Газораспределительный механизм (ГРМ) ЗМЗ-51432

Привод распредвалов (рис. 21 и рис. 22) – цепной, двухступенчатый. Привод включает в себя: звездочку 1 коленчатого вала (23 зуба), ведомую 6 (38 зубьев) и ведущую 8 (19 зубьев) звездочки промежуточного вала, звездочки 11 распределительных валов (23 зуба), две цепи 7 и 9 (72 звена — нижняя и 82 звена — верхняя), гидронатяжители 5, рычаги натяжных устройств 4 со звездочками, успокоители цепей 2 и 16. Цепи привода втулочные, двухрядные, с шагом 9,525 мм.

Диаметр втулок цепей 6,35 мм. Натяжение цепи каждой ступени осуществляется гидронатяжителями, размещенными: для нижней цепи – в крышке цепи, для верхней – в головке цилиндров, и закрытыми крышками.

Ведущая звездочка промежуточного вала – стальная, для увеличения твердости и износостойкости зубья термообработаны. Звездочки коленчатого вала, распределительных валов и ведомая промежуточного вала изготовлены из высокопрочного чугуна.

Рычаги натяжных устройств установлены на консольных осях, ввернутых: нижняя – в передний торец блока цилиндров, верхняя – в опору, закрепленную на переднем торце блока цилиндров.

Общий вид привода ГРМ (распредвалов) ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот

Рис. 21.

• 1 – опора рычага натяжного устрой;
• 2 – вал промежуточный;
• 3 – выпускной клапан;
• 4 – впускной клапан;
• 5 – втулка направляющая клапана;
• 6 – гидроопора;
• 7 – рычаг привода клапана;
• 8 – пружина клапана;
• 9 – распределительный вал впускных клапанов;
• 10 — распределительный вал выпускных клапанов;
• 11 – шкив-демпфер коленчатого вала.

Привод распределительных валов УАЗ-Патриот

Рис. 22. Привод распределительных валов УАЗ-Патриот

• 1 – звездочка коленчатого вала (23 зуба);
• 2 – успокоитель цепи нижний;
• 3 – датчик положения коленвала;
• 4 – натяжное устройство;
• 5 – гидронатяжитель;
• 6 – звездочка промежуточного вала ведомая (38 зубьев);
• 7 – цепь нижняя (72 звена);
• 8 – звездочка промежуточного вала ведущая (19 зубьев);
• 9 – цепь верхняя (82 звена);
• 10 – отметчик датчика фазы;
• 11 – звездочка распределительного вала (23 зуба);
• 12 – датчик фазы;
• 13 – штифт-фиксатор распредвалов;
• 14 – болт стяжной крепления звездочки распределительного вала выпускных клапанов;
• 15 – фланец упорный распредвала;
• 16 – успокоитель цепи средний;
• 17 – звездочка привода вакуумного насоса;
• 18 – штифт-фиксатор коленчатого вала;
• 19 – ротор датчика положения коленвала;
• 20 – маховик;
• 21 – вал коленчатый;
• 22 – шпонка сегментная (6х10);
• 23 – паз (отверстие) в маховике под штифт-фиксатор коленвала.

Принцип работы

Рабочие ветви цепей проходят через успокоители 2 и 16, изготовленные из полимерного материала и закрепленные двумя болтами каждый: нижний – на переднем торце блока цилиндров, средний – на переднем торце головки цилиндров. Привод обеспечивает частоту вращения распределительных валов с частотой в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала.

Правильная сборка и точная установка деталей привода обеспечивается при положении поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку (ВМТ) с помощью штифтов 13, устанавливаемых через отверстия в крышке передней распредвалов в соответствующие отверстия в передних опорных шейках.

Положение поршня первого цилиндра в ВМТ обеспечивается штифтом-фиксатором, установленным через отверстие в блоке цилиндров в паз маховика. При этом углы между кромкой выреза 2-х зубьев и датчиком положения коленвала на блоке цилиндров, и между отметчиком и датчиком фазы на головке цилиндров будут соответствовать величинам: 114 и 57 градусов, соответственно.

Распределительные валы ЗМЗ-51432 – изготовлены из низкоуглеродистой легированной стали 18ХГТ, подвергнуты, для увеличения износостойкости рабочих поверхностей, химико-термической обработке — цементации. Двигатель имеет два распредвала 9 и 10 (рис. 21) для привода впускных и выпускных клапанов.

