Учебный стенд-тренажер газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания
ICE TRAINING GAS-DISTRIBUTING MECHANISM TRAINING SIMULATOR

Предлагаемое изобретение относится к образовательной области, а именно - к устройствам для привития профессиональных навыков. Может быть использовано преподавателями, ведущими дисциплины, связанные с устройством, обслуживанием и ремонтом газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания автомобилей, а также при подготовке автомехаников для автосервисов.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлена полезная модель по патенту РФ №86779 «Тренажер для привития практических навыков по регулировке зазора между поверхностями носка коромысла и торца клапана». Сущностью является тренажер, содержащий головку блока цилиндров с клапанами, коромысло и смонтированный под ней узел контроля, причем под головкой закреплен кулачковый вал с датчиком поворота, резистором и редуктором, характеризующийся тем, что в тренажер дополнительно установлен шток, снабженный стопорной гайкой, с напрессованной шестерней, которая находится в зацеплении с шестерней, воздействующей на резистор, позволяющий при правильном выполнении регулировки обеспечить нужное сопротивление для подачи сигнала на логическое устройство, которое, в свою очередь, получает информацию от резисторов и датчика поворота кулачкового вала о величине зазора и угле поворота кулачкового вала, и связано с двумя сигнальными табло, информирующими обучаемого и инструктора о правильности или неправильности выполнения регулировки.
Техническим результатом известной полезной модели является обеспечение возможности привития навыков регулировки зазора между поверхностями носка коромысла и торца клапана клапанного механизма двигателя, а также электронного контроля величины выставляемого зазора путем применения электронного считывающего устройства и датчика поворота. Таким образом, технический результат в известном техническом решении ограничивается реализацией вышеизложенной задачи.
Из исследованного уровня техники выявлен патент на изобретение РФ №2293301 «Тренажер для формирования навыков выполнения регулировочных работ клапанного механизма ДВС», сущностью которого является то, что тренажер предназначен для формирования навыков выполнения регулировочных работ клапанного механизма ДВС, содержащий стол, трещоточную головку с вращающимся наконечником, опорную плиту, кронштейны на опорной плите, характеризующийся тем, что вращение, передаваемое от ручки привода основного вала, расположенного внутри стола в опорах вращения, через ведущую шестерню передается на распределительный вал, расположенный внутри стола в опорах вращения, через ведомую шестерню, головка цилиндров в сборе при помощи кронштейнов крепится к верхней части опорной плиты, а к нижней части опорной плиты на кронштейнах через опоры крепится ось толкателей, причем опорная плита крепится к столу с возможностью поворота и фиксации, при этом ось поворота опорной плиты смещена относительно оси толкателей.
Из исследованного уровня техники выявлен патент на изобретение РФ №2316823 «Тренажер для привития навыков по регулировке зазора». Сущностью является тренажер для привития навыков по регулировке зазора преимущественно между двумя поверхностями, содержащий опорную плиту и смонтированный под ней узел контроля с рычагами, причем на опорной плите неподвижно закреплено Г-образное основание, на верхней площадке основания расположен кронштейн, на оси кронштейна установлено коромысло с резьбовым отверстием в коротком плече, в которое ввернут первый шток, пропущенный через соответствующие отверстия в основании и плите, снабженный стопорной гайкой и зафиксированный от осевого перемещения первой упорной тарелкой, под выступом основания на опорной плите укреплен шток, выполненный полым с резьбой на внутренней поверхности, в которую ввернута тарелка клапана, пропущенная вторым штоком через соответствующее отверстие в плите и зафиксированная от проворачивания зубчатым зацеплением с упорной тарелкой, установленной с возможностью перемещения по пазам полого штока, и поджатой пружиной, между противоположным концом пружины и опорной плитой размещен полукруглый установочный рычаг, шарнирно связанный с полым штоком и снабженный фиксирующим болтом и упором для эксцентрика, вставленного в соответствующее отверстие плиты, к эксцентрику прикреплен третий шток, а нижние концы первого, второго и третьего штоков посредством шлицев и гаек соединены с рычагами узла контроля, отличающийся тем, что нижние концы первого, второго и третьего штоков соединены посредством втулок с осями резисторов, позволяющих при правильном выполнении регулировок обеспечить нужное сопротивление для подачи сигнала на логическое устройство, часы и пульт стрелочных датчиков, показывающих соответствующие зазоры.
