Принцип роботи грм: Устройство газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания: назначение, принцип работы

Тема 12 Приначення, будова і принцип дії ГРМ — Будова та експлуатація автомобіля — Водій автотранспортних засобів категорії С,С1 — Для водіїв

Приначення, будова і принцип дії ГРМ

Газорозподільний механізм служить для своєчасного впуску в циліндри карбюраторного двигуна пальної суміші або повітря (у дизельному двигуні) і випуску відпрацьованих газів із циліндрів відповідно до протікання робочого циклу двигуна.

Типи й пристрій газорозподільних механізмів

На автомобільних двигунах вітчизняного виробництва застосовується клапанний газорозподільний механізм із нижнім або верхнім розташуванням клапанів і установкою розподільного вала в блоці або в голівці блоку циліндрів. На більшості двигунів у циліндрі встановлюють по двох клапана: впускний, відкриваючий доступ горючої суміші або повітря в циліндр, і випускний, відкриваючий вихід газів, що відробили, із циліндра.

На деяких двигунах (спортивних, гоночних) автомобілів установлюють два впускних і один випускний клапани, а іноді два впускних і два випускних клапани на кожний циліндр. Керування клапанами здійснюється кулачками розподільного вала, що приводиться в обертання від колінчатого вала за допомогою шестірень або звездочок ланцюговим або ремінним приводом.

Газорозподільний механізм автомобіля ГАЗ-53 має нижнє розташування розподільчого вала і верхнє розташування клапанів

Механизм газораспределения:
1 — шестерня распределительного вала, 2 — упорный фланец, 3 — распорное кольцо, 4 — опорные шейки, 5 — эксцентрик привода топливного насос, 6 — кулачки выпускных клапанов, 7 — кулачки впускных клапанов, 8 – втулки, 9 — впускной клапан, 10 -направляющая втулка, 11 — упорная шайба, 12 — пружина, 13 — ось коромысел, 14 — коромысло, 15 — регулировочный винт, 16 -стойка оси коромысел, 17 — механизм поворота выпускного клапана, I8 — выпускной клапан, 19 — штанга, 20 — толкатели, 21 — шестерня привода масляного насоса и переривника-розподільника

Складається: Розподільчого вала, шестерні привода розподільчого вала, штовхачів, штанг, коромисел, вісі коромисел впускних і випускних клапанів  (по 1 на кожній циліндр), пружини клапана, тарілок пружин клапана, сухариків, направляючої клапана і сідла клапана

Розподільний вал відливають з чавуну або виготовляють із сталі. Він має опорні шийки, кулачки, із шестірнею привода масляного насоса і розподільника системи запалю­вання, ексцентрик привода палив­ного насоса. У двигуні ЗМЗ-53 цей ексцентрик і противага встановлені на шпонці на передньому кінці розподільного вала.

Шийки вала, кулачки й ексцентрики піддають поверхневому загартуванню, а потім шліфують. Для зручності встановлювання шийки вала мають різний діаметр, який зменшується від переднього до заднього кінця вала. Для кожного циліндра на валу є впускний і випускний кулачки. Однойменні кулачки різних циліндрів у рядних чотирициліндрових двигунах розміщені під кутом 90°, у V-подібних восьмициліндрових — під кутом 45°.

Розподільний вал обертається у втулках, внутрішня поверхня яких залита бабітом. У У-подібних двигунах вал розміщений між правим і лівим рядами циліндрів. У двигуні ГАЗ-24 праворуч.

За час робочого циклу чотиритактного двигуна, тобто за два оберти колінчастого зала, розподільний вал має відкрити один раз усі клапани двигуна, зробивши для цього один оберт. Щоб це забезпечити, кількість зубів шестірні або зірочки розподільного вала має бути вдвічі більшою від кількості зубів шестірні колінчастого вала.

У двигунах ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 і ГАЗ-24 вал приводиться в обертальний рух двома шестернями з косими зубами, одну з яких кріплять на колінчастому, а другу на розподільному валу. Шестерні колінчастого вала стальні, а шестерні розподільних валів дви­гунів ЗМЗ-53 і ГАЗ-24 — текстолітові з чавунною маточиною. У двигуна ЗИЛ-130 шестірня розподільного вала виготовлена з чавуну. Шестерні треба встановлювати  так, щоб позначки, які є на їх зубах, збігалися. Щоб запобігти осьовому переміщенню розподільного вала, до передньої стінки блока циліндрів двома болтами прикручено стальний опорний фланець.

У двигуні КамАЗ-740 обертання розподільного вала здійснюється від шестірні колінчастого вала через проміжні шестерні, які розміщені па задньою у торці блока двигуна і установлені за позначками. Осьовому переміщенню запобігає підшипник задньої опори, який кріплять до блока трьома болтами.

Штовхачі стальні або чавунні, поверхні їх термічно обробляють і шліфують. У двигунах ЗМЗ-53, ЗИЛ-130, КамАЗ-740; ГАЗ-24 штовхачі виготовлені у вигляді циліндричного стаканчика, в який зверху вставляють штату.

Штанги виготовляють із стальних або дюралюмінієвих трубок, в які запресовують з обох боків стальні наконечники сферичної форми, які внизу впираються у штовхач, а вгорі — у виїмку плеча коромисла. Із збільшенням частоти обертання колінчастого вала понад 5000 об/хв  штанги починають вібрувати, що погіршує роботу -двигуна. У зв’язку з цим на двигунах АЗЛК-412, частота обертання колінчастих валів яких понад 5000 об/хв, розподільний вал розміщений вгорі, а кулачки його діють безпосередньо на коромисла.

В отвори коромисел запресовані бронзові втулки. Коромисла встановлюють на порожнистій осі, яка закріплена в стояках на головці блока циліндрів,

Циліндричні пружини, встановлені на осі між коромислами, обмежують їх поздовжнє зміщення. В одне плече коромисла вкручують гвинт з контргайкою.

Випускний клапан:
а — випускний клапан, б — клапан закритий, в — клапан відкритий, г — деталі механізму; 1 — корпус механізму повороту, 2 — кульки, 3 — опорна шайба, 4 — замкове кільце, 5 — пружина клапана, 6 — наполеглива шайба пружини, 7 — сухарики, 8 — дискова пружина, 9 — поворотна пружина, 10 — напрямна втулка, 11 — металевий натрій

Клапан, який складається з головки і стержня, закриває впускний або випускний канал головки циліндрів. Щоб циліндри краще наповнювалися пальною сумішшю, головки впуск¬них клапанів виготовляють більшого діаметра, ніж головки випускних. У зв’язку з цим у двигуні ГАЗ-24 впускні клапани мають тюльпаноподібну головку. Фаска головки клапана, скошена під кутом 45 або 30°, щільно прилягає до фаски сідла.

Сідла клапанів виготовляють у вигляді кілець із жароміцної сталі і запресовують у головку блока циліндрів.
Впускний клапан виготовляють з хромистої, а випускний з жароміцної (сильхромової) сталі. Щоб збільшити строки служби впускних клапанів деяких двигунів, у тому числі ЗИЛ-130, роблять жароміцну наплавку посадочної фаски. Для кращого відведення тепла стержні випускних клапанів двигунів ЗМЗ-53 і ЗИЛ-130 виготовляють порожнистими і наповнюють натрієм. Клапани менше спрацьовуються, якщо вони під час роботи провертаються навколо своєї осі. У двигунах ЗМЗ-53 і ГАЗ-24 клапани обертаються завдяки встановленню між упорною шайбою і сухарями загартованої конічної втулки, зовнішній конус якої не повністю збігається з внутрішнім конусом упорної шайби, а випускні клапани двигуна ЗИЛ-130 мають навіть механізм примусового обертання, який міститься між нижньою упорною шайбою пружини клапана і поверхнею головки циліндрів. 
Напрямні втулки стержнів клапанів виготовляють з чавуну або металокераміки і запресовують у головку циліндрів. Стопорне кільце або буртик на верхньому кінці втулок запобігають їх зміщенню в осьовому напрямі..
Пружину виготовляють із спеціального стального пру ясного дроту. Вона призначена для щільної посадки клапана в сідло. Пружина удирається одним кінцем у шайбу на головці циліндра, а другим в упорну шайбу, яку утримують два конічні сухарі, що входять у кільцеву виточку стержня клапана. На стержнях впускних клапанів установлюють гумові ковпачки, які зменшують попадання масла в циліндри.
Для забезпечення щільної посадки клапана в сідло під час роботи, коли стержень подовжується, між клапаном і штовхачем або коромислом повинен бути тепловий зазор який контролюють на холодному двигуні.

Фази газорозподілу

Найбільшу потужність двигун має тоді, коли циліндри наповнені свіжою пальною сумішшю і добре очищені від відпрацьованих газів. Цього можна досягти, від¬криваючи і закриваючи клапани з деяким випередженням або запізненням відносно мертвих точок. Моменти початку відкри¬вання і кінця закривання клапанів, виражені в градусах кута повороту колінчастого вала, називають фазами газорозподілу .

У карбюраторних двигунах впускний клапан відкривається тоді, коли кривошип не дійшов 10…250 до ВМТ (у кінці такту випуску), а закривається після того, як кривошип вала пройде НМТ на 50…750 (на початку такту стиску). Тривалість відкривання впускного клапана становить 240…2800 кута повороту колінчастого вала..
Випускний клапан відкривається в кінці робочого ходу з випередженням на 50…700 до НМТ, а закривається на початку такту випуску із запізненням на 20…500 після ВМТ. Тривалість відкривання випускного клапана дорівнює 250…280е..

Моменти, коли обидва клапани відкриті одночасно, називають перекриванням клапанів. У цей час здійснюється продування циліндрів від відпрацьованих газів свіжою пальною сумішшю..
Працює ГРМ так: При повертанні колінчастого вала через шестерню привода розподільчого вала повертається і розподільчий вал при набігані кулачка розподільчого вала на штовхач, штовхач піднімається змушуючи підніматися і штангу яка діє на коромисло. Коромисло повертається на вісі коромисел і другим кінцем натискає на клапан. Клапан стискаючи пружину відкривається при дальшому обертанні розподільчого вала кулачок сходе з штовхача і під дією пружини клапан закривається.

 

Робота багатоциліндрових двигунів.

Для забезпечення рів¬номірної роботи багатоциліндрового двигуна треба, щоб робочі ходи здійснювалися в різних циліндрах через однакові кути повороту колінчастого вала. Порядок роботи двигуна — це послідовність здійснення однойменних тактів у його циліндрах. Порядок роботи залежить від розміщення шатунних шийок колінчастого вала і кулачків розподільного вала. Циліндри рядних двигунів нумерують від переднього кінця колінчастого вала. Так само нумерують циліндри V-подібних двигунів, але спочатку ряд, розміщений з правого боку за ходом автомобіля.
У чотирициліндрових двигунах шатунні шийки розміщені попарно: 1-а з 4-ю і 2-а з 3-ю під кутом 180° і тому можливі дві такі послідовності роботи: 1—3—4—2 (АЗЛК-412) або 1—2— 4—3 (ГАЗ-24). У восьмициліндрових V-подібних двигунах шатунні шийки розміщені під кутом 90° одна відносно іншої. Послідовність роботи така: 1—5—4—2—6—3—7—8.
Контрольні запитання і завдання. Яке призначення і яку загальну будову має газорозподільний механізм? Визначте, для чого потрібні і яка будова роз¬подільного вала та його привода. Яке призначення і яку будову мають штовхачі, штанги і коромисла? Поясніть призначення й будову клапанів, пружин і деталей їх кріплення; яке призначення й величина теплового зазора? Що називається фазами газорозподілу і як впливають їхні зміни на потужність двигуна?

Газорозподільний механізм двигуна: діагностика, ремонт

Скорочення ГРМ розшифровується як «газорозподільний механізм». Його функція — управління газовими потоками у циліндрах ДВС. Система газорозподілу працює за принципом відповідності розташування колінвалу, поршнів і розподільного валу у будь-який момент часу. Навіть невелике зміщення може порушити фази процесу і заважати належному функціонуванню мотора.

Газорозподільний механізм двигуна: типи і види

 

Виділяють 2 типи двигунів, в залежності від місця кріплення розподільного валу:

 

 

Перший тип був досить розповсюдженим у 60-х і 70-х роках ХХ століття, але зараз мотори з верхнім положенням розподільного валу витіснили конкурентів і зайняли позицію лідера на ринку. Популярний на сьогодні верхній тип, в свою чергу, поділяється на 2 основні групи:

 

 

DOHC — це двигуни з двома розподільними валами (відрізняються за кількістю клапанів на циліндр). SOHC, відповідно, з одним. У сучасних легкових авто з чотирьохтактними моторами найчастіше використовується верхнє розташування розподільного валу за типом DOHC.

Газорозподільний механізм двигуна: принцип роботи

 

Розглянемо принцип роботи ГРМ на прикладі найпопулярнішого типу DOHC.

Розподільний вал разом з усіма кулачками і штовхачами розташований на ГБЦ (голівці блоку циліндрів). Шків приводу розташований за межами ГБЦ. Розподільний вал — це металевий вал з розточними кулачками. Обертаючись, кулачки натискають на штовхачі клапанів. Період обороту відповідає робочому такту двигуна. На шийці розподільного валу встановлено сальник, який використовується для перешкоджання витоку мастила. Шестерня колінчастого вала призводить до руху ременя (або ланцюга). Ремінь ГРМ виконує функцію сполучної ланки, яка синхронізує обороти колінчастого і розподільного валу. Для регулювання його натягу використовуються натяжні ролики («черевики»). За допомогою ременя починає свою роботу охолоджувальна водяна помпа, проміжний вал запалювання і насос високого тиску (для дизельних моторів).

Клапан впуску відкривається незадовго до верхньої точки траєкторії руху поршня. Випускний клапан у цей момент ще залишається відкритим. Таким чином відпрацьовані гази виводяться з циліндра. Впускний клапан закривається трохи пізніше, ніж поршень перетне нижню мертву точку. Коли обидва отвори закриваються, паливно-повітряна суміш стискається і запалюється. Випускний клапан відкривається до досягнення поршнем нижньої точки, а закривається після проходження верхньої. Цикл завершується і відразу ж починається знову.

Під час одного робочого циклу колінвал робить 2 оберти, а розподільний вал — один. Це слугує причиною для різниці у діаметрі: шестерня колінвалу удвічі більша за шестерню розподільного валу.

