Klapirongi komponendid
Klapijaam koosneb peamiselt väljalaske nukkvõllist, sisselaske nukkvõllist, klapihoovast, hüdraulilisest tõstukist ja muudest komponentidest. Selle ülesanne on tagada, et sisselaske- ja väljalaskeklapid avaneksid ja sulguvad täpselt õigel ajal vastavalt mootori töönõuetele, säilitades samal ajal piisava klapikõrguse.
Nukkvõlli struktuur
Kuigi neljataktilise mootori{0}}nukkvõll pöörleb poole väntvõlli kiirusest, jääb selle pöörlemiskiirus kõrgeks ja peab vastu pidama märkimisväärsele pöördemomendile. Seetõttu esitatakse nukkvõlli tugevusele ja usaldusväärsele toele kõrged nõudmised. Nukkvõlli põhikorpus on silindriline võll, mille pikkus on võrdne silindriploki pikkusega ja mille pinnale on töödeldud mitu nukki. Nukkvõllid on tavaliselt valmistatud spetsiaalsest malmist, kuigi võib kasutada ka sepistatud terast või legeeritud materjale. Enamikul nukkvõllidel on õõnes sisemine struktuur, mis mitte ainult ei vähenda kaalu, vaid suurendab ka nende kandevõimet{5}. Nukkvõlli on töödeldud ka õlikanalid, mis võimaldavad määrdeainel läbi voolata ja õliga varustada nukkvõlli, nookuri võlli ja klapihoobasid.
Nukkvõlli funktsioon
Nukkvõll on mootori klapisüsteemi oluline komponent. Mootori töö ajal värske õhu õigeaegse sisselaskmise ja heitgaaside kiire väljutamise tagamiseks käivitab nukkvõll klappe täpsete ajavahemike järel. Mõned nukkvõllid käitavad ka turustajat. Sõiduautode mootorite suure töökiiruse tõttu on sisselaske- ja heitgaaside tõhususe maksimeerimiseks kasutusele võetud ülaklappide paigutus. Sellistes konstruktsioonides töötab nukkvõll ventiilide käivitamiseks mehhanismide kaudu, nagu hüdraulilised tõstukid.
Nukkvõllid võib nende asukoha alusel liigitada kolme tüüpi: alumisele{0}}paigaldatud nukkvõllile,-keskele{1}}paigaldatud nukkvõllile ja ülaltoodud nukkvõllile.
1. Alumised-paigaldatud ja keskel{2}}paigaldatud nukkvõllid
Alumisel-ja keskel{1}}paigaldatud nukkvõllidel on sarnased konfiguratsioonid. Selliseid paigutusi kasutavad mootorid pakuvad üldiselt paremat jõudlust madalal-kiirusel, lihtsamaid struktuure ja lihtsamat hooldust, mis seletab nende laialdast kasutamist paljude aastate jooksul. Kuid nüüdisaegsetes sõiduautode mootorites kasutatakse neid nüüd harva. Selle põhjuseks on asjaolu, et mõlema konfiguratsiooni korral on nukkvõlli ja ventiilide vaheline kaugus märkimisväärne, mistõttu on ventiilide käitamiseks vaja pikki tõstukeid ja abikomponente, nagu klapihoovad. Selle tulemuseks on mootori vähem sujuv töö ja ventiilirongi müra suurenemine. Mootori suurtel pööretel töötavad pikemad tõstukid dünaamiliste pingete tõttu halvasti; suurte koormuste korral võivad need painduda või deformeeruda, mis võib põhjustada tõsiseid probleeme, näiteks suutmatust ventiilide avamisel.
2. Nukkvõll (OHC)
Enamik kaasaegseid sõiduautode mootoreid kasutavad nukkvõlli konstruktsiooni. Nukkvõlli paigutamisega mootori kohale väheneb oluliselt nukkvõlli ja ventiilide vaheline kaugus, välistades vajaduse pikkade klapitõstukite järele ja lihtsustades klapirongi mehhanismi. See võimaldab mootori kompaktsemat konstruktsiooni. Ülemine nukkvõll juhib ventiile klappide või hüdrauliliste tõstukite kaudu, parandades jõuülekande efektiivsust ja vähendades töömüra. Siiski on puudusi: kuigi nukkvõlli ja ventiilide vaheline kaugus on lühenenud, suureneb nukkvõlli ja väntvõlli vaheline kaugus. Selle tulemusena muutub neid ühendav hammaskett või hammasrihm pikemaks, muutes ülekandemehhanismi põhja{5}}paigaldatud süsteemidega võrreldes keerukamaks.
Sõltuvalt ventiiliahelas olevate nukkvõllide arvust jaotatakse ülaosa nukkvõlli mootorid ühe ülanukkvõlli (SOHC) ja kahe ülaosa nukkvõlliga (DOHC) konfiguratsioonideks.
① Single Overhead Nukkvõll (SOHC): nii sisselaske- kui ka väljalaskeventiilid käitatakse ühe ülaltoodud nukkvõlli abil. Kuna sisselaske- ja väljalaskeklapid asuvad silindripeas erinevalt, võib see paigutus mõjutada klapi ajastuse täpsust.