Недостатками всех рассмотренных выше известных устройств является их конструктивная сложность, применение деталей, не принадлежащих автомобилям, что не способствует созданию реальных условий и в дальнейшем это может привести к заблуждению обучаемых при выполнении ремонтных работ. Кроме того, обучение проводится по устаревшему методу регулировки, который выполняется на не современных автомобилях. На современных легковых автомобилях регулировка клапанов производится подбором калиброванных регулировочных шайб. Все известные устройства решают узкий круг задач, т.к. используются исключительно для обучения регулировке зазоров клапанов автомобилей. Их нельзя применять на теоретических занятиях для демонстрации устройства газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания. При этом они не обеспечивает возможность обучения практическим навыкам других видов ремонта и обслуживания данного механизма, а именно:
- не позволяют обучить выполнению замены маслоотражательных колпачков клапанов;
- не позволяют обучить выполнению замены направляющих втулок клапанов;
- не позволяют обучить выполнению операции притирки клапанов.
Заявленное техническое решение направлено на реализацию следующих задач:
- обучение устройству газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
- обучение регулированию тепловых зазоров клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
- обучение выполнению замены маслоотражательных колпачков клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
- обучение выполнению замены направляющих втулок клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
- обучение выполнению операции притирки клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.
Техническим результатом заявленного технического решения является обеспечение возможности привития профессиональных навыков работы с газораспределительным механизмом двигателя внутреннего сгорания: обучение устройству газораспределительного механизма, регулированию тепловых зазоров клапанов, замене маслоотражательных колпачков клапанов, замене направляющих втулок клапанов, притирке клапанов.
Сущностью заявленного технического решения является учебный стенд-тренажер газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с возможностью отработки и закрепления навыков выполнения основных видов работ по ремонту и техническому обслуживанию газораспределительного механизма, содержащий каркас, выполненный в виде стулообразной сварной конструкции из квадратной трубы, на котором при помощи штатных болтов неподвижно закреплена комплектная головка блока цилиндров автомобиля ВАЗ с клапанной крышкой, на задней панели стенда-тренажера размещен специальный инструмент для проведения ремонтных работ, а именно - головка для снятия и установки свечей зажигания, приспособление для утапливания толкателя клапана головки блока цилиндров двигателя ВАЗ, фиксатор толкателя клапана головки блока цилиндров, приспособление для удаления и установки регулировочных шайб, оправка для запрессовки маслоотражательного колпачка, оправка для выпрессовки направляющих втулок клапанов, снизу под головкой блока цилиндров неподвижно закреплен стальной поддон для размещения деталей при разборке, спереди на головке блока цилиндров расположена укороченная задняя крышка зубчатого ремня с неподвижной меткой, на передней части распределительного вала установлен зубчатый шкив распределительного вала с установочной меткой..
Заявленный учебный стенд-тренажер по ГРМ используют на занятиях следующим образом.
На теоретических занятиях в ходе объяснения данного механизма преподаватель сопровождает свое объяснение демонстрацией и показом реальных узлов и деталей данного механизма. Свой рассказ он сочетает с разбором данного механизма, демонстрируя при этом все его детали, их расположение и компоновку, реальные размеры узлов и деталей автомобиля, качество их обработки, конструктивные особенности и т.д.
При этом можно сочетать и применять другие формы наглядности (плакаты, планшеты, видеофрагменты и т.д.). Грамотное их сочетание и умелое использование непременно улучшит образовательный процесс.
Также при этом демонстрируют специальный инструмент для выполнения определенных операций (например, компании ООО «ИТЦ АВТОСФЕРА» для ремонта автомобилей ЛАДА (LADA) производства АВТОВАЗ), например:
- 67.7812.9519 Головка для снятия и установки свечей зажигания;
- 67.7800-9503 Приспособление для утапливания толкателя клапана головки блока цилиндров двигателя ВАЗ;
- 67.7800-9504 Фиксатор толкателя клапана головки блока цилиндров;
- 67.7800.9505- Приспособление для удаления и установки регулировочных шайб;
- 41.7853-4016 Оправка для запрессовки маслоотражательного колпачка;
- А.60153 Оправка для выпрессовки направляющих втулок клапанов. Перечень специальных инструментов не ограничивается приведенными выше
инструментами, а может быть расширен в зависимости от вида производимых ремонтных работ.
Стенд-тренажер выполнен напольным, построен с учетом требований к данному виду учебных наглядных пособий.