Ремонт і діагностика ГРМ

 

Діагностика ГРМ у автосервісі Говерла включає декілька етапів:

 

• перевірку теплового зазору,

• перевірку фаз газорозподілу,

• діагностику гідрокомпенсатору,

• перевірку «зависання» і прилягання клапанів.

 

Неполадки будь-якого елементу системи можуть слугувати причиною серйозних проблем із двигуном. Заміна ролика і ременя ГРМ, перевірка датчиків системи запалювання і своєчасне технічне обслуговування допоможуть вам уникнути дорогого ремонту двигуна у майбутньому. Звертайтеся до автосервісу Говерла, записуйтеся в чергу онлайн на сайті — ми завжди раді вам допомогти!

Гидрокомпенсатор. Принцип его работы. — Автомастер

Гидрокомпенсатор. Принцип его работы.

Подробности

По мере прогрева двигателя, детали ГРМ также нагреваются, что ведет к их тепловому расширению, а следовательно изменению зазоров между ними. Не правильная регулировка зазоров, а именно выставление очень маленького зазора может привести к не плотному закрытию клапана, что вызовет его прогорание или стуки в системе ГРМ при выставлении слишком большого зазора. К тому же этот зазор изменяется в процессе эксплуатации двигателя вследствие износа.

Так как регулировка зазора клапанов является довольно сложным и ответственным мероприятием, на смену рычагам и шайбам, которые требуют регулировки, пришли гидрокомпенсаторы которые автоматически выбирают зазор и при этом, не требуется никаких дополнительных настроек.

Устройство гидрокомпенсатора приведено на (Рис 1).

Рис 1 – Схематическое изображение гидрокомпенсатора.

1 – кулачек распределительного вала. 2 – выемка в теле гидрокомпенсатора. 3 – втулка плунжера. 4 – плунжер. 5 – пружина клапана плунжера. 6 – пружина клапана газораспределительного механизма. 7 – зазор между кулачком распределительного вала и рабочей поверхности гидрокомпенсатора. 8 — шарик (клапан плунжера). 9 – масляный канал в теле гидрокомпенсатора. 10 – масляный канал в головке блока цилиндров. 11 – пружина плунжирной пары. 12 – клапан газораспределительного механизма.

Работает гидрокомпенсатор следующим образом:
1. Положение, когда кулачек распределительного вала находится противоположно рабочей поверхности гидрокомпенсатора (Рис 2). Клапан ГРМ 12 под действием пружины 6 находится в закрытом положении, усилие со стороны гидрокомпенсатора на него отсутствует.

   Рис 2 — Кулачек не давит на гидрокомпенсатор.

   За счет действия пружины 11 и плунжерной пары 3 и 4 происходит перемещение плунжера вместе с телом гидрокомпенсатора, пока вся конструкция не упрется в кулачек распредвала, тем самым убирая зазор. Когда масляный канал гидрокомпенсатора 9 и головки 10 станут на одном уровни, то масло под давлением подается во внутрь компенсатора. Далее через выемку 2 и клапан 8 попадает во внутрь плунжерной пары.
2. Следующим этапом является надавливание кулачка распредвала на компенсатор.

   Рис 3 – Кулачек давит на гидрокомпенсатор.

   Внутри плунжерной пары создается давление, которым запирается шариковый клапан 8. Так как у масла маленький коэффициент сжатия, получается, что гидрокомпенсатор выступает как жесткий элемент между распредвалом и клапаном. Получается, что кулачек распредвала давит на компенсатор, а он в свою очередь открывает клапан.

В процессе сдавливания гидрокомпенсатора из плунжерной пары через клапан выдавливается небольшое количество масла, прежде чем шарик полностью преградит дорогу маслу. Таким образом, вновь образуется зазор, который при следующем проворачивании распредвала на 180 градусов исчезнет за счет пружины плунжерной пары и новой закачанной в него порции масла. В этом заключается работа гидрокомпенсатора, что, не смотря на температуру двигателя (присутствует или нет тепловое расширение деталей), гидрокомпенсатор всегда подбирает необходимый зазор. На протяжении всего срока службы не требует дополнительных вмешательств и проведения, каких-либо настроек.

Стучат гидрокомпенсаторы.

Стук гидрокомпенсаторов говорит об их не правильной работе. Стук происходит из-за того, что компенсатор не успевает выбирать зазор, то есть он не справляется со своей работой.

Стучать гидрокомпенсаторы могут по следующим причинам:

1. В системе смазки создается не достаточное давление масла, что приводит к тому, что компенсаторы не заполняются необходимым количеством масла. Устранение неисправности: В этом случае гидрокомпенсаторы исправны, причину нужно искать в системе смазки.
2. Износ в плунжерной паре. Масло вытекает между втулкой плунжера 3 и самим плунжером 4 из полости под плунжером. Вследствие чего гидрокомпенсатор не успевает выбирать зазор. Устранение неисправности: Замена гидрокомпенсаторов.
3. Износ или засорение шарикового клапана в плунжерной паре, что приводит к дополнительным утечкам масла из плунжерной пары. Так же как и в предыдущем случае гидрокомпенсатор не успевает выбирать зазор. Устранение неисправности: Засорение шарикового клапана обычно происходит вследствие использования низкокачественного масла. Поэтому промывка гидрокомпенсатора может отсрочить их замену, но все же если на них проехали уже приличное расстояние, то их лучше заменить.
4. Заклинивание плунжерной пары. В этом случае работа гидрокомпенсатора полностью парализована.

Для продления срока службы как гидрокомпенсаторов, так и всех трущихся частей двигателя, нужно не экономить на качестве масла. Покупать масло следует только в проверенных магазинах, где вы уверены, что приобретете не подделку, а настоящее качественное масло. Помните, что буквально один раз стоит залить подделку, и вы в разы сократите ресурс вашего двигателя, а то и вообще можно испортить его. Так же помните о своевременной замене масла и масляного фильтра.

Типи грм. Призначення і характеристика 8 привід розподільного вала призначення і типи

Розподільчий вал і його привід

Розподільчий вал забезпечує своєчасне відкриття та закриття клапанів. Вал має впускні Г і випускні Б кулачки, опорні шийки Л, шестерню Д для приводу масляного насоса і розподільника системи запалювання і ексцентрик В для приводу паливного насоса в карбюраторних двигунах.

Рис. 1. Типи розподільних валів

Вал штампують зі сталі; кулачки і шийки його піддають термічній обробці для отримання підвищеної зносостійкості, після чого шліфують. Кулачки виготовляють як одне ціле з валом. Застосовують також литі чавунні розподільні вали.

Для кожного циліндра у чотиритактних двигунів є два кулачка: впускний і випускний. Форма (профіль) кулачка забезпечує плавний підйом і опускання клапана і відповідну тривалість його відкриття. Однойменні кулачки розташовують в рядном чотирициліндровому двигуні під кутом 90 ° (рис. 1, а), в шестициліндровому — під кутом 60 ° (рис. 1, б). Різнойменні кулачки встановлюють під кутом, величина якого залежить від фаз газорозподілу. Вершини кулачків розташовуються в прийнятому для двигуна порядку роботи з урахуванням напрямку обертання валу. По довжині вала впускні і випускні кулачки чергуються відповідно до розташуванням клапанів.

У V-подібних двигунах розташування кулачків на загальному для обох секцій блоку розподільному валу залежить від чергування тактів в циліндрах, кута розвалу і прийнятих фаз газорозподілу. Розподільчий вал У-образного восьмициліндрового карбюраторного двигуна показаний на рис. 1, ст.

У двотактних дизелях (ЯАЗ -М204 і ЯАЗ -М206) для кожного циліндра є по два випускних кулачка, звернених вершинами в одну сторону, і по одному кулачку, керуючому роботою насос-форсунки.

При нижньому розташуванні розподільного вала його встановлюють в картері на опорах, що представляють собою отвори в стінках і перегородках картера, в які запресовані сталеві тонкостінні біметалеві або тріметалліческіе втулки. Вал встановлюють іноді також в спеціальних вкладишах. Число опор розподільного вала для двигунів різних типів різному.

Осьові переміщення розподільного вала у більшості двигунів обмежуються затятим фланцем (рис. 2), закріпленим на блоці і розташованим з певним зазором між торцем передньої шийки вала і маточини шестерні; зазор між опорним фланцем і торцем шийки валу встановлюють для двигунів різних марок в межах 0,05- 0,2 мм; величина цього зазору визначається товщиною распорного кільця, закріпленого на валу між торцем шийки і маточиною шестерні. У двотактних дизелів ЯМЗ осьові переміщення вала обмежуються бронзовими наполегливими шайбами, встановленими по обидва боки переднього підшипника.

Розподільчий вал приводиться в обертання від колінчастого вала за допомогою зубчастої або ланцюгової передачі. При зубчастої передачі на кінці колінчастого і розподільного валів закріплюють розподільні шестерні.

Для підвищення безшумності і плавності роботи шестерні виготовляють з косими зубами; шестерню розподільного вала зазвичай роблять з пластмаси — текстоліту, а шестерню колінчастого вала — зі сталі.

При ланцюгової передачі, що забезпечує більшу безшумність роботи (автомобілі ЗІЛ -111), на кінці колінчастого вала і на кінці розподільного вала закріплюються зірочки, з’єднані сталевий гнучкої безшумної ланцюгом. Зуби ланцюга входять в зачеплення з зубами зірочок.

Рис. 2. Типи приводів розподільного вала: а — левередж; б — ланцюгова передача

Розподільні шестерні або зірочки при складанні встановлюють одну відносно іншої по мітках, які є на їх зубах.

На нових моделях двигунів отримує застосування верхнє розташування розподільного вала (на голівці блоку). Привід вала здійснюється ланцюговою передачею (автомобіль «Москвич-412»).

Газорозподільний механізм забезпечує своєчасне надходження в циліндри двигуна пальної суміші (або повітря) і випуск відпрацьованих газів.

Двигуни можуть мати нижнє розташування клапанів (ГАЗ -52, ЗІЛ -157К, ЗІЛ -1Е0К), при якому клапани розміщені в блоці циліндрів, і верхнє (ЗМЗ -24, 3M3-S3, ЗІЛ -130, ЯМЗ -740 та ін.) , коли вони розташовані в голівці циліндрів.

При нижньому розташуванні клапанів зусилля від кулачка розподільного вала передається клапану або через штовхач. Клапан переміщається в направляючої втулці, запресованої в блок циліндрів. Закриття клапана здійснюється пружиною, що упирається в блок і шайбу, закріплену двома сухариками на кінці стрижня клапана.

При верхньому розташуванні клапанів зусилля від кулачка розподільного вала передається толкателю, штанзі, коромисла і клапану. Переважно застосовується верхнє розташування клапанів, так як така конструкція дозволяє отримати компактну камеру згоряння, забезпечує краще наповнення циліндрів, зменшує втрати тепла з охолоджувальною рідиною і спрощує регулювання клапанних зазорів.

Розподільчий вал забезпечує своєчасне відкриття та закриття клапанів. Виготовляють його зі сталі або чавуну.

При складанні розподільний вал вставляють в отвір торця картера двигуна, тому діаметри опорних шийок послідовно зменшуються, починаючи з передньої шийки. Кількість опорних шийок зазвичай дорівнює кількості корінних підшипників колінчастого вала. Втулки 8 опорних шийок виготовляють із сталі, бронзи (ЯМЗ -740) або з металокераміки.

Внутрішню поверхню сталевих втулок заливають шаром бабіту або сплаву СОС -6-6.

На розподільному валу розташовані кулачки, що впливають на штовхачі; шестерня приводу масляного насоса і розподільника; ексцентрик приводу паливного насоса. Кулачков є по два на кожен циліндр. Кути їх взаємного розташування залежать для однойменних кулачків — від числа циліндрів і чергування робочих ходів в різних циліндрах, Для різнойменних — від фаз газорозподілу. Кулачки і шийки сталевих розподільних валів піддають загартуванню струмами високої частоти, а чавунних — відбілюванню. Кулачкам при шліфуванні надають невелику конусність, що в поєднанні зі сферичною формою торця штовхачів забезпечує поворот штовхача під час роботи.

Рис. 3. Газорозподільний механізм з нижнім розташуванням клапанів: а-схема, 6 — деталі; 1-розподільний вал, 2 — штовхач, 3 контргайка, 4 регулювальний болт, 5-сухарики, б — наполеглива. шайба пружини, 7 пружина клапана, 8 — випускний клапан, 9 напрямна втулка клапана, 10 — вставне сідло випускного клапана, 11 — впускний клапан

Між шестернею розподільчого вала і передній опорною шийкою встановлено розпірна шайба і завзятий фланець, який прикручується болтами до блоку циліндрів і утримує вал від осьових переміщень.

Розподільчий вал отримує обертання від колінчастого вала. У чотиритактних двигунах робочий цикл відбувається за два оберти колінчастого вала. За цей період впускні і випускні клапани кожного циліндра повинні відкриватися один раз, а отже, розподільний вал повинен повернутися на один оборот. Таким чином, розподільний вал повинен обертатися в два рази повільніше колінчастого вала. Тому шестерня розподільного вала має в два рази більше зубів, ніж шестерня на передньому кінці колінчастого вала. Шестерня колінчастого вала сталева, шестерня на розподільному валу чавунна (ЗІЛ -130) або текстолитовая (ЗМЗ -24, 3M3-53). Зуби у шестерень косі.

Рис. 4. Газорозподільний механізм з верхнім розташуванням клапанів (ЗІГМЗО): 1 — шестерня розподільного вала, 2 — завзятий фланець, 3 — кільце розпору, 4-опорні шийки, 5-ексцентрик приводу паливного насоса, 6 — кулачки випускних клапанів, 7 — кулачки впускних клапанів, 8- втілити-ки, 9 — впускний клапан, 10 — напрямна втулка, 11-наполеглива шайба, 12 — пружина, 13 — вісь коромисел, 14 — коромисло, 15 — регулювальний гвинт, 16-стійка осі коромисел, 17 — механізм повороту випускного клапана, 18 — випускний клапан, 19 — штанга, 20-штовхачі, 21 — шестерня приводу масляного насоса і розподільника

Розподільні шестерні двигуна ЯМЗ -740 розташовані на задньому торці блоку циліндрів.

