Распределительный вал — это стержень, который механически вращается для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
В случае двигателя распределительный вал — это часть двигателя, которая регулирует открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя IC. Распределительный вал имеет более одного кулачка. Он имеет множество радиальных кулачков, которые смещают впускной или выпускной клапан. Этот кулачок скользит по впускным и выпускным клапанам.
Кулачок преобразует вращательное движение распределительного вала в возвратно-поступательное движение фильтра или последователя. Этот вал обеспечивает всасывание и нагнетание топлива внутри двигателя.
Коленчатый вал передает движение на распределительный вал через шестерни, цепь или ремень. Это обеспечивает синхронизацию клапанов относительно движения поршня.
Работа распределительного вала зависит от работы кулачка и работы клапана. Впускные и выпускные клапаны устанавливаются на головке цилиндра, а кулачки — на этих клапанах. Головка цилиндра перекрывает форсунку, которая обеспечивает всасывание или нагнетание топлива и нуждается в возвратно-поступательном движении.
Проще говоря, кулачок — это устройство, которое преобразует вращательное движение в линейное и наоборот. Кулачок на распределительном валу обеспечивает перемещение с помощью радиального вращения и следящего элемента, движущегося вертикально к оси вращения. Положение распределительного вала зависит от конструкции двигателя.
Как работает распределительный вал?
Основная задача распределительного вала — открывать всасывающий и выпускной клапаны в нужное время. Коленчатый вал приводится в движение этим валом. Он связан с коленчатым валом через ремень или зацепляющиеся шестерни.
- Когда поршень движется от TDC к BDC (вниз), он передает свое движение коленчатому валу.
- Шатун получает движение поршня, преобразует его во вращательное движение и начинает вращаться.
- Коленчатый вал связан с распределительным валом через шестерню или ремень.
- Когда коленчатый вал передает свое вращательное движение распределительному валу, распределительный вал преобразует это вращательное движение в возвратно-поступательное, нажимает на впускной клапан и открывает его.
- Когда клапан открывается, топливо начинает поступать в камеру сгорания.
- После тактов всасывания и сжатия сгоревшая воздушно-топливная смесь расширяется в камере, что заставляет поршень двигаться вниз.
- Во время движения поршня вниз коленчатый вал снова получает движение и перемещает распределительный вал.
- Когда кулачок выпускного клапана получает это движение, он нажимает на выпускной клапан и открывает его, что позволяет выхлопным газам выйти из камеры сгорания.
Материал конструкции распределительного вала
Для изготовления распределительного вала чаще всего используется твердый материал. Это связано с тем, что такие распредвалы обеспечивают большую жесткость. Чугун также используется для изготовления распределительных валов, поскольку чугун обеспечивает большую прочность.
Распределительные валы, изготовленные из охлажденного чугуна, обеспечивают отличную износостойкость, поскольку метод охлаждения закаляет материал. Различные материалы смешиваются с чугуном для создания наиболее подходящих характеристик для их применения.
В некоторых отраслях промышленности также используются заготовки, когда требуется меньший объем производства и отличное качество. Но этот процесс требует больших затрат времени и средств по сравнению с другими процессами. Эти валы производятся путем механической обработки, литья или ковки на фрезерных и токарных станках. Они изготавливаются путем ковки, литья и обработки на токарных и фрезерных станках.
Компоненты распределительного вала
- Кулачок
- Последователь кулачка
- Главная цапфа
- Лопасть
- Концы
1) Последователь кулачка
Это специальный тип игольчатого подшипника или ролика, который повторяет профиль лепестка кулачка. Его также называют следящим кулачком. Существуют различные конфигурации следящего кулачка, но наиболее важной особенностью является крепление следящего кулачка к сопрягаемой детали. Кулачковый следящий механизм имеет отверстие в центре, а кулачковый следящий механизм с цапфой использует цапфу.
При отсутствии этой части кулачкового вала кулачок не очень полезен, так как для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное кулачку требуется поддержка со стороны последователя. В последователях имеются подшипники, которые позволяют последователю кулачка преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное.
Подшипники последователя также имеют различную конструкцию, но обычно они изготавливаются с очень толстым наружным кольцом. Такая толстая конструкция наружного кольца подшипника позволяет последователю воспринимать высокие радиальные нагрузки, а мягкие сердечники могут выдерживать высокие нагрузки без риска повреждения деталей.
