высоких температурах. Свыше 1000 градусов. Местный перегрев двигателя вызовет последствия. Которые приведут к прогоранию поршня, клапанов межклапанных перегородок. В результате ГБЦ не будет подлежать ремонту.

После того как топливо завершит работу. Выпускной клапан должен открыться. Но при увеличенном зазоре он откроется позже. После того кого как поршень начнет движение вверх. Клапан какое то время будет закрыт. Поршень встретит сопротивление в такте выброса выхлопных газов. Закроется раньше. Не будет возможности всем газам выйти из камеры сгорания Это повлияет на мощность двигателя.

В такте впуска поршнем не создаётся требуемое разряжение. Воздух и топливо поступают в меньшем объёме. Это снижает мощность двигателя.

Несоответствие тепловых зазоров в большую или меньшую сторону плохо влияет на работу двигателя. Снижает его мощность и создает вероятность прогорания элементов поршневой группы. В процессе работы зазоры могут как увеличиваться так и уменьшаться

Уменьшенные зазоры клапанов

Вызывают неплотное закрытие клапанов и связано с износом клапана и седла клапана. Клапан вращаются вокруг своей оси. Конструкция пружин клапанов устроена таким образом. Что при каждом нажатии на клапан. Он проворачивается. Это позволяет равномерно распределять усилие нагрузки на клапан по всей плоскости прилегания. В процессе работы клапана постоянно ударяются по седлу и в момент соприкасания проворачиваются. Всё это приводит к износу седла и клапана. В результате клапан поднимается вверх. И как следствие уменьшается зазор между клапаном и коромыслом.

И если вовремя не отрегулировать зазор клапан перестанет закрываться Так как начнет постоянно давить на коромысло. В статье упоминается конструкция ГРМ которая включает в себя. Распредвал, чашку толкателя, штангу, коромысло и клапан. Эта конструкция применяется, в случае если распредвал расположен в блоке двигателя. Если распредвал или два распредвала располагаются в головке двигателя. Применяется другая конструкция газораспределительного механизма. В которой распредвал сначала на рокер который является коромыслом клапана. Такая конструкция устанавливается на итальянских двигателях применяемых в ВАЗ 2101-07. Регулировка клапанов осуществляется между кулачком распредвала и рокером.

Последствия уменьшенных зазоров клапанов

Если зазоры клапанов стали меньше допустимой величины. При нагреве двигателя клапана перестанут плотно закрываться. Не произойдет полноценного сжатия топлива. Снизится компрессия в цилиндрах двигателя. При низкой компрессии топливо в цилиндрах сгорает не полностью. Вследствие чего образуется сажа. Топливо начинает догорать в последующих циклах работы двигателя. Возникает местный перегрев элементов поршневой группы. В первую очередь страдают клапана. Так как через них прорывается пламя из камеры сгорания.

Разные конструкции ГРМ

Более современная конструкция. Когда кулачки распредвала давят на чашку толкателя. А та в свою очередь на клапан. Эта конструкция применяется на автомобилях ВАЗ 2108-10. Регулировка зазоров клапанов осуществляется при помощи специальных калиброванных шайб. Они имеют разный размер. Подбираются в зависимости от величины теплового зазора между чашкой и кулачком распредвала.

Самая современная система включает в себя применение в качестве толкателей гидрокомпенсаторов. Регулировка зазоров клапанов при этой конструкции не требуется. Гидрокомпенсатор располагается между кулачком распредвала и клапаном. При работающем двигателе масло под давлением подаётся в полость компенсатора. В нем происходит расширение полости под давлением масла. И зазоры полностью убираются. При нажатии кулачка на компенсатор. Он начинает движение. Канал подающий давление масла перекрывается. Масло попадает в замкнутое пространство. И не дает внутренней полости компенсатора сжаться. В результате усилие от кулачка передаётся на клапан. Как видим тепловые зазоры убираются сразу. После того как давление масла расширило полость компенсатора. И движение кулачков передается на клапан без зазоров.

Если слышен стук клапанов. Значит при нажатии клапана на компенсатор масло выходит наружу из компенсатора. Через наружную поверхность компенсатора и корпус головки блока. То есть посадочное место компенсатора изношено, И допускает прорыв давления масла. Либо заклинил поршень в полости компенсатора. И Расширения не происходит.

В случае когда применяется механическая передача давления от кулачка распредвала на клапан. Требуется постоянная регулировка тепловых зазоров клапанов.

Регулировка клапанов двигателя.