Розподільні шестерні входять в зачеплення між собою при строго певному положенні колінчастого й розподільного валів. Це досягається поєднанням міток на зубі однієї шестерні і западині між зубами інший шестерні.

У високооборотних двигунах ( «Москвич-412», ВАЗ -2101 «Жигулі») розподільний вал розташовується в головці циліндрів і його кулачки впливають безпосередньо на коромисла, які, повертаючись на осях, відкривають клапани. В такому клапанному механізмі немає штовхачів і штанг, спрощується виливок блоку циліндрів, знижується шум при роботі.

Ведена зірочка розподільного вала приводиться в обертання втулочно-роликового ланцюгом від ведучої зірочки колінчастого вала. Пристрій для натягування ланцюга має зірочку і важіль.

Рис. 5. Газорозподільний механізм з верхнім розташуванням розподільного вала ( «Москвич-412»): а- газорозподільний механізм, б — привід газорозподільного механізму; 1 — наконечник клапана, 2 — вісь коромисел випускних клапанів, 3,6 — коромисла, 4 — розподільний вал, 5 — вісь коромисел впускних клапанів, 7 — контргайка, 8 — регулювальний гвинт, 9 — головка циліндрів, 10 — клапани, 11 — провідна зірочка, 12-зірочка натягача, 13 — важіль, 14 — ведена зірочка, 15 — ланцюг, 16 — колінчастий вал

До атегорія: — Пристрій і робота двигуна

Жов 26 2014

Двигун автомобіля являє собою складний механізм, одним з найважливіших елементів якого є розподільний вал, що входить до складу ГРМ. Від точної і безперебійної роботи розподільного вала багато в чому залежить нормальна робота двигуна.

Одну з найважливіших функцій в роботі двигуна автомобіля виконує розподільний вал, який є складовою частиною газорозподільного механізму (ГРМ). Шток забезпечує впуск-випуск тактів роботи двигуна.

Залежно від того, яке пристрій двигуна, газорозподільний механізм може мати нижню або верхнє розташування клапанів. На сьогоднішній день частіше зустрічаються ГРМ з верхнім розташуванням клапанів.

Така конструкція дозволяє прискорити і полегшити процес обслуговування, що включає регулювання і ремонт розподільного вала, для якого потрібні запчастини на распредвал.

Пристрій розподільного вала

З конструктивної точки зору розподільний вал двигуна пов’язаний з коленвалом, що забезпечується завдяки наявності ланцюга і ременя. Ланцюг або ремінь розподільного вала надягають на зірочку колінчастого валу або на шків распредвала.

Такий шків распредвала, як розрізна шестерня, вважається найбільш практичним і ефективним варіантом, тому досить часто використовується для тюнінгу двигунів з метою збільшення їх потужності.

Підшипники, всередині яких відбувається обертання опорних шийок розподільного, розташовуються на голівці блоку циліндрів. Якщо кріплення шийок виходять з ладу, для їх ремонту використовують ремонтні вкладиші розподільного вала.

Для того щоб уникнути осьового люфту, в конструкцію розподільного вала входять спеціальні фіксатори. Безпосередньо по осі вала проходить наскрізний отвір, призначене для змащування деталей. Цей отвір закривається ззаду за допомогою спеціальної заглушки розподільного вала.

Найважливішою складовою частиною распредвала є кулачки, кількість яких вказує на кількість впускних-випускних клапанів. Кулачки відповідають за виконання основної функції розподільного вала — регулювання фаз газорозподілу двигуна і регулювання порядку роботи циліндрів.

Кожен клапан оснащений кулачком. Кулачок набігає на штовхач, сприяючи відкриттю клапана. Після того, як кулачок сходить з штовхача, потужна поворотна пружина забезпечує закривання клапана.

Кулачки розподільного вала знаходяться між опорними шийками. Газорозподільну фазу распредвала, що залежить від числа обертів двигуна і від конструкції впускних-випускних клапанів, визначають дослідним шляхом. Подібні дані для конкретної моделі двигуна можна знайти в спеціальних таблицях і діаграмах, які спеціально становить виробник.

Як працює розподільний вал?

Конструктивно распредвал розташовується в розвалі блоку циліндрів. Зубчаста або ланцюгова передача клонували пускає в хід распредвал.

Коли розподільний вал обертається, кулачки впливають на роботу клапанів. даний процес буде відбуватися правильно тільки в разі строгої відповідності з порядком роботи циліндрів двигуна і з фазами газорозподілу.

Для того щоб були встановлені відповідні фази газорозподілу, на приводний шків або на розподільні шестерні наносяться спеціальні установчі позначки. Крім цього, необхідно, щоб кулачки розподільного вала і кривошипи колінчастого вала перебували в строго певному положенні по відношенню один до одного.

Коли установка проводиться по мітках, вдається досягти дотримання правильної послідовності тактів — порядку роботи циліндрів двигуна, який, в свою чергу, залежить від розташування самих циліндрів, а також від особливості конструкції колінчастого і розподільного валів.

Робочий цикл двигуна

Робочим циклом двигуна називається період, за час якого впускний і випускний клапани відкриваються по одному разу. Як правило, період проходить за два оберти коленвала. За цей час розподільний вал, шестерня якого має в два рази більше зубів, ніж шестерня колінчастого вала, робить один оборот.

Кількість розподільних валів в двигуні

На кількість розподілвалів безпосередньо впливає конфігурація двигуна. Двигуни, які відрізняються рядної конфігурацією, а також мають одну пару клапанів на циліндр, оснащуються одним розподільним валом. Якщо для кожного циліндра передбачено по чотири клапани, двигун обладнується двома розподільними.

Двигуни оппозітниє і V-подібні відрізняються наявністю одного распредвала в розвалі або мають два розподільних вала, кожен з яких знаходиться в голівці блоку. Бувають і винятки із загальноприйнятих правил, пов’язані в першу чергу з конструктивними особливостями двигуна.

1. Подкатной гідравлічний домкрат.Штатний домкрат автомобіля ваз 2107 часто або незручний, або просто не потрібний при виконанні деяких робіт.

2. Опора під автомобіль,регульована по висоті і з допустимої навантаженням Проте 1т. Бажано мати чотири такі підставки.

3. упори(Не менше 2 шт.).

4. Двосторонні ключі для штуцерів гальмівної системи на 8, 10 і 13 мм.Найбільш поширені два типи таких ключів: затискної ключ і накидний ключ з прорізом. Затискної ключ дозволяє відвертати штуцери з зношеними гранями. Щоб надіти ключ на штуцер гальмівний трубки, Необхідно вивернути стягнутий болт. Накидний ключ з прорізом дозволяє більш оперативно виконувати роботу, однак такий ключ повинен бути виготовлений з якісної сталі з відповідною термічною обробкою.

5. спеціальні щипцідля зняття стопорних кілець. Існує два типи таких щипців: зсувні — для вилучення стопорних кілець з отворів, і розсувні — для зняття стопорних кілець з валів, осей, тяг. Щипці також бувають з прямими і вигнутими губками.

6. Знімач масляного фільтра.

7. Універсальний двозахватний знімачдля зняття шківів, маточин, шестернею.

8. Універсальні трехзахватние знімачідля зняття шківів, маточин, шестерень.

9. Знімач карданного шарніра.

10. Знімач і оправлення для заміни маслос’емних ковпачків.

11. Рассухаривательдля розбирання клапанного механізму головки блоку циліндрів.

12. Пристосування для зняття кульових опор.

13. Пристосування для вилучення поршневого пальця.

14. Пристосування для випрессовкі і запресовування сайлентблоковважелів передньої підвіски.

15. Пристосування для зняття рульових тяг.

16. Ключ храповика колінчастого вала.

17. Знімач пружин.

18. ударна викрутказ набором насадок.

19. цифровий мультиметрдля перевірки параметрів електричних ланцюгів.

20. спеціальний щуп або контрольна лампа на 12Вдля перевірки електричних ланцюгів автомобіля ваз 2107, що перебувають під напругою.

21. манометрдля перевірки тиску в шинах (при відсутності манометра на шинному насосі).

22. манометрдля вимірювання тиску в паливній рампі двигуна.

23. Компрессометрдля перевірки тиску в циліндрах двигуна.

24. Нутромер для вимірювання діаметра циліндрів.

25. Штангенциркуль з глибиноміром.

26. мікрометриз межею вимірювань 25-50 мм і 50-75 мм.

27. Набір круглих щупівдля перевірки зазору між електродами свічок запалювання. Можна використовувати комбінований ключ для обслуговування системи запалювання з набором необхідних щупів. Ключ має спеціальні прорізи для підгинання бічного електрода свічки запалювання.

28. Набір плоских щупівдля вимірювання зазорів при оцінці технічного стану агрегатів.

29. Широкий щуп 0,15 ммдля перевірки зазорів в клапанному механізмі.

30. оправленнядля центрування веденого диска зчеплення.

31. Оправлення для обтиску поршневих кілець при установці поршня в циліндр.

32. ареометрдля вимірювання щільності рідини (електроліту в акумуляторної батареї або антифризу в розширювальному бачку).

33. Спеціальне пристосування з металевими щіткамидля очищення клем проводів і висновків акумуляторної батареї.

34. масляний шприцдля заливки масла в коробку передач і задній міст.

35. нагнітальний шприцдля змащення шліцов карданного валу.

36. Шланг з грушею для перекачування палива.Шланги можна використовувати для видалення палива з бака перед його зняттям.

37. Медичний шприц або грушадля відбору рідин (наприклад, при необхідності зняття бачка головного гальмівного циліндра без зливу всієї гальмівної рідини з системи). Шприц також незамінний для чищення деталей карбюратора. При виконанні ремонтних робіт на автомобілі ваз 2107 можуть також знадобитися:технічний фен (термопістолет), електродриль з набором свердел по металу, струбцина, пінцет, шило, рулетка, широка слюсарна лінійка, побутової безмін, широка ємність для зливу масла і охолоджуючої рідини об’ємом не менше 10 л.

Розташування даного механізму цілком залежить від конструкції ДВС, оскільки в деяких моделях распредвал розміщується внизу, в основі блоку циліндрів, а в інших — вгорі, прямо в голівці блоку циліндрів. на даний момент оптимальним вважається верхнє розташування распредвала, оскільки це істотно спрощує сервісний і ремонтний доступ до нього. Шток безпосередньо пов’язаний з коленвалом. Вони з’єднуються між собою ланцюгової або пасової передачею у вигляді забезпечення зв’язку між шківом на валу ГРМ і зірочкою на коленвале. Це необхідно тому, що приводиться в рух распредвал саме коленвалом.

Встановлюється розподільний вал в підшипники, які в свою чергу надійно закріплюються в блоці циліндрів. Осьової люфт деталі не допускається за рахунок застосування в конструкції фіксаторів. Ось будь-якого распредвала має наскрізний канал всередині, через який здійснюється мастило механізму. Ззаду даний отвір закрито заглушкою.

Важливими елементами є кулачки распредвала. За кількістю вони відповідають числу клапанів в циліндрах. Саме ці деталі виконують основну функцію ГРМ — регулювання порядку роботи циліндрів.

На кожен клапан доводиться окремий кулачок, що відкриває його через натиск на штовхач. Звільняючи штовхач, кулачок дозволяє випростатися пружині, що повертає клапан в закрите стан. Пристрій розподільного вала передбачає наявність двох кулачків для кожного циліндра — по числу клапанів.

Слід зазначити, що від розподільного вала також здійснюється привід паливного насоса і розподільника масляного насоса.

Принцип дії і пристрій распредвала

Розподільчий вал з’єднується з коленвалом за допомогою ланцюга або ременя, надітого на шків распредвала і зірочку колінчастого валу. Обертальні рухи вала в опорах забезпечують спеціальні підшипники ковзання, завдяки цьому вал впливає на клапана, що запускають роботу клапанів циліндрів. Цей процес відбувається відповідно до фазами освіти і розподілу газів, а також робочим циклом двигуна.

Установка фаз розподілу газів відбувається згідно інсталяційний мітках, Які є на шестернях або шківі. правильна установка забезпечує дотримання послідовності настання робочих циклів двигуна.

Основною деталлю распредвала є кулачки. При цьому кількість кулачків, якими оснащується распредвал, залежить від кількості клапанів. Основне призначення кулачків — здійснення регулювання фаз процесу газоутворення. Залежно від типу конструкції ГРМ кулачки можуть взаємодіяти з коромислом або штовхачем.

Кулачки встановлюються між опорними шийками, по два на кожен циліндр двигуна. Распредвали під час роботи доводиться долати опір пружин клапанів, які служать поворотним механізмом, приводячи клапана у вихідне (закрите) становище.

На подолання цих зусиль витрачається корисна потужність двигуна, тому конструктори постійно думають, як можна зменшити втрати потужності.

Для того щоб зменшити тертя між штовхачем і кулачком, штовхач може оснащуватися спеціальним роликом.

Крім цього, розроблений спеціальний десмодромного механізм, в якому реалізована безпружинні система.

Опори розподільних валів оснащені кришками, при цьому передня кришка є спільною. Вона має наполегливі фланці, які з’єднуються з шийками валів.

Шток виготовляється одним з двох способів — куванням зі сталі або литтям із чавуну.

поломки распредвала

Існує досить багато причин, за якими в роботу двигуна вплітається стукіт распредвала, що свідчить про появу проблем з ним. Ось тільки найбільш типові з них:

Розподільчий вал вимагає належного догляду: заміну сальників, підшипників і періодичної дефектовке.

1. знос кулачків, що веде до появи стуку відразу тільки при запуску, а потім і весь час роботи двигуна;
2. знос підшипників;
3. механічна поломка одного з елементів вала;
4. проблеми з регулюванням подачі палива, через що виникає асинхронність взаємодії распредвала і клапанів циліндрів;
5. деформація вала, ведуча до осьового биття;
6. неякісне моторне масло, Багате домішками;
7. відсутність моторного масла.

За твердженнями фахівців при виникненні легкого стуку распредвала автомобіль може їздити ще не один місяць, але це веде до посиленого зносу циліндрів і інших деталей. Тому при виявленні проблеми слід зайнятися її усуненням. Шток — розбірний механізм, тому ремонт найчастіше здійснюється шляхом заміни його всього або лише деяких елементів, наприклад, подшіпніков.свобожденіе камери від вихлопних газів, Має сенс почати відкривати впускний клапан. Що і відбувається при використанні тюнінгового распредвала.

ГОЛОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ распредвала

Відомо, що серед головних характеристик распредвала конструктори форсованих двигунів часто використовують поняття тривалості відкривання. Справа в тому, що саме цей фактор безпосередньо впливає на вироблену потужність двигуна. Так, чим клапани довше відкриті, тим потужніше агрегат. Таким чином, виходить максимальна швидкість двигуна. Наприклад, коли тривалість відкриття становить більше стандартного показника, то двигун зможе виробити додаткову максимальну потужність, яка буде виходити від роботи агрегату на низьких оборотах. Відомо, що для гоночних автомобілів максимальна швидкість двигуна є пріоритетною метою. Що стосується класичних машин, то при їх розробці сили інженерів спрямовані на крутний момент при низьких оборотах і прийомистість.

Збільшення потужності може також залежати від збільшення підйому клапана, яке може додати максимальну швидкість. З одного боку, додаткова швидкість буде виходити за допомогою короткої тривалості відкривання клапанів. З іншого боку, приводи клапанів мають не такий простий механізм. Наприклад, при високих швидкостях руху клапанів у двигуна не вийде виробити додаткову максимальну швидкість. У відповідному розділі нашого сайту ви зможете знайти статтю про основні особливості системи випуску вихлопних газів. Так, при низькій тривалості відкривання клапана після закритого положення клапану залишається менше часу, щоб дістатися до вихідної позиції. Після тривалість стає ще менше, що, головним чином, відбивається на виробленні додаткової потужності. Справа в тому, що в цей момент потрібні клапанні пружини, у яких буде якомога більше зусиль, що вважається неможливим.

Варто зазначити, що сьогодні існує поняття надійного і практичного підйому клапана. У цьому випадку величина підйому повинна бути понад 12,7 міліметрів, що забезпечить високу швидкість відкривання і закривання клапанів. Тривалість такту налічує від 2 850 оборотів в хвилину. Однак такі показники створюють навантаження на механізми клапана, що в підсумку призводить до недовгою службі клапанних пружин, стержнів клапанів і кулачків распредвала. Відомо, що вал з високими показниками швидкості підйому клапанів працюють без збою перший час, наприклад, до 20 тисяч кілометрів. Все ж сьогодні автовиробники розробляють такі рухові системи, Де распредвал має однакові показники тривалості відкривання клапанів і їх підйому, що помітно збільшує їх термін служби.

Крім того, на потужність двигуна впливає такий фактор, як відкривання і закривання клапанів по відношенню до положення распредвала. Так, фази розподілу распредвала можна знайти в таблиці, яка до нього додається. Згідно з цими даними, можна дізнатися про кутових положеннях распредвала в момент відкриття і закриття клапанів. Всі дані зазвичай беруться в момент повороту колінчастого вала до і після верхньої і нижньої мертвих точок, Вказуються в градусах.

Що стосується тривалості відкривання клапанів, то вона розраховує, згідно фазам розподілу газу, які вказані в таблиці. Зазвичай в цьому випадку потрібно підсумувати момент відкривання, момент закривання і додати 1 800. Всі моменти вказуються в градусах.

Тепер варто розібратися із співвідношенням фаз розподілу газу потужності і распредвала. В цьому випадку представимо, що один распредвал буде А, інший — В. Відомо, що обидва цих вала мають аналогічні форми впускних і випускних клапанів, а також схожу тривалість відкривання клапанів, яка становить 2 700 оборотів. В даному розділі нашого сайту ви зможете знайти статтю троит двигун: причини і методи усунення. Зазвичай такіераспредвали називаються конструкціями з одним профілем. Все ж між цими розподільними є деякі відмінності. Наприклад, у валу А кулачки розташовані так, що впускний відкривається за 270 до верхньої мертвої точки, а закривається в 630 після нижньої мертвої точки.

Що стосується випускного клапана вала А, то він відкривається в 710 до нижньої мертвої точки і закривається за 190 після верхньої мертвої точки. Тобто, фази газорозподілу виглядають наступним чином: 27-63-71 — 19. Що стосується вала В, то у нього простежується інша картина: 23 o67 — 75 -15. Питання: Як вали А і В можуть вплинути на потужність двигуна? Відповідь: вал А створить додаткову максимальну потужність. Все ж варто відзначити, що двигун буде мати характеристики гірше, крім того, у нього буде простежуватися вужча крива потужності в порівнянні з валом В. Відразу варто відзначити, що на такі показники ніяк не впливає тривалість відкривання і закривання клапанів, так як вона, як ми зазначили вище, однакова. Насправді на такий результат впливають зміни в фазах розподілу газу, тобто, в кутах, що знаходяться між центрами кулачків в кожному розподільному валу.

Цей кут є кутовий зсув, яке відбувається між впускним і випускним кулачками. Варто відзначити, що в цьому випадку дані будуть вказуватися в градусах повороту розподільного валу, а не в градусах повороту колінчастого вала, які вказувалися раніше. Так, перекриття клапанів залежить, головним чином, від кута. Наприклад, в момент зменшення кута між центрами клапанів впускний і випускний клапани будуть перекриватися більше. Крім того, в момент збільшення тривалості відкривання клапанів, їх перекриття теж підвищується.

Розподільчий вал або просто распредвал в газорозподільному механізмі забезпечує виконання основної функції — своєчасного відкриття і закриття клапанів, за рахунок чого проводиться приплив свіжого повітря і випуск відпрацьованих газів. У загальному вигляді розподільний вал управляє процесом газообміну в двигуні.

Для зменшення інерційних навантажень, збільшення жорсткості елементів газорозподільного механізму розподільний вал повинен розташовуватися якомога ближче до клапанів. Тому стандартне положення распредвала на сучасному двигуні в голівці блоку циліндрів — т.зв. верхнє розташування розподільного вала.

У газорозподільному механізмі використовується один або два розподільних вала на ряд циліндрів. При одновальной схемою обслуговуються впускні і випускні клапани ( два клапани на циліндр). У двохвальному газорозподільному механізмі один вал обслуговує впускні клапани, Інший — випускні ( два впускних і два випускних клапана на циліндр).

Основу конструкції розподільного вала складають кулачки. На кожен клапан використовується, як правило, один кулачок. Кулачок має складну форму, яка забезпечує відкриття і закриття клапана у встановлений час, і його підйом на певну висоту. Залежно від конструкції газорозподільного механізму кулачок взаємодіє або з штовхачем, або з коромислом.

При роботі розподільного вала кулачки змушені долати зусилля зворотних пружин клапанів і сили тертя від взаємодії з штовхачами. На все це витрачається корисна потужність двигуна. Зазначених недоліків позбавлена \u200b\u200bбезпружинні система, реалізована в десмодромного механізмі. Для зменшення сили тертя між кулачком і штовхачем пласка поверхня штовхача може замінюватися роликом. У віддаленій перспективі використання магнітної системи для управління клапанами, що забезпечує повну відмову від розподільного вала.

Розподільчий вал виготовляється з чавуну (литтям) або стали (куванням). Шток обертається в опорах, які представляють собою підшипники ковзання. Число опор на одне перевищує число циліндрів. Опори, в основному, роз’ємні, рідше — нероз’ємні (виконані як одне ціле з головкою блоку). В опорах, виконаних в чавунної голівці, використовуються тонкостінні вкладиші, які при зношуванні замінюються.

Від подовжнього переміщення распредвал утримують наполегливі підшипники, розташовані близько приводної шестерні (зірочки). Розподільчий вал змащується під тиском. Кращим є індивідуальний підведення масла до кожного підшипника. Значно підвищується ефективність газорозподільного механізму з використанням різних систем зміни фаз газорозподілу, які дозволяють домогтися підвищення потужності, паливної економічності, зниження токсичності відпрацьованих газів. Розрізняють декілька підходів до зміни фаз газорозподілу:

• поворот розподільного вала на різних режимах роботи;
• використання декількох кулачків з різним профілем на один клапан;
• зміна положення осі коромисла.

Розподільчий вал приводиться в дію від колінчастого вала двигуна. У чотиритактному двигуні внутрішнього згоряння привід забезпечує обертання колінчастого вала зі швидкістю в два рази повільніше колінчастого вала.

на двигунах легкових автомобілів привід розподільного вала здійснюється за допомогою ланцюгової або пасової передачі. Дані види приводу на рівних використовуються як в бензинових двигунах, Так і дизелях. Раніше для приводу використовувалася шестернева передача, але з огляду на громіздкість і підвищеного шуму перестала застосовуватися.

ланцюговий привід об’єднує металевий ланцюг, яка оббігає зірочки на колінчастому і розподільному валу. Крім цього в приводі використовуються натягувач і заспокоювач. Ланцюг складається з ланок, з’єднаних шарнірами. Одна ланцюг може обслуговувати два розподільних вала.

Ланцюговий привід розподільного вала досить надійний, компактний, може використовуватися на великих міжосьових відстанях. Разом з тим, знос шарнірів при експлуатації, призводить до розтягування ланцюга, наслідки якого можуть бути найсумніші для ГРМ. Не рятують навіть натягувач з успокоителем. Тому ланцюгової привід вимагає регулярного контролю стану.

В ремінному приводі розподільного вала використовується зубчастий ремінь, який охоплює відповідні зубчасті шківи на валах. Приводний ремінь обладнується натяжним роликом. Ремінний привід компактний, майже безшумний, досить надійний, що робить його популярним у виробників. сучасні зубчасті ремені мають значний ресурс — до 100 тис. км пробігу і більше.

Привід розподільного вала може використовуватися для приводу і інших пристроїв — масляного насоса, паливного насоса високого тиску, розподільника запалювання.

Все про водяний насос (помпу) системи охолодження

29 березня 2016

Система охолодження призначена для створення двигуну комфортних умов роботи: охолодження до оптимальної температури, при якій не наступає термічного пошкодження тонко підігнаних деталей. Щоб нормально працював мотор, повинні нормально працювати і всі супутні вузли, в тому числі і охолодження.

 

Призначення, принцип роботи

Автомобільний водяний насос, він же помпа, призначений для забезпечення примусової циркуляції антифризу в системі охолодження – від двигуна до радіатора і назад. Для адекватного охолодження мотора використовується не тільки штучна конвекція, але і додатковий обдув радіатора за допомогою вентилятора. Зупинка водяного насоса сповільнить рух антифризу до такої міри, що двигун перегріється в лічені хвилини (особливо якщо поломка сталася в спеку).

Принцип дії водяного насоса – перепомповування рідини за рахунок використання відцентрової сили: в робочу камеру надходить антифриз і обертова крильчатка перепомповує його в відвідний патрубок.

Система охолодження двигуна

Якщо розглядати схему руху охолоджувальної рідини, то водяний насос розташовується після радіатора перед двигуном. Таке рішення дозволяє захистити механізм насоса від високих температур: антифриз в нього надходить вже охолодженим.

 

Конструкція водяного насоса

Насос системи охолодження має досить просту конструкцію з мінімумом деталей: на валу, закріпленому на двох підшипниках, розташовано металеву або пластикову крильчатку, що перепомповує антифриз по колу. Для герметизації з’єднання валу і робочої камери використовується сальник, а для ущільнення стиків патрубків – прокладки зі спеціальної гуми. Вся конструкція укладена в міцний металевий корпус з алюмінію або чавуну, стійкий до вібрації і перепадів температур.

Вал помпи приводиться в дію від колінчастого вала двигуна через шків, тобто механічним способом. Таким чином, водяна помпа починає працювати одночасно з двигуном, і чим вища швидкість автомобіля (більше обертів вала), тим активніше йде рух антифризу в системі.

Встановлюється насос на корпусі двигуна на спеціальну прокладку, що гасить вібрацію при роботі механізмів.

Слабкими місцями водяної помпи можна вважати деталі, схильні до тертя і навантажень: сальник і підшипники. Як правило, поломка насоса пов’язана саме з ними.

Найчастіше виходить з ладу сальник: через його зношування охолоджувальна рідина потрапляє на підшипники і змиває з них мастило, після чого вони приходять в непридатність.

Принципова схема торцевого сальника:
1. Обертове кільце. 2. Стаціонарне кільце.
3. Ущільнювальна манжета. 4. Притискна пружина.

Пружина в сальнику виконує функцію підлаштовування: завдяки їй кільця, що труться, щільно притиснуті один до одного, незалежно від ступеня зносу.

Ресурс водяної помпи становить від 60 до 160 тис. км (а в деяких випадках і більше), а вихід з ладу обумовлений механічним зношенням.

Регламента заміни помпи немає, але найчастіше її змінюють одночасно з кожною другою заміною ременя ГРМ, і тоді ж роблять профілактичну перевірку ременів генератора.

Як правило, водяний насос не ремонтують: підгонка деталей настільки точна, що розбирання та збирання технічно недоцільні. Тому при поломці легше і швидше поставити новий насос, ніж робити трудомісткий і ненадійний ремонт.

 

Ознаки несправності

• Протікання антифризу. При порушенні герметичності будь-якого з ділянок системи охолодження антифриз, що знаходиться в ній під тиском, починає підтікати. Це можна виявити при огляді автомобіля або після стоянки з плям на асфальті;

Дренажний отвір, з якого підтікає антифриз
при зношуванні або потіканні сальника

• Зниження рівня антифризу – прямий наслідок протікання;
• Помпа починає шумно працювати – ознака зносу підшипників;
• У салоні запах охолоджувальної рідини;
• При прогрітому моторі не працює грубка – дме холодне повітря;
• Перегрівається двигун, про що сигналізують датчики та індикатори. Перегрів двигуна – одна з найсерйозніших проблем, здатна за лічені хвилини привести його в непридатність;
• При огляді вал насоса має люфт: його можна похитати з помітною амплітудою. Такий люфт – однозначна ознака зношення підшипників, навіть якщо помпа ще працює.

В крайніх випадках зношення сальника і підшипників призводить до того, що вал від навантаження і перегріву зношується, після чого ламається і заклинює механізм.

 

Причини несправності водяного насоса

Основною причиною несправності водяного насоса є механічне зношування частин тертя: сальника, підшипників, вала, шківа. При протіканні сальника антифриз потрапляє на підшипники і за короткий час змиває з них мастило, після чого вони ламаються і вал насоса заклинює.

