Всё про распредвал (распределительный вал)

Эксплуатация и ремонт распредвалов

Распределительный вал— деталь достаточно надежная, которая «проходит» как минимум, до первого серьезного ремонта двигателя. В случае, если у вас классическая модель двигателя без гидрокомпенсаторов, через каждые 10-15 тысяч километров необходимо контролировать зазоры распредвала с рокерами, выполнять их настройку. Во всех типах двигателей следует контролировать натяжку ремня или цепи ГРМ. Подобные узлы имеют ограниченный ресурс работы. Со временем цепи могут растягиваться и задевать в работе блок двигателя.

Неисправности распредвалов

Распредвалы, как и все «трущиеся» детали, подвергаются механическому износу. Также приходят в негодность подшипники, может разрушится и потерять форму сальник распредвала. Поломка распредвала может в последствии вывести из строя другие механизмы двигателя.

Причинами подобных проблем могут быть:

  • естественный износ распредвала;
  • низкое качество масла;
  • недостаточное давление масла;
  • недостаточный уровень масла;
  • нарушения температурных режимов работы двигателя (вне рабочего диапазона температур масло становится жидким и частично теряет свои свойства);
  • механические повреждения, например натяжной ролик и ремень распредвала имеют ограниченный срок эксплуатации, при разрыве ремня ГРМ двигатель и распредвалы могут получить значительный урон.

Диагностика и ремонт распредвала

Возможные проблемы с распредвалом выдает шум при его работе. Причиной шума может быть подшипник распредвала, требующий замены.

Если стучит распредвал, вероятней всего, выработка рабочих поверхностей привела к критичным люфтам. Обычно валы имеют допуски на размер выработки и искривления. В случае возникновения шумов необходимо выполнить замеры поверхностей распредвала. Стук распредвала — повод срочно обратится в сервисный центр.

Падение давления масла в двигателе также может указывать на износ распредвала.


Замер диаметра шеек распредвала микрометром

Как проверить распредвал? Самый надежный способ — снять распредвалы. Если они имеют явные, ощутимые задиры и полосы, необходимо восстановление либо замена. Для определения точных значений выработки потребуются микрометры различных модификаций. В случае, если ремонт неизбежен, необходимо выполнить полноценную диагностику головки блока цилиндров и всех узлов ГРМ.

Это интересно: Классификация спортивных распредвалов


Выработка на шейке распредвала

Как восстановить распредвалы? Распредвалы, имеющие допустимые размеры выработки и кривизны, подлежат восстановлению. В случае относительно небольшого износа вал лишь немного корректируют шлифовкой. При более значительном износе на поверхности наносится гальваническое напыление хрома или железа. Когда требуется значительное восстановление, выполняется наплавка металла с помощью газовой либо электродуговой сварки. После выполняется точная подгонка поверхностей контакта. Постель распредвала (место, куда устанавливается распределительный вал) протачивается на специальном станке либо вручную с помощью «разверток». Все элементы тщательно шлифуются, доводятся до номинальных размеров. Подобные процедуры требуют серьезных знаний технологии процесса и наличия специального оборудования.


Различные развертки для посадочных мест шеек и подшипников распредвалов


Наплавленные кулачки распредвалов перед шлифовкой

Замена распредвала

Как установить новый распредвал самому? Замена распредвала — сложная процедура, но, если вы обладаете необходимыми знаниями и навыками, такую операцию можно выполнить и в условиях домашней мастерской. До начала работ тщательно изучите узлы и механизмы двигателя, и узнайте, как снять его элементы.


Головка блока цилиндров ВАЗ 2106 1 — головка цилиндров; 2 — распределительный вал; 3 — задний корпус подшипников распределительного вала; 4 — прокладка; 5 — крышка головки цилиндров; 6 — передний корпус подшипников распределительного вала; 7 — сальник распредвала

Виды

Что же касается разновидностей распределительных валов двигателя, то их классифицируют в зависимости от расположения и количества на двигателе внутреннего сгорания. Распредвал является ключевым компонентом газораспределительного механизма и всего двигателя. В зависимости от того, как располагается этот элемент, выделяют 2 варианта:

  • с нижним расположением;
  • с верхним размещением.