Регулировка зазоров клапанов во всех двигателях внутреннего сгорания происходит по одному и тому же принципу. Независящему от. конструктивных особенностей системы ГРМ. Четырех тактные двигатели как бензиновые так и дизельные имеют одну и туже общую конструкцию. Зная общий принцип можно регулировать клапана на любом двигателе автомобиля.

Что необходимо знать при регулировке зазоров клапанов.

Порядок работы цилиндров 4 цилиндрового двигателя.

Если сработал один цилиндр. за ним в работу вступает следующий. Какой именно. зависит от конструкции двигателя. Если двигатель имеет рядное расположение цилиндров. Коленвал имеет такое строение

Сработал первый цилиндр следующий будет либо 2 либо 3

За 2 будет 4, за 3 – либо 4 либо 3

Поэтому порядок работы цилиндров 4 х цилиндрового рядного двигателя будет таким

Другие конструкции двигателей имеют другой порядок работы цилиндров. Важно знать порядок работы цилиндров для каждого двигателя. Чтобы регулировать клапана именно того цилиндра который находится в ВМТ именно в момент сжатия.

Если мы имеем порядок работы 1-3-4-2, это значит, что сначала регулируем первый цилиндр затем 3 затем 4 затем 2

Как определить вмт поршня в первом цилиндре

Почему положение именно 1 цилиндра. Чтобы не путаться. Первый всегда первый, согласно схемы работы цилиндров. Но можно начать и со 2 и с 3 и с 4.

Выглядеть это будет следующим образом.

2-1-3-4 или если начать с3 то 3-4-2-1

Поэтому чтобы не забивать себе голову лишними подсчетами всегда регулируем с 1, согласно схемы работы двигателя.

Поршень первого цилиндра необходимо выставить таким образом. Чтобы он находился в ВМТ в момент сжатия. Все метки на шкиву коленвала, на маховике, на любом двигателе показывают положение первого цилиндра в ВМТ.

Для того чтобы начать регулировку этого мало. Интересует не только положение поршня в вмт но и ещё чтобы он находился в момент сжатия. Когда поршень совершает сжатие топлива. В этот момент впускной и выпускной клапаны закрыты.

За весь цикл работы двигателя от 1 до 4 цилиндра распредвал совершает один оборот а коленвал 2 оборота. То ест поршень дважды приходит в ВМТ 1 цилиндра за один оборот распредвала. Интересует только одно положение.

Можно сориентироваться по положению бегунка трамблера. Если он начинает подходить к контакту высоковольтного провода первого цилиндра, необходимо в этот момент подвести метку на шкиве или коленвале.

Коромысла клапанов указывают на положения первого цилиндра в момент сжатия. Впускной и выпускной клапан будут неподвижны при подходе поршня первого цилиндра в момент сжатия. Останется только совместить метку. В другом положении поршня первого цилиндра в ВМТ выпускной клапан будет закрываться. После прохождения ВМТ впускной начнёт открываться. Это будет не правильное положение поршня для регулировки клапанов. Главное следить за клапанами при вращении коленвала.

После того как правильно установлен поршень первого цилиндра можно начинать регулировку клапанов. По окончании необходимо проворачивать коленвал по часовой стрелке до достижения следующим поршнем положения ВМТ согласно схемы работы.

Способы регулировки и зазоры клапанов у разных двигателей отличаются. Здесь уже необходимо опирать на руководство по эксплуатации. Но это скорее технические вопросы чем принципиальные.

Зазоры клапанов не только компенсируют тепловое расширение деталей. Но и дают определенный диапазон использования двигателя до следующего технического обслуживания.

Источник

Зазоры подшипников качения

Что такое тепловой зазор в подшипниках качения?

Расстояние между кольцами и телами качения, обеспечивающее небольшую свободу перемещения колец относительно друг друга в радиальном или осевом направлениях называется тепловой зазор.
Тепловым он называется, потому что компенсирует температурное расширение деталей подшипника при нагревании во время работы и не дает подшипнику заклинить при критично высоких температурах.

Радиальный зазор подшипника

Радиальный зазор подшипника – это смещение в радиальном направлении на расстояние, на которое возможно сместить наружное кольцо подшипника относительно внутреннего кольца подшипника без приложения усилия.

Осевой зазор подшипника

Осевой зазор подшипника – это смещение в осевом направлении, на расстояние, на которое можно сместить наружное кольцо подшипника относительно внутреннего кольца подшипника без приложения усилия.

Для чего нужен зазор в подшипнике?

Зазор в подшипнике качения нужен для предотвращения заклинивания тел вращения (шариков, роликов) подшипника с кольцами при работе.
Этот зазор компенсирует уменьшение расстояния между внутренним и внешним кольцом подшипника.