Прискорюють знос насоса бруд і домішки, що потрапляють в антифриз. Вони можуть вивести з ладу не тільки пари тертя, але і крильчатку.

Неякісний антифриз без антикорозійних присадок викликає окислення металевих поверхонь і псує гумові прокладки та ущільнювачі.

Використання води замість антифризу викликає утворення накипу, який відкладається на частинах системи охолодження, в тому числі на водяній помпі. Сучасні автомобілі не розраховані на застосування води!

Швидке зношення підшипників може бути викликане неправильним натягом шківа – занадто сильним (більше навантаження на одну сторону підшипника) або занадто слабким.

Кавітаційна ерозія – наслідок утворення бульбашок в охолоджувальній рідині (низька якість, використання протипінних присадок, низький рівень ОЖ в системі). Дрібні бульбашки з часом псують металеві поверхні, спричиняючи круглі виїмки в них.

Кавітаційний знос крильчатки

В корпусі можуть утворитися тріщини від перепадів температур, вібрації, навантаження (охолоджувальна рідина в системі знаходиться під тиском, що підвищує температуру її кипіння). Та й просто неякісний насос може не витримати умов експлуатації.

І, нарешті, лагодження водяного насоса не гарантує його довгої і якісної роботи. Погано відремонтований механізм відмовляє в самий невідповідний момент.

 

Профілактика несправностей

Усім хочеться, щоб будь-яка деталь автомобіля працювала якомога довше. Що впливає на термін служби паливного насоса?

• Якість антифризу, своєчасна його заміна і контроль рівня. Це, мабуть, один з головних чинників нормальної роботи всієї системи охолодження: від сорочки двигуна до радіатора;
• Чистота в системі охолодження. Відсутність твердих частинок і домішок сповільнить зношення помпи;
• Своєчасна заміна прокладок ущільнювачів патрубків, які псуються («дубіють» і тріскаються) під впливом охолоджувальної рідини і високих температур.

Одним з найважчих наслідків несправності водяного насоса – закипання охолоджувальної рідини і перегрів двигуна, особливо на спеці в пробках. Стоячи влітку в міських заторах, потрібно відстежувати температуру мотора і не допускати критичного нагріву. А в далеких поїздках завжди мати запас антифризу для доливання.

 

 

Про те, як вибрати новий водяний насос і яким брендам віддати перевагу – наш «Гід покупця».

 

Изящное решение без потери мощности

Аббревиатура VTEC полностью расшифровывается следующим образом — Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. В переводе на русский язык означает «электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов» или, если говорить языком специалистов, электронная система регулировки фаз газораспределения. Этот механизм предназначен для того, чтобы оптимизировать прохождение воздушно-топливной смеси в камеры сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию, накопленную в топливе, в тепловую. Такое преобразование происходит во время сгорания горючей смеси. При этом возрастает температура и давление в цилиндре. Под давлением поршни двигателя опускаются вниз и, толкая коленчатый вал, приводят его в движение. Так химическая энергия преобразуется в механическое движение. Механическая сила определяется величиной крутящего момента. Способность двигателя поддерживать некоторую величину крутящего момента при некотором числе оборотов в минуту определяется как мощность. Мощность определяет, какую работу может производить двигатель. Весь процесс, осуществляемый двигателем внутреннего сгорания, не эффективен на 100%. На самом деле всего около 30% энергии, содержащейся в топливе, преобразуются в механическую энергию.

Теоретическая физика говорит о том, что при данном КПД для достижения высокой отдачи от мотора необходимо использовать больше топлива: в результате существенно возрастет мощность. Очевидно, что в этом случае нужно использовать двигатель с огромным рабочим объемом и поступиться принципами экономичности. Другой метод диктует необходимость предварительно сжимать топливную смесь посредством турбины и затем сжигать ее в цилиндрах небольшого размера. Однако и в этом случае расход топлива будет пугающим. В свое время концерн Honda пошел по иному пути, начав исследования с целью оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания. В результате появилась технология VTEC, наделяющая мотор отменной экономичностью на низких оборотах и высокой мощностью при его «раскручивании».

Два алгоритма

Если сравнить скоростные характеристики различных двигателей, то нетрудно заметить, что у одних максимум крутящего момента достигается на низких оборотах (в диапазоне 1800-3000 об/мин), у других — на более высоких (в диапазоне 3000-4500 об/мин). Оказывается, есть зависимость между тем, каким образом на распределительном валу установлены кулачки, открывающие клапаны, и тем, какую мощность развивает мотор на различных оборотах коленчатого вала. Чтобы понять, чем это вызвано, представьте себе двигатель, работающий крайне медленно. Например, при 10-20 оборотах в минуту рабочий цикл в одном цилиндре занимает 1 секунду. При опускании поршня впускной клапан открывается, позволяя горючей смеси наполнить цилиндр, и закрывается, когда поршень достигает нижней мертвой точки. После завершения цикла сгорания поршень начнет движение вверх. При этом откроется выпускной клапан, позволив отработавшим газам покинуть рабочий объем цилиндра и закроется, когда поршень достигнет верхней мертвой точки. Такой алгоритм был бы идеален, если бы мотор работал на минимуме оборотов. Однако в реальной жизни двигатель куда энергичней.

С ростом ритма работы мотора описанный алгоритм просто не выдерживает критики. Если число оборотов коленвала достигает 4000 в минуту, клапаны открываются и закрываются 2000 раз ежеминутно, или 30-40 раз каждую секунду. На такой скорости поршню чрезвычайно сложно всосать в цилиндр необходимый объем горючей смеси. То есть в результате впускного сопротивления возникают насосные потери, и это главная причина, по которой уменьшается эффективность работы двигателя. Для облегчения участи мотора при работе на больших оборотах приходится, например, шире открывать впускной клапан. Разумеется, это упрощенное описание работы, но оно дает общее представление. Однако на малых оборотах такой алгоритм не годится: настройка распредвала «на скорость» лишь увеличит расход топлива. Следовательно, для лучшей эффективности нужно сочетать оба алгоритма работы, которые воплощены в механизме VTEC.

Появившись в 1989 году, система VTEC дважды модернизировалась, и сегодня мы имеем дело с ее третьей серией. Система VTEC использует возможности электроники и механики и позволяет двигателю эффективно распоряжаться возможностями сразу двух распредвалов, или, в упрощенных версиях, одного. Контролируя число оборотов и диапазоны работы силового агрегата, его компьютер может активизировать дополнительные кулачки с тем, чтобы подобрать наилучший режим работы.

DOHC VTEC

В 1989 году на внутренний японский рынок поступили две модификации Honda Integra — RSi и XSi, использовавшие первый двигатель с системой DOHC VTEC. Ее силовой агрегат модели B16A при объеме 1,6 литра достигал мощности в 160 л.с., но при этом отличался хорошей тягой на низах, топливной экономичностью и экологической чистотой. Поклонники марки Honda до сих пор помнят и ценят этот великолепный мотор, тем более что его многократно усовершенствованный вариант и по сей день используется на моделях Civic.

Двигатель с системой DOHC VTEC имеет два pаспpедвала (один для впускных, другой для выпускных клапанов) и 4 клапана на цилиндр. Для каждой пары клапанов предусмотрена особая конструкция — группа из трех кулачков. Следовательно, если мы имеем дело с 4-цилиндровым 16-клапанным мотором с двумя распредвалами, то таких групп будет 8. Каждая группа занимается отдельной парой клапанов. Два кулачка расположены на внешних сторонах группы и отвечают за действие клапанов на низких оборотах, а средний подключается на высоких оборотах. Внешние кулачки непосредственно контактируют с клапанами: опускают их при помощи коромысел (рокеров). Отдельный средний кулачок до поры до времени вращается и вхолостую нажимает на свое коромысло, которое активируется при достижении определенного высокого числа оборотов коленвала. В дальнейшем эта центральная часть отвечает за открытие и закрытие клапанов, хотя и действует как специальный промежуточный механизм.

Когда двигатель работает на малом ходу, пары впускных и выпускных клапанов открываются соответствующими кулачками. Их форма, как и у большинства аналогичных моторов, выполнена в виде эллипса. Однако эти кулачки способны обеспечивать лишь экономичный режим работы двигателя и только на малых оборотах. При достижении высокой скорости вращения распредвала задействуется специальный механизм. «Незанятый» до этого работой средний кулачок вращался и без какого-либо эффекта нажимал на среднее коромысло, никак не связанное с клапанами. Однако во всех трех коромыслах предусмотрены отверстия, в которые под высоким давлением масла загоняется металлический пруток. Таким образом, группа жестко фиксируется и в дальнейшем работает как одно целое. Тут в работу вступает отдыхавший до этого средний кулачок. Он имеет более продолговатую форму и поэтому при его нажатии все три коромысла, а значит и клапана, опускаются гораздо ниже и на больший промежуток времени остаются открытыми. В этом случае двигатель может «дышать» свободнее, развивать и поддерживать высокий крутящий момент и хорошую мощность.

SOHC VTEC

После успеха системы DOHC VTEC компания Honda с еще большим рвением подошла к развитию и использованию своей новации. Моторы с VTEC проявили себя как надежные и экономичные, стали реальной альтернативой увеличению рабочего объема или использованию турбин. Поэтому несколько позднее была представлена система SOHC VTEC. Подобно своему «коллеге» DOHC новинка также предназначалась для оптимизации работы двигателя в разных режимах. Но из-за простоты своей конструкции и более скромных показателей мощности двигатели с SOHC VTEC выпускались меньшими объемами. Одним из первых двигателей, использующих упрощенную систему, стал обновленный агрегат D15B, выдававший 130 л.с. при объеме в 1,5 л. Этот мотор с 1991 устанавливался года на Honda Civic.

В моторе SOHC предусмотрен один-единственный распредвал на весь блок цилиндров. Поэтому кулачки впускных и выпускных клапанов располагаются на одной оси. Однако здесь также предусмотрены группы-тройки, в каждой из которых есть один специальный центральный кулачок. Простота конструкции заключается в том, что в двух режимах — для низких и для высоких оборотов — могут работать только впускные клапана. Промежуточный механизм с дополнительным кулачком и коромыслом также как и в случае с DOHC VTEC перехватывает на себя открытие и закрытие впускных клапанов, в то время как выпускные всегда работают в постоянном режиме.

Может создаться впечатление, что SOHC VTEC в чем-то хуже, чем DOHC VTEC. Однако это не так: эта система имеет ряд преимуществ, среди которых простота конструкции, компактность двигателя за счет его незначительной ширины, меньший вес. Кроме того SOHC VTEC возможно вполне легко использовать на двигателях пpедыдущего поколения, тем самым модернизируя их. В итоге силовые агрегаты с SOHC VTEC достигают тех же результатов, пусть и не столь ярких и удивительных.

SOHC VTEC-E

Если назначение описанных выше систем VTEC состоит в сочетании максимальной мощности на предельных оборотах и довольно уверенной, но экономичной работе на «низах», то VTEC-E призвана помочь двигателю в достижении предельной экономии.

Но прежде чем рассмотреть очередное изобретение Honda необходимо разобраться с теорией. Известно, что топливо предварительно смешивается с воздухом и затем воспламеняется в цилиндрах (есть еще иной вариант — непосредственный впрыск, при котором воздух и топливо поступают в цилиндры отдельно). На мощность двигателя также влияет и то, насколько однородна такая смесь. Дело в том, что на малых оборотах невысокая скорость потока при всасывании препятствует смешению топлива и воздуха. В результате на холостом ходу двигатель может работать неуверенно. Чтобы предотвратить это, в цилиндры поступает обогащенная топливом смесь, что сказывается на экономичности. Система VTEC-E способна обеспечить уверенную работу двигателя на малых оборотах на обедненной топливом горючей смеси. При этом также достигается существенная экономия. В отличие от других механизмов, в системе VTEC-E нет никаких дополнительных кулачков. Так как эта технология нацелена на снижение потребления топлива на малых оборотах, то и затрагивает она действие впускных клапанов. VTEC-E применяется только в SOHC-двигателях (с одним распредвалом) с четырьмя клапанами на цилиндp из-за его «склонности» к низкому расходу топлива.

В отличие от других VTEC-моторов, где кулачки имеют приблизительно одинаковый профиль, в силовых агрегатах с VTEC-E используются две конфигурации. Таким образом, впускные клапана приводятся в движение кулачками различной формы. Профиль одного из них имеет традиционную форму, а другой практически круглый — слегка овальный. Поэтому один из клапанов опускается в нормальном режиме, а другой едва приоткрывается. Горючая смесь проходит через нормальный клапан легко, а через приоткрытый — весьма скудно. Из-за несимметричности потоков поступающей смеси в цилиндре возникают причудливые завихpения, в которых воздух и топливо смешиваются должным образом. В результате двигатель может pаботать на бедной смеси. С увеличением оборотов концентрация топлива растет, но режим, при котором реально работает лишь один клапан, становится помехой. Поэтому, приблизительно при достижении 2500 об/мин коромысла замыкаются и приводятся в движение нормальным кулачком. Замыкание происходит точно так же как и в других системах VTEC.

Систему VTEC-E часто незаслуженно считают изобретением, нацеленным исключительно на экономию. Тем не менее, по сравнению с простыми моторами, агрегаты с таким механизмом не только экономичнее, но и мощнее. За экономию отвечает первый режим, в котором работает один клапан, а за показатели мощности — «чистокровный» VTEC, подразумевающий широкое открытие впускных клапанов. Если сравнить два аналогичных мотора, один из которых оборудован механизмом VTEC-E, то простой агрегат окажется на 6-9% слабее и прожорливей.