Стенд также используют при проведении практических и лабораторных занятий. При изучении устройства данного механизма, каждый обучаемый может, используя описание лабораторных работ или инструкционные карты, а также прилагаемый специальный инструмент, выполнить полную или частичную разборку и сборку данного узла, провести осмотр деталей, закрепить их названия. Снятые детали и крепежные элементы укладывают на поддон.
Кроме того, заявленный стенд позволяет обучить, отработать и закрепить навыки выполнения таких важных операций при ремонте и техническом обслуживании автомобиля, как регулировка тепловых зазоров клапанов, замена маслоотражательных колпачков клапанов, замена направляющих втулок клапанов и притирка клапанов. При выполнении указанных операций заявленный стенд начинает выполнять функцию тренажера.
Заявленное техническое решение поясняется Фиг. 1 - Фиг. 8.
На Фиг. 1 представлен общий вид учебного стенда-тренажера газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания, где:
1 - специальный инструмент для выполнения ремонтных работ;
2 - клапанная крышка;
3 - головка блока цилиндров с газораспределительным механизмом;
4 - поддон для укладки деталей при разборке;
5 - каркас, на котором установлен тренажер;
6 - зубчатый шкив привода распределительного вала;
7 - укороченная задняя крышка зубчатого ремня с неподвижной меткой.
На Фиг. 2 представлено фотоизображение натурного вида учебного стенда-тренажера газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.
На Фиг. 3 изображен механизм привода клапанов, где: 3 - головка блока цилиндров с газораспределительным механизмом;
8 - клапан;
9 - толкатель;
10 - корпус подшипников распределительного вала;
11 - кулачок распределительного вала;
12 - регулировочная шайба;
13 - маслоотражательный колпачок;
А - зазор между кулачком и регулировочной шайбой
На Фиг. 4 показана установка регулировочных меток.
На Фиг. 5 представлена Таблица 1, в которой приведен порядок регулировки зазоров в механизме привода клапанов.
На Фиг. 6 показано утапливание толкателей клапанов при замене регулировочной шайбы, где:
9 - толкатель.
14 - приспособление для утапливания толкателя 67.7800.9503;
На Фиг. 7 показано фиксирование толкателей клапанов при замене регулировочной шайбы, где:
12 - регулировочная шайба;
15 - фиксатор толкателя 67.7800.9504.
На Фиг. 8 приведена Таблица 2 сопоставительного анализа заявленного технического решения с аналогами.
Заявленное изобретение - учебный стенд-тренажер газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания состоит из следующих конструктивных элементов (см. Фиг. 1).
Каркас 5 заявленного стенда-тренажера изготовлен в виде стулообразной сварной конструкции из квадратной трубы. На нем (каркасе) при помощи штатных болтов неподвижно закреплена комплектная головка блока цилиндров 3 автомобиля ВАЗ с клапанной крышкой 2. В заявленном техническом решении использована 8-клапанная головка блока цилиндров. Возможно применение 16-клапанной, но в этом случае обучить регулировке клапанов не получится по причине использования в данном механизме гидрокомпенсаторов.
На задней панели каркаса размещен необходимый специальный инструмент 1 для проведения различных ремонтных работ.
Снизу - под головкой блока цилиндров - закреплен стальной поддон 4, служащий для размещения деталей при разборке.
Позиция 6 соответствует зубчатому шкиву распределительного вала с установочной меткой.
Позиция 7 соответствует укороченной задней крышке зубчатого ремня с неподвижной меткой.
Фотоизображение натурного вида заявленного стенда-тренажера в целом приведено на Фиг. 2.
Ниже заявителем приведены примеры конкретного практического осуществления заявленного технического решения.
Пример 1. Регулировка тепловых зазоров клапанов.
Регулировку клапанов на заявленном стенде-тренажере выполняют точно так же, как это делают на реальном автомобиле, согласно способу, описанному в любом пособии по ремонту и техническому обслуживанию переднеприводных автомобилей ВАЗ.
Зазор А (см. Фиг. 3) между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами на холодном двигателе должен быть (0,2±0,05) мм для впускных клапанов и (0,35±0,05) мм - для выпускных. Зазор регулируют подбором толщины регулировочных шайб 6. В запасные части поставляют регулировочные шайбы толщиной от 3 до 4,5 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщину шайбы маркируют на ее поверхности.