Отсюда и разделение моторов внутреннего сгорания с верхним и нижним распредвалов. Когда-то нижнее расположение считалось лучшим и самым оптимальным для автомобильных двигателей. Но они были актуальными до 50-х годов прошлого века. Именно тогда все моторы создавались нижнеклапанного типа. Потому и распределительный вал находился снизу силовой установки. Тарелки клапанов размещались так, что они смотрели вверх. Подобная схема изготовления моторов объяснялась тем, что это проще и дешевле в плане производства. При этом страдал фактор производительности, о чём инженеры догадались несколько позже, когда появился новый вариант размещения распределительного вала. Учитывая объективные недостатки, от старой схемы с нижним расположением постепенно начали отказываться. Ему на смену пришла уже классическая и привычная схема с головкой блока цилиндров и установленными в ней клапанами и распределительным валом. Теперь клапана начали открываться вниз, а схема получила верхнее расположение распредвала.

Хотя нельзя отрицать тот факт, что даже на некоторых современных двигателях продолжают использовать нижневальную систему, где клапана располагаются сверху. Только она значительно усовершенствовалась по сравнению с предшественниками, а потому имеет полное право на существование при грамотной реализации. Двигатели с нижним расположением распределительного вала отличаются тем, что здесь дополнительно предусматривается установка специальных штанг. Они применяются для компенсации расстояния, которое имеется между кулачками распредвала и толкателями клапанов, находящихся в головках цилиндров. Даже несмотря на наличие современных нижневальных двигателей внутреннего сгорания, они считаются устаревшей схемой, а потому большинство автопроизводителей уже давно не используют её в производстве своих силовых агрегатов. Такие методы размещения требуют дополнительных мер, они характеризуются внушительными технологическими ограничениями, не позволяют развивать высокие обороты.

Количество валов

Отдельно рассматриваются виды двигателей в зависимости от того, сколько распределительных валов предусмотрено в их конструкции. Если заглянуть в подкапотное пространство современного силового агрегата, можно встретить несколько вариантов:

  • Газораспределительные механизмы (ГРМ), оснащённые только одним распредвалом;
  • ГРМ, конструкция которых включает пару распределительных валов;
  • Двигатели, где используется более 2 распредвалов.

Именно первые два типа двигателей внутреннего сгорания, где газораспределительный механизм включает 1 или 2 распредвала, являются наиболее популярными и распространёнными. Зачастую количество распредвалов зависит напрямую от количества клапанов на цилиндр. Если у двигателя конструкция предусматривает от 3 и более клапанов, которые приходятся на 1 цилиндр, то здесь скорее всего будет использовать двухраспредвальная схема. Несмотря на наличие таких правил и закономерностей, исключения встречаются всегда и везде. Компания Mitsubishi из Японии выпускает модель Lancer, под капотом которого может размещаться рядный четырёхцилиндровый двигатель, именуемый как 4G18. На каждом цилиндре здесь сразу 4 клапана, но распределительный вал используется всего один. А если взять в качестве примера модель гиперкара Veyron производства компании Bugatti, то есть конструкторы предусмотрели сразу 4 распределительных вала на двигателе.

Есть и другие примеры несколько иного подхода к использованию распредвала и его конструкции. Японские инженеры из компании Honda для своей системы под названием VTEC придумали оригинальный ход. Здесь сразу несколько кулачков отвечают за регулировку высоты поднятия только одного клапана. То есть на каждый из клапанов приходится по несколько рабочих кулачков. Инженеры постоянно работают над усовершенствованием систем газораспределения, повышают эффективность работы ГРМ, меняют фазы. Всё это позволяет повысить производительность двигателя, поднять его максимальную скорость, обеспечить лучшее ускорение. При этом не забывают о вопросах экономии топлива.

Технические условия на контроль, сортировку и восстановление распределительных валов

Контроль размеров кулачков и опорных шеек распределительного вала осуществляется с помощью приспособления, показанного на рис. 50, а размеры кулачков указаны в табл. 28.

Технологические условия на контроль, сортировку и восстановление распределительных валов представлены в табл. 29.