Трехрежимный SOHC VTEC

Этот механизм представляет собой объединение системы SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. В отличие от всех описанных выше систем эта имеет не два режима работы, а три. В зоне низких оборотов система обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливовоздушной смеси (как VTEC-E). В этом случае используется только один из впускных клапанов. На средних оборотах в работу включается второй клапан, но фазы газораспределения и высота подъема клапанов не изменяются. Двигатель в этом случае реализует высокий крутящий момент. На режиме высоких оборотов оба клапана управляются одним центральным кулачком, отвечающим за снятие с двигателя максимальной мощности. Эта система достаточно универсальна. Так, например, двигатель объемом 1,5 литра с таким газораспределительным механизмом проявляет неплохую удельную мощность: 86 л.с. на 1 л. рабочего объема. Одновременно с этим, если двигатель работает в первом, экономичном 12-клапанном режиме, расход при движении с постоянной скоростью 60 км/ч на автомобиле Honda Civic составляет около 3,5 л на 100 км.

i-VTEC

Буква «i» в названии означает intelligent, то есть «умный». Прежние версии VTEC способны регулировать степень открытия клапанов лишь в 2-3 режимах. Конструкция нового газораспределительного механизма i-VTEC предполагает использование помимо основной системы VTEC дополнительную систему VTC (Variable Timing Control), непрерывно регулирующую момент начала открытия впускных клапанов. Открытие впускных клапанов задается в зависимости от нагрузки двигателя и регулируется посредством изменения угла установки впускного распределительного вала относительно выпускного. В двигателях с i-VTEC распредвал крепится к приводному шкиву через специальную гайку-шестерню, которая способная «доворачивать» его на угол до 600.

Применение системы VTC на ряду с VTEC позволяет эффективнее наполнять цилиндры двигателя топливо-воздушной смесью, а также улучшить полноту ее сгорания. Использование механизма i-VTEC позволяет достичь приемистости эквивалентной двигателям с рабочим объемом 2 литра, при этом топливная экономичность даже лучше чем у 1,6 литрового двигателя.

Семейство газораспределительных механизмов VTEC не представляет собой ничего волшебного, но дает просто поразительный эффект. Моторы Honda прямо-таки умеют подстраиваться под нагрузку, предоставляя удивительную мощность при скромном рабочем объеме. И в то же время на холостом и малом ходах японские моторы поражают выдающейся экономичностью. Вполне возможно, что следующим этапом в развитии систем VTEC станет механизм с отдельными соленоидами на каждый клапан, что позволит с хирургической точностью регулировать открытие клапанов.

Автор: Евгений Дударев

Призначення, будова і принцип роботи газорозподільного механізму (ГРМ).

Газорозподільний механізм призначений для подачі горючої суміші в циліндри двигуна і випуску відпрацьованих газів відповідно до робочого процесу двигуна.

Газорозподільний механізм складається з:

— розподільних шестерень,

— розподільного валу і деталей, що обмежують його поздовжнє переміщення,

— штовхачів,

— штанг,

— коромисел, їх осей і стійок,

— клапанів, їх втулок напрямних і сідел,

— пружин і деталей їх кріплення.

Газорозподільний механізм приводиться в рух парою шестерень 8 (мал. 72) і 14

Ведуча шестерня металева з тридцятьма зубами посаджена на передній носок колінчастого валу на сегментній шпонці. Ведома текстолітова шестерня з шістдесяти зубами, з чавунною ступицею, посаджена на передній носок розподільного валу теж на сегментній шпонці.

Передавальне відношення цієї пари 1:2, тобто розподільний вал обертається в два рази повільніше, ніж колінчастий.

Для правильної установки розподільного валу щодо колінчастого валу на шестернях газорозподілу є спеціальні мітки, які при збірці повинні бути суміщені.

На ведучій шестерні один зуб відмічений цифрою 0, а на ведомій відповідна западина — рискою.

Розподільний вал сталевий, кований, обертається в п’яти підшипниках, що є втулками, згорнутими із стале-бабітової стрічки. Діаметр всіх опор валу 50 мм. Профілі впускних і випускних кулачків різні.

Штовхачі 2 (мал. 75) сталеві, з наплавленням з вибіленого чавуну на робочому торці. На бічній циліндровій поверхні штовхача зроблені два отвори для стоку масла з внутрішньої порожнини. Витікаючим з цих отворів маслом змащуються бічна поверхня штовхачів і кулачки розподільного валу.

Штанги штовхачів мають на кінцях напресовані сталеві наконечники. Для компенсації теплових змін розмірів блоку і головки циліндрів, що необхідне для забезпечення стабільності зазорів між коромислами і клапанами, штанги виготовлені з алюмінієвого сплаву.

Коромисла клапанів литі, сталеві. У отвір ступиці коромисла запресована втулка, згорнута з бронзової стрічки. Довге плече коромисла закінчується циліндровою поверхнею. На кінці короткого плеча є різьбовий отвір, в який вкручений регулювальний гвинт. У нижньому загартованому кінці регулювального гвинта зроблено сферичне поглиблення для верхнього наконечника штанги, а у верхньому кінці — проріз для викрутки. Нижній кінець виконаний у вигляді шестигранника під ключ 11 мм.

Вісь коромисел (загальна для всіх коромисел однієї головки) спирається на чотири стійки з ковкого чавуну. Осьовому переміщенню коромисел перешкоджають розпірні пружини. Крайні коромисла, розташовані на консолі осі, утримуються від осьового переміщення плоскими пружинами, поміщеними між двома шайбами, закріпленими на осі шплінтами.

Клапани виготовлені з жаростійких сталей: впускний клапан — з хромокремністої, а випускний клапан — з хромонікельмарганцовистої з присадкою азоту. На робочу фаску випускного клапана, крім того, наплавлений хромонікелевий сплав. Діаметр стрижня впускного клапана 9 мм. Стрижень випускного клапана порожнистий діаметром 11 мм, заповнений металевим натрієм. Зовнішній діаметр тарілки впускного клапана 47 мм, випускного клапана 36 мм. Натрій в стрижні випускного клапана під час роботи двигуна плавиться і, переміщаючись усередині порожнини 4 (мал. 76) при русі клапана, інтенсивно переносить тепло від тарілки до стрижня. Температура тарілки клапана внаслідок цього знижується. Порожнина 4 закритазаглушкою 3, привареноїдо тарілки клапана.

Пружина 15 (мал. 75) клапана виготовлена із спеціального термічно обробленого дроту. Пружина з одного боку спирається на шайбу 16, а з іншою — на тарілку 14 пружини. У тарілці знаходиться втулка 13, в якій щільно сидять сухарі 12, що входять виступом у виточку на стрижні клапана. Тарілка і втулка ціанірувані і загартовані до високої твердості.

Клапан пов’язаний з тарілкою за допомогою втулки, яка має невелику торцеву опорну поверхню, тому тертя між втулкою і тарілкою вельми мало. Внаслідок цього клапан під впливом коромисла із-за вібрацій, що виникають у вузлі клапан — пружина, може провертатися, що підвищує працездатність сідла клапана, його стрижня, втулки, торця стрижня і робочої фаски клапана.

Догляд за двигунами

При ЩТО пустити двигуни і прослуховувати їх роботу на різних режимах. При стукоті клапанів перевірити і відрегулювати зазор між клапанами і коромислами.

Зазор між коромислом і клапаном повинен бути 0,25— 0,30 мм як для впускних, так і для випускних клапанів на холодному двигуні (при температурі 15—20°С). На працюючому гарячому двигуні унаслідок нерівномірності температур різних деталей зазор може дещо змінюватися проти встановленого.

Тому на деяких режимах роботи двигуна іноді прослуховується стукіт клапанів, який з часом може то пропадати, то виникати знов. Такий мало виділений стукіт не небезпечний, зменшувати зазор між клапаном і коромислом в цьому випадку не слідує. Якщо ж на прогрітому двигуні стукіт клапана чутний безперервно, що частіше спостерігається у клапанів, розташованих по краях головок (перший, другий впускні; четвертий, п’ятий випускні клапани), то в цьому випадку у цих клапанів дозволяється зменшити зазор так, щоб на холодному двигуні він був не менше 0,15—0,20 мм.

координация движений головы и произнесения

Садазука, Тошио Ямамото, Сатоми Куросима и

анонимных рецензентов.

ССЫЛКИ

1. ATR от

http://www.irc.atr.jp/productRobovie/robovie-r2-e.html

2. Бенневиц, М., Фабер, Ф., Джохо, Д. , Шрайбер, М., и

Бенке, С. К гуманоидному роботу-гиду

, который взаимодействует с несколькими людьми. В Proc. Гуманоиды

2005 (2005), 418-423.

3. Бризил К. Эмоции и общительные гуманоидные роботы.

Международный журнал исследований человека и компьютера, 59

(2003), 119-155.

4. Гудвин, К. Организация разговора: взаимодействие

между говорящими и слушателями. (1981). Нью-Йорк:

Academic Press.

5. Goodwin, C. Действие и воплощение в пределах

человеческого взаимодействия. Журнал прагматики, 32 (2000),

1489-1522.

6.Хит, К. Анализ личного взаимодействия: видео, визуальные эффекты

и материалы. В Д. Сильверман (ред.), Качественное исследование

: теория, метод и практика (2004), 266-282.

Лондон: Сейдж.

7. Кендон, А. Проведение взаимодействия: модели поведения

в сфокусированных встречах (1990). Кембридж:

Издательство Кембриджского университета.

8. Лернер, Г. Выбор следующего докладчика: контекстно-зависимая операция

контекстно-свободной организации, Язык в

Society, 32 (2003), 177-201.

9. Лаборатории интеллектуальной робототехники и связи,

http://www.irc.atr.jp/index.html.

10. Джефферсон, Г. Случай точного хронирования в обычном диалоге

: перекрывающиеся термины адреса с позиционированием тегов

в закрывающих последовательностях, Semiotica, 9, 1 (1973), 47-96.

11. Куно, Ю., Хироюки, С., Цубота, Т., Морияма, С.,

Ямадзаки, К., и Ямадзаки, А. Робот-гид по музею

с коммуникативным движением головы. В Proc.RO-MAN 06

(2006), 33-38.

12. Куно, Ю., Садазука, К., Кавашима, М., Ямазаки, К.,

Ямазаки, А., и Кузуока, Х. Робот-гид по музеям

на основе анализа социологического взаимодействия, In Proc. ЧИ

2007 (2007), 1191-1994.

13. Куно, Ю., Садазука, К., Кавашима, М., Цурута, С.,

Ямазаки, К., и Ямазаки, А. Эффективная голова

жестов для робота-гида музея во взаимодействии с

люди, In Proc.RO-MAN 07 (2007), CD-ROM, 151-

156

14.

Кузуока, Х., Ямазаки, К., Ямазаки, А., Косака, Дж.,

Суга, Ю., и Хит, С. Двойная экология робота как средства коммуникации

: мысли о координации ориентации

и проектируемости. В Proc. ЧИ 2004

(2004), 183-190.

15. Мацусака, Ю., Кубота, С., Тодзё, Т., Фурукава, К., и

Кобаяси, Т. Робот для общения с несколькими людьми с использованием мультимодального интерфейса

, In Proc.SCI / ISAS (1999), 450-

455.

16. Мияучи Д., Накамура А. и Куно Ю. Бидирек-

зрительный контакт для общения человека с роботом.

IEICE Trans. Инф. &. Syst. E88-D (2005), 2509-2516.

17. Накано, Ю. И., Рейнстин, Г., Стоки, Т., и Касселл, Дж.

На пути к модели непосредственного заземления (2003), В

Proc. ACL 2003 (2003), 553-561.

18. Нурбахш И., Кунц К. и Виллеке Т. Mobot

музейных роботов-инсталляций: пятилетний эксперимент.В

Proc. IROS 2003 (2003), 3636-3641.

19. Sacks, H., Schegloff, E., and Jefferson, G. Простейшая систематика

для организации очередности в разговоре

, Language, 50 (1974), 696-735.

20. Шеглофф, Э.А. Крутящий момент тела, Социальные исследования, 65, 3

(1998), 535-596.

21. Schegloff, E. A. и Sacks, H. Открытие закрытия,

Semiotica, 8 (1973), 289-327.

22. Шиоми, М., Канда, Т., Исигуро, Х., и Хагита, Н.

Интерактивные гуманоидные роботы для научного музея. В

Proc. HRI 2006 (2006), 305-312.

23. Сиднер, К. Л., Кидд, К. Д., Ли, К. и Леш, Н. Где

искать: исследование взаимодействия человека и робота, In Proc.

IUI ‘04 (2004), 78-84.

24. Сиднер, К.Л., Ли, К., Кидд, К.Д., и Рич, К.

Исследования взаимодействия людей и роботов.

Искусственный интеллект, 166 (2005), 140-164.

25. Сиднер, К. Л., Ли, К., Моренси, Л. П., и Форлайнс, К.

Эффект распознавания кивков головы в разговоре человек-робот

, In Proc. HRI 2006 (2006), 290-296.

26. Зигварт, Р., Аррас, К.О., Буадбалла, С., Бернир, Д.,

Фридево, Г., Греппин, X., Йенсен Б., Лоротт

А., мэр Л., Мейсер M., Philippsen R., Piguet

R., Ramel G., Terrien G. и Tomatis N. Robox на выставке

Expo. 02: Крупномасштабная установка персональных роботов,

Робототехника и система автоматизации, 42 (2003), 203-222.

27. Thrun, S., Beetz, M., Bennewitz, M., Burgard, W.,

Cremers, AB, Dellaert, F., Fox, D., Haehnel, D.,

Rosenberg, C. ., Шульте, Дж., И Шульц, Д. Вероятностные алгоритмы

и интерактивный робот-экскурсовод

Минерва, Международный журнал исследований робототехники,

19 (2000), 972-999.

28. Ван Э., Лигнос К., Ватсал А. и Скасселлати Б.

Влияние движения головы на восприятие гуманоидов

Поведение роботов, In Proc.HRI 2006 (2006), 180–185.

CHI 2008 Proceedings · Взаимодействие человека и робота 5-10 апреля 2008 · Флоренция, Италия

139

(PDF) Время взаимодействия человека и робота

4.2 Дискуссионные сессии

Мы организуем две дискуссионные сессии, одну в конец

каждой из двух сессий. Дискуссионные сессии настроены на

, так что идеи из двух разрозненных областей будут связаны между

участниками семинара. Например: первое обсуждение

сессий будет связывать идеи из вычислительных моделей и горифмов

, с одной стороны, с выводами, полученными на основе человеческих механизмов

, с другой.Вторая сессия объединит

идей из диалога человек-робот с перспективами из

искусств.

Таким образом, участники из разных областей (например, диалог человек-

роботов, командная работа, музыкальные роботы, когнитивная психология,

и т. Д.) Будут иметь возможность найти связи между

этими проблемами и возможности для перекрестного опыления между

полей.