Зазор является одним из важных факторов, влияющих на долговечность работы подшипника. При этом в радиальных (нерегулируемых) подшипниках принято рассматривать радиальные зазоры, а в радиально-упорных подшипниках, где радиальный и осевой зазор регулируются, принято рассматривать только осевой зазор. Выбор подшипника с оптимальным для данных условий эксплуатации радиальным или осевым зазором позволяет обеспечить рациональное распределение нагрузки между телами качения, максимальное уменьшение вибрации подшипника при работе, уменьшение шума, возникающего при работе подшипника.

Группы зазоров

Маркировка зазора подшипников по ГОСТ.

Подшипникам, изготовленным с радиальным зазором, соответствующим нормальной группе, дополнительное условное обозначение не присваивается.
Радиальный зазор стандартных подшипников условно характеризуется номером группы (ряда), поставленным перед обозначением подшипника.
Например, 75-313ЕШ2:

Таблица групп зазора в зависимости от типа подшипника

В таблице обозначения групп зазоров приведены в порядке увеличения значения зазора

Обозначение зазора подшипников по стандарту ISO

Подшипники, величина внутреннего зазора которых отличается от нормального, обозначаются суффиксами в маркировке подшипника C1, C2, CN, C3, C4, C5.
С1 – зазор подшипника меньше чем С2
С2 – зазор подшипника меньше нормального
СN – нормальный зазор – используется только в комбинации с буквами, обозначающими уменьшенное или смещенное поле зазора
С3 – зазор подшипника больше нормального
С4 – зазор в подшипнике больше, чем С3
С5 – зазор в подшипнике больше, чем С4
По стандарту ISO, если в обозначении подшипника ничего не указано – зазор подшипника нормальный.

Соответствие группы радиального зазора подшипников ГОСТ – ISO

Если у импортного подшипника есть класс точности и зазор, то в маркировке может отсутствовать буква С и обозначение будет выглядеть как сочетание класса и зазора с буквой P.
Со взаимозаменяемыми деталями

С невзаимозаменяемыми деталями

Обозначения класса точности и зазора подшипников SKF.

Регулировка зазоров в радиально-упорных подшипниках

Для нормальной работы подшипников необходимо, легкое и свободное вращение колец. Требуется создать зазоры, обеспечивающие свободное, без защемления шариков или роликов вращение подшипников. Различают два вида зазоров: радиальные и осевые. Радиальные и осевые зазоры в радиально-упорных подшипниках связаны между собой. При изменении зазора в одном направлении изменяется зазор и в другом.
Как правило, в радиально-упорных подшипниках зазоры регулируют при сборке осевым смещением колец подшипника. Осевой зазор радиально-упорных и упорных подшипников регулируют комплектом прокладок из жести, которые устанавливают у торцов наружных колец или смещением внутренних колец по шейкам вала. Регулирование зазора, в радиально-упорных подшипниках осуществляется путем изменения толщины набора металлических прокладок. Набор прокладок составляется из ряда толщин: 0,1; 0,2; 0,4; 0,8 мм. Зазор может также изменяться системой с предусмотренным регулировочным винтом, действующим на шайбу или с помощью гайки.

Измерение начального зазора в подшипниках

Под начальным (теоретическим) радиальным зазором понимают зазор подшипника в состоянии перед монтажом.
Измерение зазора производят с помощью точного оборудования путем смещения одного из колец подшипника в крайнее его положение под определенной нагрузкой.
Для некоторых типов подшипников замеры радиального зазора выполняют методом подбора щупа соответствующей зазору толщины. Измерительные щупы предназначены для точного измерения внутреннего зазора при монтаже сферических роликоподшипников. Могут изготавливаться в разных исполнениях. Например, от 0,05 до 1,00mm. или от 0,03 до 0,30 mm.
Для каждой конструктивной группы радиальных подшипников существует своя группа (ряд) радиальных зазоров. Каждая группа ограничена минимальной и максимальной величинами допускаемого радиального зазора и обозначается номером. Наибольшее распространение получила нормальная группа, которая никак не обозначается в номере подшипника.

Источник

Какой должен быть зазор между поршнем и цилиндром

Для обеспечения высокой компрессии в двигателе, а это сильно влияет на его КПД и прочие способности по отдаче, лёгкости запуска и удельному расходу, поршни должны стоять в цилиндрах с минимальным зазором. Но сводить его к нулю невозможно, из-за разной температуры деталей двигатель заклинит.

Поэтому зазор определяется расчётным путём и строго соблюдается, а необходимое уплотнение достигается применением пружинных поршневых колец в роли газового и масляного уплотнения.

Почему изменяется зазор между поршнем и цилиндром

Конструкторы автомобилей стремятся, чтобы детали двигателя работали в режиме жидкостного трения.