Для кулачкового последователя требуются шарики или иглы и специальные материалы, такие как хром или нержавеющая сталь, в соответствии с требованиями применения.
2) Кулачок
Кулачок — это устройство, которое передает необходимое движение на следящий элемент посредством прямого контакта. Основная задача этой детали распредвала — преобразовать вращательное движение коленчатого вала в линейное.
Он имеет некруглую конструкцию с одним лепестком. При вращении кулачок получает движение. Распределительный вал каждого двигателя имеет более одного кулачка.
Кулачок устанавливается на клапанах. Он отвечает за регулирование открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
Фазы газораспределения очень важны для работы двигателя внутреннего сгорания. Вращение кулачка открывает всасывающий и выпускной клапаны цилиндра. Правильная синхронизация кулачка очень важна для обеспечения впрыска и выпуска топлива в нужное время.
3) Главная цапфа
Основная задача главной цапфы — поддерживать положение распределительного вала при его вращении вокруг двигателя.
4) Лопасти
Лопасти распределительного вала вращаются в зависимости от движения поршня. Скорость вращения этого компонента варьируется в зависимости от частоты вращения двигателя. Основная задача лопастей — открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны.
5) Концы
Передний конец распределительного вала устроен таким образом, что связывает ремень с коленчатым валом. Задний конец кулачка использует специальную шестерню для вращения распределителя двигателя. Момент зажигания такой же, как и у остальных компонентов двигателя.
6) Подшипник
Подшипник устанавливается вместе с коренным рогом двигателя. Он предотвращает разрушение распределительного вала в блоке двигателя в случае его поломки. Подшипники помогают поддерживать идеальное вращение распределительного вала.
Типы распределительных валов
- По используемым распределительным валом подъемникам
- По форме ведущего элемента распределительного вала
По используемым распределительным валом подъемникам
1) Кулачок с плоским толкателем
Кулачок с плоским толкателем на самом деле не является плоским. Эти кулачки содержат небольшой венец на лицевой стороне. Он устанавливается там, где подъемник и лепестки движутся противоположно друг другу, и подъемник вращается на лепестках. Лопасти этого кулачка изготовлены в виде небольшой конической конструкции.
Съемник должен быть повернут к лепестку, чтобы избежать ненужного и вредного износа. В отличие от роликовых толкателей, плоский толкатель имеет малый вес и меньшую массу. Легко догадаться, что плоский толкатель находится в мертвой точке лепестка кулачка. Такие кулачки дешевле роликовых. По этой причине плоские кулачки более привлекательны.
2) Роликовые кулачки
Закругленная вершина роликового кулачка позволяет ролику удерживать клапан открытым в течение длительного времени при большом подъеме, что влияет на требования к топливно-воздушной смеси. Форма лепестка также позволяет клапану открываться быстрее.
Основное преимущество этих распределительных валов заключается в том, что они снижают внутреннее трение, допускают более жесткий профиль кулачка и благоприятствуют высоким скоростям. Они обладают очень высокой долговечностью. Другими словами, они имеют неограниченный срок службы.
Роликовые кулачки можно использовать снова и снова. Они снижают трение и увеличивают мощность. Они также увеличивают срок службы за счет уменьшения износа.
По форме ведущего элемента распределительного вала
1) Цилиндрический кулачок
Этот тип кулачка имеет цилиндрическую форму. Он также известен как барабанный кулачок. Поверхность цилиндрического кулачка имеет канавку. Привод кулачка использует эту канавку для своего движения.
У этого распределительного вала ось кулачка параллельна направлению движения следящего элемента.
2) Радиальный кулачок
Радиальный кулачок также называют тарельчатым или дисковым. Он известен как радиальный кулачок, поскольку его ось перпендикулярна направлению движения последователя.
Этот тип кулачка имеет пластину с неровным контуром. Эта пластина используется для преобразования движения кулачка в движение кулачка последователя или приводного элемента.
3) Сопряженный кулачок
Имеет 2 ролика. Следящий или ведущий кулачок распредвала связан с этими роликами. Ролики ограничивают движения других роликов, поэтому кулачки устраняют шум и работают бесшумно.
Эти кулачки используются в тех случаях, когда требуется тихая работа распределительного вала.