Зазор регулируют в следующем порядке:
- снимают крышку головки цилиндров;
- выворачивают свечи зажигания ключом 67.7812.9519 и удаляют масло из верхней части головки цилиндров;
- осматривают поверхность кулачков распределительного вала: на них не должно быть задиров, раковин, износа и глубоких рисок;
- устанавливают на шпильки крепления крышки головки цилиндров приспособление 67.7800.9503 для утапливания толкателей клапанов;
- поворачивают распределительный вал за болт крепления зубчатого шкива до совмещения установочных меток на шкиве и задней крышке зубчатого ремня (см. Фиг. 4) а затем доворачивают его еще на 2,5-3 зуба на шкиве распределительного вала, при этом в первом цилиндре будет фаза сгорания. Проворачивать распределительный вал следует только по часовой стрелке;
- проверяют набором щупов зазоры у 1-го и 3-го кулачков распределительного вала. Если зазор отличается от нормы, то приспособлением 67.7800.9503 (Фиг. 6) утапливают толкатель и фиксируют его в нижнем положении, установив между краем толкателя и распределительным валом фиксатор 67.7800.9504 (Фиг. 7);
- приспособлением 67.7800.9505 удаляют регулировочную шайбу и микрометром измеряют ее толщину;
- определяют толщину новой шайбы по формуле: Н = В + (А - С), где:
А - замеренный зазор, мм;
В - толщина снятой шайбы, мм;
С - номинальный зазор, мм;
Н - толщина новой шайбы, мм.
Например:
А=0,26 мм; В=3,75 мм; С=0,2 мм (для впускного клапана).
Тогда Н=3,75+(0,26-0,2)=3,81 мм.
В пределах допуска на зазор ±0,05 мм толщину новой шайбы принимают равной 3,8 мм.
- устанавливают в толкатель клапана новую регулировочную шайбу, маркировкой в сторону толкателя;
- убирают фиксатор 67.7800.9504 и еще раз проверяют зазор. Если он отрегулирован верно, то щуп толщиной 0,20 или 0,35 мм должен входить с легким защемлением;
- последовательно поворачивая распределительный вал на 90°, регулируют зазоры у остальных клапанов, соблюдая очередность, указанную в Таблице 1 на Фиг. 5;
- заворачивают свечи зажигания;
- заливают масло в верхнюю часть головки цилиндров;
- устанавливают крышку головки цилиндров и переднюю крышку зубчатого ремня.
Пример 2. Замена маслоотражательных колпачков.
При отработке навыков по замене маслоотражательных колпачков клапанов имитируют случай, когда головку блока цилиндров (ГБЦ) не снимают с блока цилиндров. При этом для рассухаривания клапанов через свечное отверстие вставляют специальный стержень для их удержания. Всю дальнейшую работу проводят согласно описанию, которое можно найти в любом пособии по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей, рекомендованному заводом-изготовителем.
Замену маслоотражательных колпачков выполняют в следующем порядке:
- снимают клапанную крышку и производят полную разборку газораспределительного механизма. При этом выворачивают свечи зажигания и в свечные отверстия устанавливают металлический стержень для удержания клапанов при рассухаривании;
- снимают старые колпачки;
- с помощью оправки 41.7853.4016 новые колпачки устанавливают на направляющие втулки клапанов;
- после этого клапана засухаривают.
Все выше описанные действия выполняют последовательно для каждого цилиндра.
- по завершении работ производят сборку всего механизма в обратной последовательности.
Пример 3. Притирка клапанов.
Притирку клапанов выполняют в следующем порядке:
- снимают клапанную крышку;
- проводят полную разборку газораспределительного механизма, при этом снимают распределительный вал;
- клапана рассухаривают и снимают, при этом сохраняют их принадлежность определенному цилиндру;
- снимают головку блока цилиндров с каркаса, переворачивают и устанавливают на прежнее место;
- на рабочую поверхность тарелки клапана наносят притирочную пасту и клапан устанавливают на место;
- при помощи приспособления или присоски начинают притирку, совершая клапаном вращательные движения в разные стороны. Притирку выполняют до появления сплошного матового пояска на обеих притираемых поверхностях (на седле клапана и тарелке);
- поверхности тщательно протирают от абразивных зерен притирочной пасты;
- клапана вставляют на свои места (не засухаривают) и проверяют качество притирки любым известным способом. Можно углубление камеры сгорания залить керосином и проверить герметичность на утечку;
- по завершению работ производят сборку всего механизма в обратной последовательности.