Это такой способ смазки трущихся поверхностей, когда благодаря прочности масляной плёнки или подаче масла под давлением и при требуемом расходе непосредственного соприкосновения деталей не происходит даже под значительной нагрузкой.

Не всегда и не во всех режимах подобное состояние можно удержать. Влияют на это несколько факторов:

Кажется, парадоксальным, но больше изнашивается поверхность цилиндра, хотя она обычно изготовлена из чугуна, это цельный чугунный блок или различные сухие и мокрые гильзы, залитые в алюминий блока.

Даже если гильза отсутствует, поверхность алюминиевого цилиндра подвергается специальной обработке, и на ней создаётся слой специального твёрдого износостойкого покрытия.

Связано это с более стабильным давлением на поршень, которое при наличии смазки почти не снимает с него металл при движении. А вот цилиндр подвержен грубой работе пружинных колец с высоким удельным давлением из-за малой площади контакта.

Естественно, поршень тоже изнашивается, даже если это происходит с меньшей скоростью. В результате суммарного износа обеих поверхностей трения зазор непрерывно увеличивается, причём неравномерно.

Нормы соответствия

В исходном состоянии цилиндр полностью соответствует своему названию, это геометрическая фигура с постоянным диаметром по всей высоте и окружностью в любом сечении, перпендикулярном к оси. Однако, поршень имеет куда более сложную форму, к тому же он располагает термофиксирующими вставками, в результате чего неравномерно расширяется при работе.

Для оценки состояния зазора выбирается разница диаметров поршня в зоне юбки и цилиндра в средней его части.

Формально принято считать, что тепловой зазор должен составлять примерно от 3 до 5 сотых долей миллиметра по диаметру у новых деталей, а его максимальная величина в результате износа не должна превышать 15 сотых, то есть 0,15 мм.

Разумеется, это некие средние значения, двигателей великое множество и отличаются они как разными подходами к конструированию, так и геометрическими размерами деталей, зависящими от рабочего объёма.

Результат нарушения зазора

При увеличении зазора, а обычно оно связано ещё и с ухудшением работоспособности колец, всё больше масла начинает проникать в камеру сгорания и расходоваться на угар.

Теоретически при этом должна снижаться компрессия, но чаще она наоборот, повышается, из-за обилия масла на компрессионных кольцах, герметизирующего их зазоры. Но это ненадолго, кольца коксуются, залегают, и компрессия пропадает окончательно.

Поршни при увеличенных зазорах нормально работать уже не смогут и начинают стучать. Стук поршневой хорошо слышно на перекладке, то есть в верхнем положении, когда изменяет направление своего движения нижняя головка шатуна, а поршень проходит мёртвую точку.

Юбка отходит от одной стенки цилиндра и выбирая зазор с силой ударяет по противоположной. С таким звоном ездить нельзя, поршень может разрушиться, что приведёт к катастрофе всего мотора.

Как проверить зазор между поршнем и цилиндром

Для проверки зазора используется измерительная аппаратура в виде микрометра и нутромера, эта пара обладает классом точности, позволяющим реагировать на каждую сотую долю миллиметра.

Микрометром замеряется диаметр поршня в зоне его юбки, перпендикулярно пальцу. Стержень микрометра фиксируется зажимом, после чего нутромер устанавливается на ноль при опоре своим измерительным наконечником на стержень микрометра.

После такого обнуления индикатор нутромера будет показывать отклонения от диаметра поршня в сотых долях миллиметра.

Замер цилиндра производится в трёх плоскостях, верхней части, средней и нижней, вдоль зоны хода поршня. Замеры повторяются вдоль оси пальца и поперёк.

В результате можно оценить состояние цилиндра после износа. Главное, что потребуется – это наличие неравномерностей типа «эллипс» и «конус». Первое – отклонение сечения от окружности в сторону овала, а второе – изменение диаметра вдоль вертикальной оси.

Наличие отклонений в несколько соток говорит о невозможности нормальной работы колец и необходимости ремонта цилиндров или замены блока.

Заводы стремятся навязывать клиентам блок в сборе с коленвалом (шорт-блок). Но часто оказывается гораздо дешевле отремонтироваться расточкой, в тяжёлых случаях – гильзовкой, с заменой поршней на новые стандартные или ремонтного увеличенного размера.

Даже не новых двигателях со стандартными поршнями существует возможность точного подбора зазоров. Для этого поршни распределяются по группам с отклонением диаметра на одну сотку. Это позволяет выставить зазор с идеальной точностью и обеспечить оптимальные характеристики мотора и его предстоящий ресурс.

Источник