② Dual Overhead Nukkvõll (DOHC): SOHC konstruktsioonist välja töötatud DOHC mootoritel on sisselaske- ja väljalaskeklappide jaoks eraldi nukkvõllid, millest igaüks juhib oma vastavat klapikomplekti. Kuna sisselaske- ja väljalaskeklappe saab juhtida iseseisvalt, saab klapi ajastust täpselt reguleerida. Rohkem kui kahe klapi silindri kohta või V-konfiguratsiooniga mootorite puhul lihtsustab kahe nukkvõlli kasutamine klapimehhanismi ja võimaldab klapi avamist ja sulgemist paremini juhtida.
Ülaosas asuvate nukkvõllide korral väheneb nukkvõlli ja ventiilide vaheline kaugus, võimaldades lühemaid ja kergemaid klapihoobasid{0}}või isegi kõrvaldada klapid otse nukkvõllilt. Lisaks suurendab sisselaske- ja väljalaske-nukkvõllide eraldamine ventiilide paigutuse paindlikkust. Süüteküünlad saab hõlpsasti paigutada kahe nukkvõlli vahele, ideaaljuhul põlemiskambri keskele. Need omadused muudavad topelt ülemise nukkvõlli eriti sobivaks suurel-pööretel mootoritele.
Nukkvõlli ja väntvõlli vahelise jõu edastamise levinumate meetodite hulka kuuluvad käigukast, kettajam ja hammasrihmaülekanne. Alumisel ja keskele{1}}monteeritud nukkvõllide puhul kasutatakse tavaliselt silindrilisi ajastusülekandeid, mis nõuavad liikumise väntvõllilt nukkvõllile edastamiseks tavaliselt ainult ühte hammasrataste paari. Kui käigu läbimõõt muutub liiga suureks, võib lisada täiendava tühikäigu. Sujuva haardumise tagamiseks ja müra vähendamiseks on hammasrattad üldiselt spiraalsed.
Kettülekannet kasutatakse tavaliselt ülaosa nukkvõllide ja väntvõlli vahel, kuigi selle töökindlus ja vastupidavus jäävad alla käigukasti. Viimastel aastatel on hammasrihmad oma madala mürataseme, suure töökindluse ja madalamate kulude tõttu üha enam asendanud suure kiirusega mootorite kette-. Mõnedes suure võimsusega-mootorites kasutatakse siiski kette. Hammasrihmad pakuvad selliseid eeliseid nagu vaikne töö, usaldusväärne jõudlus ja madal hind. Kahe ülaosa nukkvõlli konfiguratsioonides juhitakse väljalaske-nukkvõlli tavaliselt väntvõll hammasrihma või keti kaudu, sisselaske-nukkvõlli aga kas väljalaske-nukkvõlli metallkett või mõlemat nukkvõlli juhitakse otse väntvõllilt hammasrihmade või kettide kaudu.
Levinud nukkvõlli rikked
Tüüpilised nukkvõlli rikked hõlmavad ebatavalist kulumist, ebatavalist müra ja purunemist. Ebatavalise kulumise sümptomitele järgnevad sageli ebatavalised helid ja purunemised.
(1) Nukkvõll asub mootori määrimissüsteemi otsa lähedal, mille tulemuseks on vähem-kui-optimaalsed määrimistingimused. Vananevast õlipumbast põhjustatud ebapiisav õlirõhk, ummistunud õlikanalid, mis takistavad õli jõudmist nukkvõllile, või laagrikorgi poltide liigne pingutusmoment, mis piirab õli voolu nukkvõlli kliirensi, võivad kõik põhjustada ebanormaalset kulumist.
(2) Ebatavaline kulumine suurendab nukkvõlli ja laagrikorpuse vahelist kliirensit, põhjustades nukkvõlli pöörlemise ajal aksiaalset nihet ja tekitades müra. Lisaks põhjustab suurem kliirens juhtnuki ja hüdrauliliste tõstukite vahel lööke, kui nukk puutub tõstukiga kokku, tekitades kuuldavat müra.
(3) Tõsine nukkvõlli rike, näiteks purunemine, võib tekkida selliste tegurite tõttu, nagu purunenud või tugevalt kulunud hüdrotõstukid, tõsine määrdepuudus, nukkvõlli halb kvaliteet või katkised hammasrattad.
(4) Mõnel juhul on nukkvõlli kahjustused tingitud inimlikust eksimusest, eriti ebaõigest käsitsemisest mootori hoolduse ajal. Näiteks nukkvõlli laagrikatete jõuline löömine haamriga, nende kruvikeerajatega lahti kangutamine, laagrikorkide vale paigaldamine, et need ei oleks korralikult laagripesadega kohakuti, või laagrikaane poltide üle-pingutamine. Laagrikatete paigaldamisel pöörake tähelepanu suunanooltele ja korkide asendimärgistele ning kasutage pöördemomendivõtit, et pingutada poldid rangelt vastavalt määratud pöördemomendi väärtustele.
Näpunäide:Nukkvõlli paigaldamisel kontrollige alati hoolikalt nukkvõlli rihmaratta või ketiratta ajastusmärke. Mõnel mootoril puuduvad selged ajastusmärgid; tehnikud peaksid enne lahtivõtmist ära märkima väntvõlli ja nukkvõlli täpsed asukohad. Teised nõuavad ajastuse õigeks reguleerimiseks spetsiaalseid tööriistu.