Кулачки впускного и выпускного распределительных валов имеют разный профиль. Для отличия валов на их задних торцах выбита маркировка: впускной – «ВП», выпускной – «ВЫП». Каждый вал имеет пять опорных шеек и вращается в опорах, образованных головкой цилиндров и крышками.

От осевых перемещений каждый распредвал удерживается упорной полушайбой 15, которая установлена в выточку крышки передней опоры и выступающей частью входит в проточку на первой опорной шейке распределительного вала.

Для точной установки фаз газораспределения в первой опорной шейке каждого распредвала имеется технологическое отверстие с точно заданным угловым расположением относительно профиля кулачков.

На первой промежуточной шейке валов имеются лыски под ключ, предназначенные для поворота и удержания вала при затяжке болта крепления звездочки после окончательного натяжения цепи. Передние концы распредвалов имеют конусные поверхности для установки звездочек привода.

Звездочки устанавливаются через стальные разрезные втулки и крепятся стяжным болтом 14 с шайбой. При затягивании стяжного болта разрезная втулка, под воздействием шайбы смещаясь на конусе вала, разжимается и создает натяг, обеспечивающий передачу крутящего момента через звездочку на вал.

При этом звездочка должна быть прижата к торцу передней опорной шейки вала и ориентирована меткой «П» (перед), выбитой на её торце, в сторону переда двигателя.

Гидронатяжитель ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот (рис. 23) – представляет собой плунжерную пару с подобранным зазором, состоит из корпуса 4, плунжера 3, шарикового клапана 1, пружины 5, стопорного 6 и запорного 3 колец. Гидронатяжитель обеспечивает постоянное натяжение цепи независимо от колебаний ее длины (вследствие износа и температурного расширения деталей привода) и гашение её колебаний при изменении режимов работы двигателя.

На внутренней поверхности корпуса выполнены канавки специального профиля и канавка под стопорное кольцо 6, на наружной поверхности – лыски под ключ.

Плунжер имеет форму стакана, внутри которого установлена пружина 5, сжатая клапаном 1, ввернутым в корпус. На наружной поверхности плунжера имеются две канавки специального профиля, в которых установлены разрезные пружинные кольца – стопорное кольцо 6 и запорное кольцо 2.

Стопорное кольцо предотвращает выход плунжера из корпуса при транспортировке и установке гидронатяжителя на двигатель, запорное кольцо ограничивает обратный ход плунжера при работе.

В рабочем состоянии плунжер 3 с запорным кольцом под действием пружины 5 и давления масла перемещаются из канавки в канавку корпуса 4, выдвигаясь из него в зависимости от величины вытяжения цепи. Обратному перемещению плунжера препятствует запорное кольцо и специальный (храповой) профиль канавок корпуса.

В корпусе клапана 1 расположен обратный шариковый клапан, через который масло из магистрали двигателя поступает внутрь гидронатяжителя.

К шариковому клапану масло поступает через прорезь на торце и отверстие 8 в корпусе клапана. Транспортный стопор 7 служит для исключения вероятности «разрядки» гидронатяжителя (выхода плунжера из корпуса гидронатяжителя) при его транспортировке.

Перед установкой гидронатяжителя на двигатель транспортный стопор необходимо снять. Гидронатяжитель устанавливается на двигатель в собранном (заряженном) состоянии, когда плунжер 3 удерживается в корпусе 4 с помощью стопорного кольца 6 (рис. 20).

Гидронатяжитель УАЗ-Патриот с транспортным стопором

Рис. 23.

• 1 – корпус клапана в сборе;
• 2 – запорное кольцо;
• 3 – плунжер;
• 4 – корпус;
• 5 – пружина;
• 6 – стопорное кольцо;
• 7 – транспортный стопор;
• 8 – отверстие для подвода масла.

Для приведения гидронатяжителя в рабочее состояние (разрядки) необходимо после окончательной затяжки болтов крепления крышки натяжителя через отверстие крышки нажать на гидронатяжитель с усилием, обеспечивающим выход плунжера из корпуса гидронатяжителя.

Под действием пружины корпус гидронатяжителя переместится до упора в крышку, а плунжер через рычаг натяжного устройства со звездочкой натянет цепь.

Работает гидронатяжитель следующим образом (рис. 24). Под действием пружины и давления масла, поступающего из масляной магистрали по каналам 5 в корпусе клапана, плунжер нажимает на рычаг 6 натяжного устройства со звездочкой, а через нее на цепь, обеспечивая постоянный контакт звездочки и цепи.