4) Глобоидный кулачок
Этот кулачок имеет очень схожую конструкцию с цилиндрическим кулачком. Основное отличие заключается в том, что цилиндрический кулачок заменяется через вогнутый или выпуклый узел.
5) Сферический кулачок
Сферический кулачок имеет канавку на своей изогнутой конструкции. Он имеет сферическую форму. Последователя перемещается по канавке. Движение последователя происходит вертикально относительно оси вращения сферического кулачка.
6) Переводной кулачок
Этот кулачок содержит контурную пластину с канавками. Следящие члены колеблются вдоль поверхности канавки кулачка.
7) Сердцевидный кулачок
Он известен как сердцевидный кулачок, поскольку имеет асимметричную сердцевидную форму. Последователь движется вдоль кромки кулачка. Он имеет плавное и непрерывное движение. Такой тип кулачка чаще всего используется для равномерного наматывания кабеля на соленоид.
8) Клиновой кулачок
Конец этого кулачка имеет заостренную форму и широкое основание. Водило имеет скользящее движение относительно кулачка.
9) Спиральный кулачок
Представляет собой спиральный полукруглый контур, содержащий на своей поверхности канавку. Следящий элемент этого кулачка имеет перпендикулярное движение относительно водила линейное движение распределительного вала.
Причины выхода из строя распределительного вала
- Из-за неправильного давления клапанной пружины.
- Из-за износа лепестков.
- Недостаточное торможение.
- Из-за повреждения кулачка.
- Из-за большого осевого люфта распределительного вала.
- Использование масляного фильтра с новым кулачком.
- Из-за механических помех, таких как помехи уплотнений, сцепление витков пружины, помехи клапанов и поршней, канавок коромысел и винтовых помех.
- Использование некачественного материала распределительного вала.
Приводной механизм распределительного вала
Распределительный вал получает движущую силу от коленчатого вала. Коленчатый вал передает свою мощность распределительному валу через различные механизмы и приводит его в движение. Механизм привода распределительного вала приведен ниже:
- Цепной привод
- Шестеренчатый привод
- Ременной привод
1) Механизм цепного привода
В этом механизме для передачи мощности коленчатого вала на распределительный вал используется цепная звездочка. Этот механизм используется в том случае, когда.
Если расстояние между коленчатым и распределительным валами большое, то используется цепной механизм привода.
В этом механизме распределительный и коленчатый валы движутся в одинаковом направлении. Для предотвращения ослабления цепной системы используется натяжитель цепи, поскольку ослабленные цепи не могут передавать достаточную мощность от коленчатого вала к распределительному.
2) Механизм зубчатого привода
Механизм зубчатого привода используется там, где требуется минимальное расстояние между коленчатым и распределительным валами. В этом механизме для передачи усилия от коленчатого вала к кулачку используется зубчатый привод.
В случае зубчатого привода ведущая шестерня коленчатого вала входит в зацепление с ведомой шестерней распределительного вала (как показано на приведенной ниже схеме). Когда коленчатый вал начинает вращаться, он передает мощность на распределительный вал через ведущую шестерню. Когда ведущая шестерня вращается, она передает вращение на ведомые шестерни, которые открывают и закрывают впускные и выпускные клапаны двигателя.
3) Механизм ременного привода
Работа ременного привода очень похожа на работу цепного привода. Существует лишь небольшое различие между этими двумя механизмами: в ременном механизме для передачи мощности коленчатого вала на распределительные валы используется ремень, а в цепном механизме — цепь.
Раздел часто задаваемых вопросов
Какова функция распределительного вала?
Основная функция распределительного вала заключается в открытии впускных и выпускных клапанов двигателя путем преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение.
Распределительный вал работает на каком приводном механизме?
- Ременной приводной механизм
- Шестеренчатый приводной механизм
- Цепной приводной механизм
Зачем нужен распределительный вал в двигателе?
Поршневые двигатели не могут работать без распределительного вала. Распределительный вал необходим машине для правильного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
Какова функция распределительного вала?
Основная функция распределительного вала заключается в открытии впускных и выпускных клапанов двигателя путем преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение.
Каковы области применения распределительного вала?
В поршневых двигателях распределительные валы используются для закрытия и открытия всасывающих и выпускных клапанов.