Рис. 50. Приспособление для контроля профиля кулачков и опорных шеек распределительного вала:

а — профиль кулачка, б — расположение впускных кулачков; в — расположение выпускных кулачков; Вп — впускной кулачок; Вып — выпускной кулачок; 1 — основание приспособления; 2,9 — центры; 3 — диск с градуировкой, град; 4 — указательная стрелка, закрепленная на шейке распределительного вала; 5 — ножка индикатора; 6 — стойка индикатора; 7 — индикатор, 8 — распределительны вал

Последовательность контроля распределительного вала следующая:

  • проверить вал на отсутствие трещин и отколов кулачков;
  • радиальное биение средних опорных шеек относительно передней и задней опорных шеек; проверить износ шейки под шестерни;
  • кулачков по высоте;
  • цилиндрической части кулачков;
  • передней и средней шеек;
  • задней шейки.

28. Размеры кулачков распределительного вала КамАЗ-740

ВыпускныхВпускных
а°Л мма°h, мма°h, мма°Л, ммЛ, мма°а°Л, мм
990,0001280,6561505,142940,0001260,9671525,901
1040,0191321,2351566,1631000,0271301,6631606,939
1100,0881382,5621647,2001080,1381342,5201707,769
1140,1561403,0341747,9291160,3001403,7881768,005
1180,2361484,7591808,0501200,4191464,9221808,050

Примечание: а — угол поворота кулачка; h — высота подъема профиля кулачка.

Сделать заключение о годности распределительного вала и о способе восстановления распределительного вала.

Деталь № 740.1006015.

Материал: сталь 18ХГТ

Твердость опорных шеек, кулачков и торца распределительного вала: HRC 58—63

29. Технические условия на контроль, сортировку и восстановление распределительного вала

Возможные дефектыСпособ установления дефекта и средства контроляРазмер, ммРекомендации по устранению дефектов
по рабочему чертежудопустимый без ремонта
ТрещиныДефектоскопБраковать
1Отколы по торцам вершин кулачковШтангенциркуль 1-125-0,10Зачистить острие кромки, браковать при отколах более 3 мм
2Уменьшение цилиндрической части кулачковСкоба 36,00в=8,05±0,1 а=37±0,05в=7,9 а=36,00Шлифовать по копиру, браковать при уменьшении размера в менее 44,5 мм
3Износ впускных и выпускных кулачков по высоте (в—а)
4Износ передней и средней опорных шеек.Скоба CP 50-755453,89Шлифовать под ремонтный размер
Размеры:
I ремонтный53,695353,89
II ремонтный53,4953,653,49
5Погнутость распределительного валаПриспособление для контроля погнутости валаБиение средних шеек не более 0,0250,04Править
6Износ задней опорной шейки.Скоба CP 25-504241,93Шлифовать под ремонтный размер
Размеры:
I ремонтный41,7341,841,73
II ремонтный41,5341,641.73
7Износ шейки под шестернюСкоба 35.013535,01Осталивать
8Износ шпоночного пазаКалибр 555Фрезеровать новый паз под углом 180° к изношенному

Технологический процесс восстановления распределительных валов

Технологический процесс восстановления распределительных валов включает следующие операции: мойку распределительного вала, снятие шестерни, правку и проверку биения распределительного вала, шлифовку шеек вала под ремонтный размер, контроль размеров шеек, шлифовку кулачков цилиндров, контроль профиля кулачков, изготовление паза под шпонку, установку шестерен, сдачу распределительного вала ОТК.

Восстановление опорных шеек распределительного вала производится шлифованием под ремонтный размер, а его кулачков — шлифованием по копиру с целью восстановления профиля кулачков на копировально-шлифовальных станках ЗА433 шлифовальным кругом ПП 600X20X305 марки Э46—60 СМ1—СМ2К. После шлифования шейки и кулачки распределительного вала полируются полировальной лентой ЭБ220 или пастой ГОИ № 10.

Режимы шлифования опорных шеек и кулачков распределительного вала приведены в табл. 30.