Гидронатяжитель ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот в рабочем положении

Рис. 24. Гидронатяжитель ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот в рабочем положении

• 1 – блок цилиндров;
• 2 – прокладка;
• 3 – крышка гидронатяжителя;
• 4 – пробка К1/8;
• 5 – каналы для подвода масла;
• 6 – рычаг натяжного устройства.

При воздействии цепи на гидронатяжитель (при изменении режима работы двигателя) плунжер перемещается назад, сжимая пружину 5, шариковый клапан гидронатяжителя закрывается и происходит демпфирование (гашение) колебаний цепи за счет пружины и перетекания масла через зазор между плунжером и корпусом.

По мере вытяжения цепи плунжер выдвигается из корпуса. Когда величина перемещения достигнет или превысит величину шага канавок, запорное кольцо переместится в следующую канавку корпуса, обеспечивая постоянное натяжение цепи. Ход плунжера назад ограничивается запорным кольцом.

При гашении колебаний цепи и при компенсации температурных удлинений деталей привода, плунжер с запорным кольцом перемещается в пределах ширины канавки на плунжере.

Привод клапанов ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот (рис. 25). Клапаны приводятся от распределительных валов через рычаги 3 с роликами. Рычаги одним концом, имеющим внутреннюю сферическую поверхность, опираются на сферический торец плунжера гидроопоры 1. Другим концом, имеющим криволинейную поверхность, рычаги опираются на торец стержня клапана.

Ролик 6 (рис. 26) рычага привода клапана благодаря гидроопорам 1 беззазорно контактирует с кулачком распределительного вала. Для уменьшения трения в приводе клапанов ролик установлен на оси 4 на игольчатом подшипнике 3. Рычаг передает перемещения, задаваемые профилем кулачка распределительного вала, клапану.

При установке на двигатель рычаг подсобирается с гидроопорой с помощью пружинной скобы 2 охватывающей шейку плунжера гидроопоры.

Впускной 16 (рис. 25) и выпускной 14 клапаны изготовлены из жаропрочной стали. Выпускной клапан имеет жароупорную износостойкую наплавку рабочей поверхности тарелки и наплавку из углеродистой стали на торце стержня, закаленную для повышения износостойкости.

Сухари 9 и тарелка 10 пружины клапана изготовлены из малоуглеродистой легированной стали и подвергнуты углеродоазотированию для повышения износостойкости.

Привод клапанов УАЗ-Патриот

Рис. 25.

• 1 – гидроопора;
• 2 – пружина клапана;
• 3 – рычаг привода клапана;
• 4 – распредвал впускных клапанов;
• 5 – крышка распределительных валов;
• 6 – крышка клапанов;
• 7 – распределительный вал выпускных клапанов;
• 8 – уплотнители крышки клапанов;
• 9 – сухарь клапана;
• 10 – тарелка пружины клапана;
• 11 – маслоотражательный колпачок;
• 12 – опорная шайба пружины клапана;
• 13 – направляющая втулка выпускного клапана;
• 14 – выпускной клапан;
• 15 – седло выпускного клапана;
• 16 – впускной клапан;
• 17 – седло впускного клапана;
• 18 – направляющая втулка впускного клапана.

Под пружину 2 устанавливается стальная опорная шайба 12. Клапаны работают в направляющих втулках 13 и 18, изготовленных из дисперсно-упрочненного композиционного материала на основе порошковой меди или из порошкового материала на основе железа. Втулки клапанов снабжены стопорными кольцами.

Седла 15 и 17 клапанов изготовлены из специального чугуна или из порошкового материала на основе железа. Седла запрессованы в головку цилиндров и окончательно обрабатываются в сборе с головкой.

Для уменьшения расхода масла через зазор между втулкой и стержнем клапана, на верхние концы всех направляющих втулок напрессованы маслоотражательные колпачки 11, изготовленные из маслостойкой резины.

Рычаг привода клапана ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот

Рис. 26. Рычаг привода клапана ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот

• 1 – рычаг привода клапана;
• 2 – скоба для фиксации рычага на гидроопоре;
• 3 – игольчатый подшипник;
• 4 – ось ролика рычага клапана;
• 5 – стопорное кольцо;
• 6 – ролик рычага клапана;
• 7 – канал подачи масла для смазки ролика.