5. ЦЕЛЕВАЯ АУДИТОРИЯ

Мы особенно хотим поощрять междисциплинарный ди-

блог на тему времени, поощрение подачи заявок и

приглашенных выступлений из исследовательских областей за пределами сообщества робототехники.Таким образом, в дополнение к раздаче заявок на участие в

сообществах робототехники и HRI, мы будем стремиться к участию в сообществах психологии, лингвистики, гуманитарных наук и искусств

с их точкой зрения на время у людей, поскольку

относится к взаимодействию человека и робота.

6. ОРГАНИЗАТОРЫ

Гай Хоман — доцент Школы коммуникаций

в IDC Герцлии и содиректор лаборатории инновационных медиа-технологий IDC

.Раньше он был научным сотрудником

Технологического института Джорджии и Массачусетского технологического института. Хёман

имеет степень доктора философии Массачусетского технологического института в области взаимодействия человека и робота

, а также степень магистра наук. Кандидат компьютерных наук в Тель-Авивском университете

. Его исследования касаются взаимодействия человека и робота —

, воплощенного познания для роботов, предвидения и хронометража

в HRI и многоагентных MDP, невербального общения в

HRI, а также робототехники для театральных и музыкальных представлений.Его работа

человек получила несколько академических наград, в том числе лучшую работу

на конференциях HRI и робототехники в 2006, 2007, 2008 и

2010.

Майя Чакмак — доцент кафедры компьютерных наук

Наука и инженерия в Институте науки и техники. Вашингтонский университет.

Получила степень доктора философии. В 2012 году она получила степень бакалавра робототехники в Технологическом институте Джорджии

, а впоследствии была научным сотрудником после докторантуры

в Willow Garage.Исследование Maya

направлено на разработку функциональных возможностей и интерфейсов для персональных роботов

, которые могут быть запрограммированы конечными пользователями для выполнения повседневных задач. Ее работы были опубликованы в крупных

конференциях и журналах по робототехнике и искусственному интеллекту, а также были опубликованы в многочисленных СМИ.

Кристал Чао — доктор философии. кандидат в робототехнику в Geor-

gia Tech, где она является членом Лаборатории социально-интеллектуальных машин

, возглавляемой доктором Дж.Андреа Л. Томаз. Ее повторный поиск

фокусируется на времени мультимодальной очередности в

сотрудничестве человека и робота. Она получила степень бакалавра наук. in Com-

puter Science от Массачусетского технологического института в 2008 г.

7. ДОКУМЕНТАЦИЯ

Мы намерены задокументировать семинар следующими способами:

: На веб-сайте семинара мы опубликуем принятые

статей и присланные видео в виде онлайн-архив материалов семинара

. Организаторы соберут и задокументируют

результатов секций и дискуссий, а

затем опубликуют результаты этих обсуждений в виде статьи

вместе с представленными документами в качестве материалов после семинара

.В зависимости от диапазона вкладов мы

также рассматриваем возможность предложить специальный выпуск для журнала HRI

с более подробными статьями по темам, внесенным участниками семинара.

8. ССЫЛКИ

[1] Чао, К., и Томаз, А. Л. (2012). Сроки в

Мультимодальные очередности взаимодействий: контроль и анализ

с использованием временных сетей Петри. Журнал

Взаимодействие человека и робота, 1 (1), 4–25.

[2] Окуно, Ю.(2009). Предоставление указаний маршрута:

Дизайн речи, жестов и времени робота.

В материалах международной конференции ACM / IEEE

по взаимодействию человека и робота: HRI’09 (стр.

53–60).

[3] Краун, К. Л. (1991). Скоординированное межличностное взаимодействие

Время видения и голоса как функция

межличностного влечения. Journal of Language and

Social Psychology, 10 (1), 29–46.

[4] Б. Мутлу, Дж.Форлицци, И. Нурбахш, Дж. Ходжинс,

Использование абстракции и движения в дизайне социальных интерфейсов

. В Proc. Of DIS’06, ACM Press (2006)

[5] Cakmak, M., Srinivasa, S., Kyung Lee, M., Kiesler, S.,

& Forlizzi, J. (2011). Использование пространственного и временного контраста

для быстрой передачи роботов и людей.

Труды 6-й международной конференции по

Взаимодействие человека и робота — HRI’11, 489.

[6] Ho ff man, G., & Бризил, С. (2009). Эффекты упреждающего перцептивного моделирования

на отработанные

человеко-роботовых задач. Автономные роботы, 28 (4),

403–423.

[7] Kozima, H., Michalowski, M. P., & Nakagawa, C.

(2009). Keepon: Игривый робот для исследований, терапии,

и развлечений. Международный социальный журнал

Робототехника, 1 (1), 3–18.

[8] Вайнберг Г. и Дрисколл С. (2006). Навстречу робототехнике

Музыкальность.Компьютерный музыкальный журнал, 30 (4), 28–45.

[9] Все вовремя, 2010 Весенний симпозиум AAAI,

Стэнфорд, Калифорния, США, 22-24 марта 2010 г.

Ремень ГРМ — Руководство по игре 0

Когда вы думаете о поясе, вы, вероятно, думаете об очень важном модном мужском аксессуаре. Однако есть еще один тип ремня, более подходящий для робототехники — ремень ГРМ. Если вы когда-либо раньше возились с салоном автомобиля, вы, вероятно, узнали, что ремни ГРМ являются важным компонентом, предназначенным для синхронизации всего, что находится под капотом.

Хотя ремень ГРМ может выполнять те же задачи, что и цепь, его характеристики и силы сильно различаются. В зубчатых ремнях используется серия маленьких широких зубцов для зацепления шкива с рядом совпадающих канавок. Они заслужили свое название, потому что они могут быть очень точными, передавать мощность практически без перекоса и обеспечивать плотное соединение между валами. Они легче и компактнее, чем цепи, но им не хватает настраиваемости, как у их более объемных собратьев — ремни имеют замкнутую петлю заданной длины, и ее нельзя изменить на лету.

Как и цепь, ремень идентифицируется по его шагу — общие шаги, обнаруженные на роботах FTC, включают HTD 5 мм, HTD 3 мм, GT2 3 мм и XL 0,2 дюйма.

При использовании зубчатых ремней очень важно правильное натяжение. Есть два основных способа снять напряжение. Первый вариант прост — у goBILDA и Actobotics уже есть ремни, встроенные в их отверстия. Вы можете купить ремень подходящего размера напрямую у каждого продавца, и ваше натяжение будет идеальным, как только ремень будет установлен. По мере того, как ваши конструкции будут усложняться, ваш ремень будет работать — может быть, шкивов больше двух, и, возможно, ваши шкивы будут разных размеров.Чтобы компенсировать это, второй способ обеспечить натяжение — использовать динамическое натяжное устройство, подобное тем, которые используются в сложных цепных участках. Для проектирования этих натяжителей мы рекомендуем планировать более сложные участки ремня в САПР, прежде чем строить их в реальной жизни.

Условия

• Диаметр шага (PD) относится к воображаемой окружности, которая очерчивается серединой ремня при вращении шкива. Внешний край круга находится на полпути между внешней поверхностью ремня и верхней поверхностью канавки шкива.\ (PD = (зуб * шаг) / \ pi \) * Шаг относится к длине дуги между осевыми линиями двух соседних канавок шкива. Шаг — это просто величина среднего диаметра в дюймах на зуб.

• Внешний диаметр (OD) — это воображаемая окружность, которая очерчивается верхней поверхностью канавок при вращении шкива. Для шкивов, OD

• Диаметр зазора шкива относится к внешнему диаметру шкива + ремня, когда ремень правильно прилегает к шкиву.2} {8}} \]

  • \ (D = \) выбранный диаметр большого шкива

  • \ (d = \) выбранный диаметр малого шкива

  • \ (L = \) длина ремня

  • \ (C = \) межосевое расстояние

  • (все блоки должны быть одинаковыми)

  Обертка для ремня

  Ремень должен касаться шкива как минимум под углом 90 °. Лучше всего, чтобы угол контакта составлял 180 ° или более, поскольку маловероятно, что он упадет при правильном натяжении.Пропуск ремня, особенно на трансмиссии или рычагах, очень возможен без надлежащего обертывания ремня или его натяжения. При натяжении ремня следите за тем, чтобы не перетягивать и не перетягивать его. Недостаточное натяжение ремня может привести к его падению со шкива или пропуску ремня, в результате чего ремень может проскальзывать по шкиву. Избыточное натяжение ремня часто приводит к перегоранию двигателя или, что менее важно, к снижению эффективности. Надавите на ремень, и если он слегка сдвинется без значительного сопротивления, скорее всего, вы сделали это правильно.Если он будет слишком тугим, то при легком нажатии ремень будет еле двигаться.

  Лучшие практики обертывания

  Итан Доак, goBILDA

  8103 Null Robotics, межсезонный прототип, правильно сделанная обмотка ремня с натяжителями

  Преимущества:

  • Шкивы можно сделать в домашних условиях . Шкивы можно напечатать на 3D-принтере для большинства ситуаций, что позволяет сократить расходы и легко создать уникальное количество зубьев.

  • Ремни очень прочные .Они усилены шнурами из стекловолокна, которые невероятно трудно сломать, что придает ремням огромную прочность. ( Если вы порвали ремень, это, скорее всего, произошло из-за того, что он был не выровнен или слишком сильно натянут .)

  • При правильном натяжении абсолютно отсутствует перекос . В двигателях не зря используется зубчатый ремень — это лучшее решение для идеальной синхронизации валов. Нет ничего, что могло бы сравниться с точностью вращения правильно натянутого ремня.

  • Ремни эффективные и тихие . По сравнению с громким резким звуком бега цепи, бег с ремнем абсолютно бесшумный и более эффективен, чем цепи (хотя это не оказывает никакого практического влияния на случай использования робототехники).

  Недостатки:

  • Ремни нельзя настроить . Вы покупаете пояс определенной длины и придерживаетесь этой длины, пока не купите другой. Это не так уж плохо, если вы правильно планируете своего робота, но цепочка будет работать лучше для прототипов, где длина цепочки будет часто меняться.

  • Ремни могут быть шире альтернатив (особенно цепные) . Это, вероятно, не окажет большого влияния, но ремень часто может быть шире, чем другие методы передачи энергии, поэтому он не всегда может подходить.

  • Ремни могут быть дорогими (но вы сэкономите деньги с помощью шкивов) . Хотя вы можете покупать цепочку длиной 10 футов за раз, вы, скорее всего, будете покупать каждый ремень совершенно новым. Хотя это может обойтись дорого, вы сэкономите деньги на шкивах.

  7236 Recharged Green, Rover Ruckus

  8417 Lectric Legends, Rover Ruckus

  Принцип анализа и проектирования конструкции для управления движением и синхронизацией трубопроводного робота со средним перепадом давления

  [1] М.Йошида, К. Эндо, Н. Масуда Етала. Скребок для контроля коррозии газопровода. Технический отчет NKK. 1990, (133): 43 ~ 48.

  [2] С.Bal. Последние разработки в магнитных породах. Трубы и трубопроводы Интернэшнл. 1991, (9): 24 ~ 26.

  [3] Ро С.Г., Чой Х.Стратегия навигации внутри трубопровода с помощью робота с дифференциальным приводом в трубе. Труды Международной конференции IEEE 2002 г. по робототехнике и автоматизации. Вашингтон: 2002: 2575 ~ 2580.

  DOI: 10.1109 / robot.2002.1013619

  [4] Исияма К., Сендох М., Ямазаки А. и др.Плавательная микромашина с приводом от магнитного момента. Датчики и исполнительные механизмы Physical A, 2001, 91: 141 ~ 145.

  DOI: 10.1016 / s0924-4247 (01) 00517-9

  [5] Клок В.Тенденции наноманипуляции: от нанометров к микропроизводственной линии. 8 `» Международная конференция по новому приводу. Бремен, Германия, 2002: 100 ~ 105.

  [6] Эльмустафа А.А., Лагаллы М.Г.Столик нанопозиционера с управляемым шарниром изгиба для прецизионной обработки моделирования методом конечных элементов. Точное машиностроение, 2001, 21: 77 ~ 81.

  DOI: 10.1016 / s0141-6359 (00) 00058-1

  [7] Пирс Дж., Рейнартс Д., Ван Брюссель Х.Конструкция миниатюрных параллельных манипуляторов для интеграции в самодвижущийся эндоскоп. Датчики и исполнительные механизмы, 2000, B85: 409 ~ 417.

  DOI: 10.1016 / s0924-4247 (00) 00319-8

  [8] Л.Дж. Гарнер, Л. Уилсон, Д. К. Лагудас и др. Разработка биомиметического носителя, приводимого в действие сплавом с памятью формы. Smart Mater Struct, 2000, 9: 673 ~ 683.

  [9] Чи Чжу; Сигеру Сарата.Мобильный внутритрубный манипулятор для задач контроля и отбора проб. 2000 г., Elsevier Science Ltd.

  Лаборатория машин в движении

  Лаборатория «Машины в движении» была основана в сентябре 2017 года в инженерной школе Тандон Нью-Йоркского университета и тесно сотрудничает с Группой создания и управления движением (созданной в сентябре 2012 года) в Институте интеллектуальных технологий им. Макса Планка. Системы в Тюбингене, Германия.Обе группы возглавляет профессор Людовик Ригетти.

  Заявление об исследовании

  Какие алгоритмические принципы позволяют роботу бегать по каменистой местности, поднимать диван, дотягиваясь до предмета, который катится под ним, или манипулировать отверткой, балансируя на вершине лестницы? Отвечая на эти вопросы, мы пытаемся понять фундаментальные принципы передвижения и манипуляции роботов , которые наделяют роботов надежностью и адаптируемостью, необходимыми для эффективных и автономных действий в неизвестной и изменяющейся среде.

  Наше исследовательское предположение состоит в том, что понимание того, как должны двигаться роботы, является необходимым шагом на пути к автономии, и необходима всеобъемлющая теория движения роботов . Эта теория должна обладать как минимум тремя важными свойствами:

  1. его можно использовать для управления любым роботом с ногами и руками как для манипуляций, так и для задач передвижения,
  2. он позволяет роботам постоянно улучшать свои характеристики по мере того, как они познают мир,
  3. полностью автоматизирован, (т.е. нет необходимости в трудоемком проектировании каждый раз, когда используется новый робот или необходимо выполнить новую задачу).