30. Режимы шлифования опорных шеек и кулачков распределительного вала

ШлифованиеОперацияВращение шлифовального круга
Окружная скорость, м/минЧастота вращения, мин-1
Опорных шеекЧерновая30—35955
Чистовая30—35955
КулачковЧерновая25—30796
Чистовая25—30796

Принцип работы

Как уже выяснилось, распределительный вал обладает специальной формой расположенных на нём кулачков, подшипниками, а также собственной смазочной системой. При этом он работает совместно с коленчатым валом. И тут многие интересуются, сколько оборотов делает распредвал, а сколько их совершает коленвал. Если коленчатый вал совершает определённое количество оборотов, вращения у распределительного вала в 2 раза меньше. Распредвал, делая, предположим, 4 оборота, оказывается медленнее коленвала ровно в 2 раза.

  • Чтобы осуществлять эти вращения, на разных двигателях используются передачи зубчатого, ременного и цепного типа;
  • Форма кулачков обеспечивает создание тех самых фаз газораспределения, то есть открытие клапанов происходит в нужный момент для эффективной работы двигателя;
  • Если изменить форму кулачка, производительность мотора можно повысить;
  • Используя толкатели или работая напрямую через гидрокомпенсаторы, кулак нажимает на клапан и открывает его. Открытый клапан затем постепенно и плавно закрывается;
  • Форма кулачка специально адаптирована под геометрию толкателя клапана;
  • На валу кулаки расположены под определённым углом, что и формирует соответствующие фазы. В зависимости от мотора, угол может несколько отличаться;
  • Если двигатель предусматривает наличие электронного блока управления, вал дополнительно оснащается специальным датчиком. Контроллер следит за положением распредвала, за счёт чего синхронизируется подача топлива и работа клапанов.

В итоге распредвал оказывается крайне важным компонентом любого двигателя внутреннего сгорания.

Типичные неполадки распредвала

Конструкция распределительных валов достаточно проста. Они выходят из строя крайней редко. За счет высокотехнологичной обработки металл имеет огромный ресурс. Можно говорить о том, что вал служит ровно столько, сколько служит весь двигатель. Несколько нарушают это правило «сборные» распредвалы, которые относительно недавно появились в большегрузных Mercedes-Benz. Что до цельнометаллических деталей, то они вызывают следующие «болезни» двигателя:

  1. Из-под ГБЦ слышится стук. Причина кроется в износе кулачков вала, причем стук пропадает после прогрева двигателя. При значительной выработке этот стук не пропадает вовсе;
  2. Падает мощность. Как вы поняли из вышенаписанного, при неправильной работе распределительного вала двигатель за счет неполного сгорания топлива ощутимо теряет в мощности;
  3. Увеличивается расхода топлива. Кроме расхода, вы также отметите появление черного дыма из выхлопной системы;

Оценить масштаб катастрофы можно при визуальном осмотре:

  • Стерлись кулачки. Изначально каплевидные, кулачки могут стереться до окружности;
  • Появилась ржавчина на валу. Грешить стоит на неправильную эксплуатацию и некачественное масло. Если вы увидите мелкие борозды на рабочей части вала, то можете быть уверены – из-за перегретого и вспенивающегося масла (проблема в присадках) происходит кавитационная эрозия металла;
  • Деформация вала. Причина почти всегда кроется в детонирующей топливной смеси. Деталь может быть отлажена мастером, однако если металл изначально некачественный, подобная мера может понадобиться снова;
  • На кулачках видны следы побежалости. Это верный спутник масляного голодания. Почаще следите за уровнем масла.

Практически всегда неисправный распредвал меняют на новый. Работой сварочным аппаратом его не получится «реанимировать – тот же чугун после нагрева становится очень хрупким, а значит, деталь потребует замены в ближайшей перспективе. Наплавленные кулачки стираются очень быстро. За восстановление подшипников мастера не берутся вовсе.

Устройство детали

Следует детальнее разобраться в устройстве распределительного вала двигателя. Выделяют 3 основных элемента, которые формируют основу распредвала и обеспечивают его функциональные возможности.