Для исключения регулировки тепловых зазоров в кинематических звеньях, передающих движение от кулачков распределительных валов к клапанам газораспределения, в приводе газораспределительного механизма применены гидроопоры (рис. 27), которые компенсируют износы сопрягаемых деталей: кулачков, роликов, сферических поверхностей плунжеров и рычагов, торцов клапанов, фасок седел и тарелок клапанов.

Гидроопора

Рис. 27.

• 1 – корпус;
• 2 – пружина;
• 3 – обратный клапан;
• 4 – поршень;
• 5 – отверстие для подвода масла;
• 6 – стопорное кольцо;
• 7 – плунжер;
• 8 – полость между корпусом и поршнем.

Работает гидроопора следующим образом. При набегании кулачка распредвала ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот на ролик рычага плунжер гидроопоры смещается вниз.

Давление масла под поршнем резко повышается, шариковый клапан закрывается, масло в закрытом пространстве становится не сжимаемым рабочим телом, которое обеспечивает передачу усилия и движения от кулачка распределительного вала через рычаг к клапану.

Небольшая часть масла выдавливается через зазор между корпусом и поршнем, при этом гидроопора проседает на величину от 0,01 до 0,05 мм. При сбеге ролика рычага с вершины кулачка и при его движении по цилиндрическому участку кулачка усилие с плунжера гидроопоры снимается.

Под действием давления масла шариковый клапан открывается, гидроопора пополняется маслом, плунжер перемещается вверх, обеспечивая постоянный контакт ролика рычага с кулачком распределительного вала без зазора. В плунжере гидроопоры выполнено отверстие для подвода смазки под давлением к сферическим опорным поверхностям плунжера и рычага.

Через отверстие в рычаге струей масла смазываются рабочие поверхности кулачка распредвала и ролика рычага. Промежуточный вал УАЗ-Патриот (рис. 28) – служит для передачи вращения от коленчатого вала распредвалам через промежуточные звездочки с понижением частоты вращения в 2 раза, а также для привода масляного насоса.

Размещение звездочек понижающей передачи на промежуточном вале позволяет уменьшить высоту двигателя за счет применения на распределительных валах звездочек с небольшим числом зубьев.

Промвал стальной, имеет 2 опорные шейки: переднюю 49 мм, воспринимающую радиальные усилия от натяжения цепи, и заднюю 22 мм, воспринимающую радиальные усилия от привода масляного насоса, на концах вала имеются шейки для установки и крепления: спереди звездочек привода ГРМ, сзади шестерни привода масляного насоса.

Наружные поверхности опор вала для повышения износостойкости подвергнуты химико-термической обработке.

Промвал ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот

Рис. 28. Промвал ЗМЗ-51432 УАЗ-Патриот

• 1 – болт;
• 2 – стопорная пластина;
• 3 – звездочка ведущая;
• 4 – звездочка ведомая;
• 5 – передняя втулка вала;
• 6 – промежуточный вал;
• 7 – кожух;
• 8 – ведомая шестерня привода масляного насоса;
• 9 – кольцо;
• 10 – гайка;
• 11 – шпонка;
• 12 – ведущая шестерня привода масляного насоса;
• 13 – задняя втулка вала;
• 14 – блок цилиндров;
• 15 – фланец промежуточного вала;
• 16 – штифт.

Промвал 6 установлен в блоке цилиндров 14 и герметично закрыт стальным трубчатым кожухом 7, запрессованным в опоры вала с анаэробным герметиком.

От осевого перемещения в блоке цилиндров вал удерживается упорным фланцем 15. Вал вращается в 2-х опорах, с подшипниками скольжения в виде сталеалюминевых втулок 5 и 13, запрессованных в отверстия блока.

При вращении промежуточный вал, под действием осевой силы от приводных шестерен с винтовыми зубьями, передней опорной шейкой прижимается к упорному фланцу.

Фланец для повышения износостойкости закален, а для улучшения приработки торцевые поверхности фланца шлифованы, для снижения трения к упорному фланцу через отверстие в торце вала под давлением подводится смазка.

Ведущая и ведомая звездочки от взаимного проворота фиксируются цилиндрическим штифтом 16, запрессованным в ведущую звездочку. Обе звездочки к промежуточному валу крепятся двумя стяжными болтами 1. Для предотвращения самовывинчивания болтов под их головки устанавливается стопорная пластина 2, свободные углы которой отгибаются на грани болтов.