  Имея в виду эту цель, наша программа исследований следует нескольким взаимодополняющим направлениям, которые определяют последовательную исследовательскую программу для создания движений в автономных роботах. В частности, мы исследуем проблемы, связанные с высокопроизводительным управлением крутящим моментом, контактными взаимодействиями, планированием реактивного движения и обучением движению, и применяем наши исследования как к проблемам передвижения, так и к проблемам манипулирования.

  Контактная информация

  Электронная почта ludovic (dot) righetti (at) nyu (dot) edu

  Расположение
  Tandon School of Engineering
  Rodgers Hall (Lab 515 / Office 517I)
  6 MetroTech Center
  Brooklyn, NY 11201, USA

  Роботизированная сварка с адаптивными и автономными принципами

  Автономный робот способен адаптироваться к изменениям в реальном мире и управлять собой без контроля со стороны оператора.

  Автоматизация процесса сварки может дать множество преимуществ, таких как улучшение общего качества, повышение производительности, снижение общих затрат на сварку за счет исключения избыточной сварки, сокращение времени обработки и удаление сварочного аппарата от сварочного дыма.

  Несмотря на то, что все приложения для роботизированной сварки имеют свои проблемы, роботизированная сварка компонентов для тяжелого оборудования представляет собой уникальные проблемы по сравнению с традиционными приложениями, для которых роботы используются чаще.

  Для больших секций часто требуется многопроходная сварка, а также предварительный нагрев и контроль температуры между проходами для поддержания качества.

  У них также, как правило, есть большие различия в установке, и часто невозможно закрепить их для сварки так же, как и более мелкие компоненты. В дополнение к этим проблемам, объемы деталей для производителей тяжелого оборудования обычно невелики, что требует, чтобы система имела возможность обрабатывать множество различных деталей, чтобы сделать ее возможной для автоматизации.

  Хотя кажется, что предстоит преодолеть множество препятствий, при правильном подходе вы сможете преодолеть каждое из них с помощью технологий, доступных сегодня.

  Контроль температуры предварительного нагрева и промежуточного прохода

  Предварительный нагрев детали, свариваемой роботом, сопряжен с рядом проблем.

  Если предварительный нагрев выполняется в роботизированном сварочном приспособлении, робот не может работать, что снижает производительность. Если предварительный нагрев выполняется за пределами рабочей зоны робота, робот может работать над другими задачами, но деталь будет загружена в приспособление в горячем состоянии.Это может быть неудобно и опасно для персонала. В этом случае частичное охлаждение также может быть проблемой, если синхронизация не идеальна и часть должна слишком долго ждать, пока робот завершит предыдущие задачи.

  Если цикл сварки занимает много времени, охлаждение детали становится важным фактором, и, вероятно, оператору придется войти в камеру с горелкой для бутонов розы, чтобы снова нагреть деталь до температуры. Каждый раз, когда робот останавливается во время цикла, деталь продолжает охлаждаться.

  Независимо от сценария, с ручным предварительным нагревом, температура детали никогда не будет достоверно известна, если робот не будет часто останавливаться, а оператор выполняет измерения во время цикла. Это означает частую остановку роботизированной ячейки для проверки температуры детали и вероятность того, что придется включать горелку для предварительного нагрева каждый раз, когда температура падает ниже определенного порога.

  В многопроходном приложении оператору, вероятно, придется входить в ячейку робота между каждым слоем, чтобы проверить температуру и, при необходимости, повторно нагреть деталь для поддержания надлежащей температуры между проходами.

  Рис. 1. Соединение справа показывает разницу в раскрытии корня на 3 мм по сравнению с соединением слева. Красный слой на рисунке справа — это разница в объеме сварного шва между соединениями, которую необходимо компенсировать. Примечание. Усиление сварного шва (крышка сварного шва) не показано; однако этот объем также необходимо учитывать.

  Эти процессы ложатся тяжелым бременем на персонал в течение всего цикла сварки, требуя от оператора уделять пристальное внимание времени процесса, чтобы предварительный нагрев мог быть выполнен как можно быстрее, чтобы свести к минимуму тепловые потери в детали.

  Если деталь не нагревается должным образом, вероятным результатом является низкое качество.

  Несмотря на то, что это серьезные проблемы, последние разработки могут их преодолеть, позволяя производителям полностью автоматизировать процессы предварительного нагрева и промежуточного нагрева для повышения производительности и качества.

  Робот автоматически переключается между сваркой и предварительным нагревом и нагревает деталь только при необходимости. На протяжении всего процесса сварки также используются непрерывные циклы измерения. Если робот останавливается по какой-либо причине и деталь остывает, робот автоматически повторно нагревает деталь до температуры сварки перед сваркой.

  Роботизированный предварительный нагрев и контроль температуры между проходами теперь могут быть полностью интегрированы в процесс роботизированной сварки для обеспечения непрерывной последовательности между предварительным нагревом, сваркой и регулировкой температуры между проходами.

  Результатом является равномерное распределение тепла по детали с постоянным контролем температуры, который поддерживается в течение всего процесса сварки. Это достигается полностью без ручного вмешательства.

  Решение проблем подгонки

  Сборка тяжелых конструкций создает свои собственные проблемы, но изготовление со сварными швами с разделкой кромок часто усугубляет трудности из-за различий в сварных соединениях от детали к детали.Небольшие изменения в подгонке приводят к большим изменениям объема сварного шва, необходимого для правильного заполнения стыка.

  При выполнении сварных швов с разделкой кромок вручную сварщик может замедлить или увеличить скорость, чтобы обеспечить надлежащее заполнение канавки. Однако в роботизированном процессе параметры фиксированы и не меняются от детали к детали.

  Способность робота автоматически регулировать параметры сварки в соответствии с изменениями геометрии соединения называется адаптивной сваркой.

  При адаптивной сварке объем сварной канавки вводится, чтобы робот мог принимать разумные решения о том, как облегчить изменение параметров сварки (см. , рис. 1, ).

  Объемные данные для адаптивной сварки можно собирать с помощью различных инструментов, включая оптические датчики и механические датчики. У каждого из этих инструментов есть свои преимущества и недостатки, и их необходимо тщательно выбирать для конкретного применения.

  Концепция адаптивной сварки отнюдь не нова; тем не менее, постоянно появляются новые разработки в адаптивном процессе сварки.

  Одним из последних достижений в области адаптивной сварки является сочетание использования специализированных алгоритмов поиска с инструментами, доступными в роботе для механического обнаружения детали.Эти алгоритмы поиска позволяют роботу определять точное положение стыка, а также рассчитывать требуемый объем сварного шва.

  Затем применяются поправки к параметрам сварки с помощью специального адаптивного алгоритма.

  В этом приложении механическое зондирование обеспечивает повторяемый метод определения корня канавки и измерения объема соединения. Из-за необходимости поиска был разработан специальный поисковый зонд для повышения повторяемости поиска.

  Эта концепция экономична, очень гибка и может применяться во многих приложениях.

  Традиционный стиль программирования

  Традиционное программирование робота требует перемещения робота в несколько положений и записи этих положений на пульте обучения робота по точкам. Программа робота становится серией точек в пространстве и при воспроизведении, и робот последовательно перемещается по каждой инструкции движения, пока программа не будет завершена (см. , рис. 2, ).

  Для выполнения реальных задач другие команды, такие как инструкции по дуговой сварке, смешиваются между командами движения, которые указывают роботу, как выполнять эту задачу (см. Рисунок 3 ).

  Этот тип программирования, известный как точечное программирование, является самой базовой формой программирования роботов. Чаще всего используется для повседневного производства. В этом типе настройки робот просто точно повторяет то, что он выполнял для предыдущей задачи, без изменений.

  Программирование точек обычно фиксировано для определенной детали, и когда должны быть добавлены новые детали, создается новая программа, и процесс обучения точки повторяется.Если необходимо сварить 20 различных деталей, создается 20 различных программ.

  Такую программу очень легко и быстро создать; однако здесь мало интеллекта и нет адаптации к вариациям деталей. И, если необходимо запрограммировать все части в полной линейке продуктов, требуется много часов программирования для первоначального создания и отладки каждой программы. Затем потребуется еще много часов для поддержки этих программ после их создания. Это становится очень трудоемкий процесс и увеличивает срок окупаемости, особенно для компаний с мелкосерийным производством.

  Автономная обработка деталей

  Принято считать, что истинное будущее автоматизации — это автономный робот. Автономный робот может адаптироваться к изменениям в реальном мире и управлять собой без контроля со стороны оператора.

  Научно-фантастические фильмы и романы фантазировали об этом в течение многих лет, и некоторые компании сегодня имеют продукты, которые обеспечивают определенный уровень автономии для определенных функций.

  Одним из последних достижений является сварка всего ассортимента продукции с использованием принципов автономной сварки.

  В качестве примера рассмотрим семейство продуктов, которое состоит из большого количества номеров деталей, каждая из которых имеет интервалы размеров в 1⁄4 дюйма. Это создает огромную проблему, если вся линейка продуктов программируется с использованием традиционных методов.

  Это семейство продуктов можно вместо этого настроить в автономной сварочной системе, где робот определяет геометрию детали, помещенной в сварочное приспособление, а затем рассчитывает весь путь сварки и предварительного нагрева. Кроме того, робот автономно просматривает каждый сварной шов и рассчитывает объем сварного шва.

  Обработка деталей с использованием автономных принципов означает, что вся производственная линия может быть сварена без индивидуального программирования каждой детали. Экономится много времени на программирование, а добавление новых деталей может быть выполнено легко, поскольку алгоритмы основаны на геометрии детали. Объем памяти программ также сохраняется.

  Определенные геометрические принципы должны применяться в семействе деталей для обработки деталей таким образом, и предсказуемость моделей деталей должна зависеть от геометрии детали.Если это не так, для обработки требуется ввод данных пользователем.

  Хотя производители, которые сваривают большие изделия, сталкиваются с рядом проблем, связанных с реализацией робототехники, эти проблемы не являются непреодолимыми. Если к приложению с самого начала подходить правильно, успех может быть достигнут.

  Mfg. День 2020: подходящий момент для привлечения талантов следующего поколения Генеральный директор Vecna ​​Robotics:

  Роботы занимают особое место в сердцах молодого поколения.

  Еще в средней школе многие дети хотят вступить в клуб робототехники. В старших классах они находятся в разгаре и увлечены соревнованиями роботов. И количество детей, которые соревнуются в создании самых инновационных роботов, велико. В ПЕРВОМ сезоне робототехники 2019-2020 гг. Сразятся около 312 000 студентов.

  Это большой талант, который, скорее всего, перейдет в карьеру в STEM. Как наша отрасль может побудить этих студентов выбрать профессию в производстве?

  Первый шаг — дать будущим работникам понять, что автоматизация во всех ее формах, включая роботов, является неотъемлемой частью как повседневных задач на производстве, так и системы, которая создаст интересные карьерные возможности.

  Чтобы сформулировать эти привлекательные карьерные возможности, производители должны учитывать оптимизацию человеческого потенциала, так же как это оптимизирует производственные процессы.

  «Если мы воспользуемся концепцией оркестровки и применим ее к лучшему использованию человеческого капитала, мы сможем лучше согласовать таланты и интересы людей с работой, которую необходимо выполнять», — объясняет основатель и генеральный директор Vecna ​​Robotics Дэниел Теобальд. Оркестрация — это термин, который создал Теобальд, владеющий 67 патентами и 30 ожидающими рассмотрения, и который теперь является отраслевым стандартом.Компания Vecna, которая производит роботов для погрузочно-разгрузочных работ, использует Pivotal, свою систему оркестровки, для координации и распределения задач в реальном времени с учетом множества факторов, включая возможности как людей, так и роботов.

  Компания Vecna ​​обнаружила, что во многих компаниях есть избыточные мощности как в машинном, так и в человеческом отношении. Это, в свою очередь, означает, что есть возможность ставить задачи с учетом сильных сторон и предпочтений сотрудников. «Со временем мы узнаем, кто что умеет делать.Например, данные могут показать нам, что один человек лучше справляется с определенной работой, чем другой. Проблема в том, что люди не обладают всей информацией, которая есть у нашей системы, и поэтому они не так хороши, как выяснение заданий », — говорит Теобальд.

  Дэниел Теобальд, генеральный директор Vecna ​​Robotics
  

  По иронии судьбы, Теобальд отмечает, что многие студенты воспринимают производство так, будто вы выполняете одну и ту же работу каждый день, по сути становясь роботами. На самом деле повторяющаяся работа должна быть предоставлена ​​роботам и может освободить людей для выбора работы, которая им нравится и в которой они хороши.

  «Сотрудникам нужна автономия, чтобы чувствовать себя удовлетворенными», — сказал Теобальд. «Вместо того, чтобы просто распределять работу, используя эту систему, вы можете настроить систему торгов. Например, в начале смены нужно выполнить несколько задач. Почему бы не выставить эти вакансии на торги? Сотрудники могут делать ставки на работу, которую они хотят. Это создает новое отношение. Люди становятся заинтересованными и полными энтузиазма ».

  Может возникнуть вопрос, как производители могут найти людей, которым этот процесс торгов будет вдохновлять.У Теобальда есть ответ. «Когда я нанимаю, я смотрю на прошлое и опыт человека, но что действительно имеет значение, так это его отношение и мотивация. Вот что важно, остальной работе можно научиться ».

  И этот энтузиазм превращается в ключевой бизнес-показатель — удержание. «Привлечение и найм — это одно, но удержание сотрудников — более важная бизнес-цель», — объясняет Теобальд.

  Фундаментом для создания этой значимой работы являются технологии. По словам Теобальда, технологии — лучший способ обеспечить карьерный рост.И Теобальд хочет убедиться, что не только его сотрудники, но и все студенты раскрывают потенциал, который предлагает технология. В 2014 году он стал соучредителем некоммерческой организации MassRobotics, занимающейся глобальным развитием индустрии робототехники. Он привержен идее о том, что технологии можно использовать для улучшения жизни каждого человека на планете.

  «Люди ищут цель и миссию», — говорит он. «Бизнес не может сосредоточиться только на бизнесе. Компаниям необходимо подумать о том, что они дают своему сообществу или миру, чтобы люди, которые на них работают, могли быть частью этого.«

  Теобальд знает это по личному опыту.« У нас есть сотрудники, которые могли бы уехать куда-то еще, но чувство цели, которое они имеют здесь, и ощущение, что они являются частью чего-то значимого и удерживает их здесь ».