  1. Кулачки. Основой детали выступает стержень, выполненный из металла. Но куда более важную роль играют нанизанные на стержень элементы, называемые кулачками. Если сделать поперечный разрез такого кулака, получится форма капли. Сколько в автомобиле клапанов, столько и кулачков предусматривается на валу. Каждый кулак отвечает за один клапан. При вращении сложная форма кулачка позволяет ему с помощью дополнительных механизмов (коромысло и толкатели) давить на клапан, тем самым открывать его. Это позволяет выполнить выпуск уже отработанных газов ли впустить свежую формую смеси топлива и воздуха. Открытие каждого клапана чётко синхронизируется с текущим положением цилиндровых поршней. На современных авто это реализуют с помощью цепных или ременных передач, которые соединяют коленчатый и распределительный валы.
  2. Шейки. Кроме самих кулачков, в конструкции рассматриваемого вала также присутствуют опорные шейки. На них надеваются подшипники. Это своего рода посредники между распредвалом и местом его установки на двигатель. На современных ДВС выбирают наиболее близкое к клапанам расположение, то есть в ГБЦ.
  3. Масляные каналы. Каждый распредвал обязательно имеет собственную смазочную систему. И переоценить её значимость крайне сложно, поскольку смазка препятствует износу трущихся элементов. Подвод масла осуществляется через специальное сквозное отверстие, имеющее выход на необходимых участках. Это выходы на кулачках и опорных подшипниках.

Понимая конструктивную особенность автомобильного распределительного вала, функции основных элементов само расположение механизма, удаётся намного лучше понять задачи и суть такого компонента двигателя.

Распредвал для нивы. Выбор производителя.

Производителем предлагаемых мной валов является НПК «Колобок», иначе говоря это Нуждинские валы. Почему именно этот производитель? По одной простой причине. Решение вопросов в режиме он-лайн и подробные ответы на вопросы, которые задаются по мере работы. Короче говоря, нормальное инженерно-техническое общение и необходимые консультации. Два РВ, которые я предлагаю для начала работы. Под болты – это РВ «Эстонец». Под гидрики – это вал «Трофи». Оба вала ставятся на штатные звезды, по штатным меткам. Валы не требуют доработок гбц и имеют достаточно стабильный холостой ход

Для нивоводов это оказалось очень важное понятие, как это не смешно. Для большого количества широкодиапазонных РВ это трудновыполнимое условие, просто в силу их характеристик и конструкции, в которые здесь я вдаваться не буду

Но народ то хочет и рыбку съесть и …..дальше сами догадаетесь. Главный плюс данных валов на мой взгляд это их установка. Если вы не скажете мотористу о том, что это тюнинговые распредвалы, он просто поставит их «по меткам» и они будут работать. Данные валы я не могу назвать «совсем взрослыми», скорее, я бы их назвал улучшенными базовыми валами.

Рекомендация. Очень часто ставлю данные валы, когда люди переходят с гидриков на болты, или при замене на «качественные» гидрокомпенсаторы. Все равно для данных операций надо снимать распред с постелью, так почему бы не заменить его, на что то «немножко лучшее».

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

Как обнаружить дефект распредвала

Основная причина выхода из строя распредвала – масляное голодание. Оно может возникать из-за плохого состояния фильтра или несоответствующего для данного мотора масла (по каким параметрам подбирается смазка, читайте в отдельной статье). Если соблюдать интервалы ТО, вал газораспределительного механизма прослужит столько же, сколько и весь двигатель.

Типичные неполадки распредвала

Из-за естественного износа деталей и недосмотра автомобилиста могут наблюдаться следующие неполадки вала газораспределителя.

  • Выход из строя присоединяемых деталей – шестерня привода, ремень или цепь ГРМ. В этом случае вал приходит в негодность и его нужно заменить.
  • Задиры на опорных шейках и выработка на кулачках. Сколы и канавки появляются из-за чрезмерных нагрузок, например, в результате неправильной регулировки клапанов. Во время вращения увеличенная сила трения между кулачками и толкателями создает дополнительный нагрев узла, разрушая масляную пленку.