Пример 4. Замена направляющих втулок клапанов.
В процессе эксплуатации автомобиля направляющие втулки клапанов изнашиваются.
Замену направляющих втулок клапанов выполняют в следующем порядке:
- если зазоры достигают предельных размеров, то их заменяют, при этом производят полную разборку газораспределительного механизма;
- клапана рассухаривают;
- головку блока цилиндров снимают с каркаса, переворачивают и устанавливают на прежнее место;
- при помощи оправки A.60153/R выбивают направляющие втулки клапанов;
- головку блока цилиндров снимают с каркаса и крепят в первоначальное положение;
- при помощи той же оправки забивают новые втулки на места до упора;
- при помощи развертки разворачивают внутренние отверстия втулок, диаметры которых могли незначительно измениться при установке, так как их посадка производится с натягом;
- по завершению работ производят сборку всего механизма в обратной последовательности.
Следует отдельно отметить, что при выполнении всех выше перечисленных работ заявитель уходит от всякого рода условностей, поэтому они выполняются без изменения технологического процесса, рекомендованного заводом-изготовителем. Упомянутые условности заложены у описанных выше известных технических решений, когда правильность регулировки клапанов контролируется различными устройствами, которых не будет впоследствии при выполнении данного вида работ на реальном автомобиле. В результате у известных технических решений при обучении отсутствует такой важный компонент, как самоконтроль.
Работы на заявленном стенде-тренажере проводятся под наблюдением преподавателя, который, в случае необходимости, корректирует действия обучаемых. Только в этом случае закладываются правильные навыки при обучении. После отработки описанных выше операций обучаемые легко справятся с ними при выполнении данных работ с реальным автомобилем.
Заявленный стенд-тренажер позволяет проводить обучение без автомобиля или автомобильного двигателя, для которых необходимо соответствующее помещение. Данное техническое решение обладает большими возможностями. Во-первых, стенд-тренажер полностью состоит из деталей автомобиля ВАЗ, размещенных в головке блока цилиндров. Его можно использовать при проведении занятий всех типов, отработать навыки при выполнении всех основных видов ремонта и технического обслуживания данного механизма.
В Таблице 2 на Фиг. 8 заявителем приведен сопоставительный анализ заявленного технического решения с аналогами для упрощения проведения экспертизы.
Анализ Таблицы 2 показывает, что все известные аналоги в равной степени являются близким техническим решением по отношению к заявленному техническому решению, т.к. имеют по три общих признака, отмеченные плюсом в Таблице 2.
При этом следует акцентировать внимание на том, что все известные аналоги являются учебными тренажерами, позволяющими обучить процессу регулировки тепловых зазоров клапанов. Все они в какой-то степени содержат в своем составе детали автомобилей. Однако следует отметить, что, кроме автомобильных, аналоги содержат в большом количестве детали, не принадлежащие автомобилям. Это значительно усложняет конструкцию и может привести к дальнейшему заблуждению обучаемых при работе с автомобилями.
Все выявленные технические решения являются узкопрофильными, так как позволяют обучить только одной операции, в отличие от заявленного решения, которое позволяет обучить сразу нескольким видам выполняемых работ при ремонте и техническом обслуживании газораспределительного механизма. Кроме того, заявленный стенд-тренажер позволяет обучить более современному способу регулировки клапанов при помощи калиброванных шайб.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное техническое решение имеет ряд преимуществ перед аналогами, что повышает его конкурентоспособность по сравнению с ними. Оно обладает более широкими возможностями и, несомненно, улучшит образовательный процесс.
Таким образом, заявителем решены поставленные задачи и достигнут заявленный технический результат - разработан учебный стенд-тренажер, обеспечивающий возможность привития профессиональных навыков работы с газораспределительным механизмом двигателя внутреннего сгорания, а именно -обеспечивающий возможность:
- обучения устройству газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
- обучения регулированию тепловых зазоров клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
- обучения выполнению замены маслоотражательных колпачков клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
обучения выполнению замены направляющих втулок клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания;
- обучения выполнению операции притирки клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. из исследованного уровня техники заявителем не выявлено технических решений, имеющих заявленную совокупность признаков.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т.к. по совокупности существенных признаков не является очевидным для специалиста в данной области науки и техники.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. может быть получено посредством применения стандартного оборудования и известных приемов, с использованием известных комплектующих деталей.