Протечка сальника. Она возникает в результате длительного простоя мотора. Со временем резиновый уплотнитель теряет свою эластичность.
Деформация вала. Из-за перегрева мотора металлический элемент при большой нагрузке может искривляться. Такая неполадка выявляется появлением дополнительной вибрации в двигателе

Обычно такая неполадка не длится долго – из-за сильной тряски смежные детали быстро выйдут из строя, и мотор нужно будет отправлять на капитальный ремонт.
Неправильная установка
Само по себе это не является неполадкой, но из-за несоблюдения норм по затяжке болтов и регулировке фаз, ДВС быстро придет в негодность, и его нужно будет «капиталить».
К поломке самого вала может привести плохое качество материала, поэтому, выбирая новый распредвал, важно обращать внимание не только на его цену, но и на репутацию производителя.

Как визуально определить износ кулачков – показано в видео:

Износ распредвала — как определить визуально?

Watch this video on YouTube

Некоторые автомобилисты пытаются устранить некоторые неисправности вала ГРМ, шлифуя поврежденные участки или устанавливая дополнительные вкладыши. В таких ремонтных работах нет смысла, потому что при их выполнении невозможно достичь точности, необходимой для бесперебойной работы узла. В случае возникновения неполадки с распредвалом специалисты рекомендуют сразу его заменить на новый.

Теперь о выпуске.

Большая фаза выпуска должна способствовать лучшему проветриванию цилиндра, но её увеличение ведёт к росту опережения открытия и задержки закрытия выпускного клапана относительно НМТ и ВМТ соответственно. При подходе поршня к НМТ продукты горения рабочей смеси ещё находятся под давлением, но практически не совершают полезной работы. В этом случае небольшое опережение открытия выпускного клапана позволит снизить давление в цилиндре до того как поршень пройдёт НМТ и начнёт выталкивать отработавшие газы в выпускной коллектор, что снизит давление на поршень.

Задержка выпуска совместно с опережением впуска дают такое явление как перекрытие клапанов, т.е. угол поворота коленвала в районе ВМТ, когда открыты одновременно два клапана, впускной и выпускной.

Перекрытие клапанов может дать интересный эффект. Выталкиваемые с большой скоростью отработавшие газы за счёт полученной энергии увлекают свои остатки, которые механически не могут быть вытолкнуты из камеры сгорания поршнем, и даже затягивают внутрь рабочую смесь через приоткрытый впускной клапан, тем самым, увеличивая топливную эффективность двигателя. Чем больше перекрытие, тем больше пропускная способность канала впуск-выпуск, а значит лучше продувка камеры сгорания.

Mercedes CLK 63 AMG — особая черная серия

Есть минусы. Такой эффект возможен только на высоких оборотах, тогда как на низах всё идёт наоборот: если слишком велико опережение впуска, то часть отработанных газов будет просачиваться через впускной клапан, а если чрезмерна задержка закрытия, по часть рабочей смеси будет увлекаться вместе с выхлопом в трубу. Это характерно для высоких оборотов и низких, но на низах этот негатив может проявляться заметнее даже при меньших значениях перекрытия клапанов, так как скорости потоков невелики и эффект продувки практически не возникает. В итоге потеря момента на низах и средних оборотах. При уменьшении перекрытия получим более пологую кривую момента, но потеряем в максимальной мощности.

Как ещё можно улучшить эффективность распределительной системы? За счёт увеличения пропускной способности впускных/выпускных клапанов путём увеличения их подъёма и оптимизации динамики их движения. Оба этих параметра определяется профилем кулачков распредвала.

Как вал приводится в движение

Вращение распредвала осуществляется за счет передающегося момента от коленчатого вала. Встречаются следующие привода:

  • Ременной. Внутренняя поверхность зубчатого ремня сцепляется с зубьями, находящими на шкивах, тем самым обеспечивая вращение. К примеру, в двигателях TDI устанавливается эллиптическая шестерня. С ней снижаются тяговые усилия. Также зубчатый ремень приводит в движение некоторые насосы : масляный, высокого давления, охлаждающей жидкости. Средний ресурс такого привода: 100-150 тысяч километров;
  • Цепной. Такой привод крайней надежен. Он дополнительно оснащается натяжными роликами и успокоителями. Различают однорядные и двухрядные роликовые цепи.

Специалисты отдельно выделяют зубчатый привод. На деле зубцами могут быть оснащены и цепи, и ремни. При этом нельзя однозначно ответь на вопрос о том, каким образом лучше передавать крутящий момент. Обе разновидности имеют плюсы и минусы.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий