Клапанний вузол

Рис.45. Елементи клапанного механізму: а-г — клапани, д-е — деталі кріплення тарілки пружини клапана; ж-л — сідла клапанів; 1 — пружинне стопорне кільце; 2 — сухарі; 3 — опорна тарілка; 4 — втулка; 5 — маслознімний ковпачок

Вимоги до клапанного вузла:

· забезпечення наповнення циліндра та його герметизація;

· мінімальна маса;

· достатня міцність та жорсткість;

· мала теплосприйнятливість поверхні головки клапана;

· ефективне тепловідведення;

· висока зносостійкість сполучень «клапан-втулка» та «клапан-сідло»;

· висока корозійна стійкість сполучення «клапан-сідло».

Клапанний вузол включає клапан, пружину, елементи кріплення клапана та пружини, напрямну втулку, сідло клапана (рис. 45).

Клапани забезпечують з’єднання циліндра з трубопроводами впускної та випускної систем у процесах газообміну та герметизацію камери згоряння у процесах стиску та розширення. Клапан складається з головки (тарілки) та стержня. Головки клапанів омиваються гарячими газами в камері згоряння, а головка і стержень випускних клапанів нагріваються додатково в періоди випуску, коли швидкість газів складає 400–700 м/с, а температури досягають 1200°С. Діаметр головки впускного клапана часто роблять більше, ніж випускного (рис. 2, 4, 10). Впускні клапани виготовляють із хромистої сталі, випускні клапани (чи їхні головки) — з жаростійкої сталі. У останньому випадку стержень виготовляють з сталі 40ХН та зварюють встик з головкою. Для збільшення довговічності та зносостійкості на фаску головки та торець стержня наносять сплави стеліт чи ніхром. Форма головки може бути плоскою, опуклою (у випускних клапанів — для кращого обтікання газів при випуску), увігнутою (рис. 45, а-г). Робоча поверхня головки клапана (фаска) звичайно має кут 45°, іноді цей кут дорівнює (у впускних клапанів) 30°. Фаску головки клапана ретельно обробляють і притирають до сідла.

Для кращого охолодження в деяких конструкціях (ЗіЛ, Mercedes-Benz) внутрішню порожнину випускних клапанів заповнюють на дві третини металевим натрієм (рис. 45, г). Натрій при нагріванні плавиться і при різкому закритті клапана переміщається у верхню частину порожнини, де віддає тепло охолодній рідині.

Пружини клапанів призначені для замикання кінематичного зв’язку системи «кулачок – клапан» при переміщенні останнього, а також для утримання клапана у закритому положенні у тактах стиску та розширення. Матеріалом є пружинна сталь. Існують пружини з постійним шагом, перемінним та конічні. Для підвищення надійності часто використовують дві пружини на клапан. Для запобігання попадання витків однієї у іншу вони повинні мати протилежні напрямки чи різні кути навивки. Під пружину встановлюють сталеву штамповану тарілку для збільшення довговічності опорної поверхні головки.

Напрямна втулка забезпечує поступове переміщення клапана та відведення теплоти від стержня. Для фіксації втулки виконують з проточкою під стопорне кільце, з заплечиками або з конічною зовнішньою поверхнею (рис. 45, а-г). Виготовляють втулки з чавунів, бронзи або металокераміки.

Клапан з пружиною кріпляться опорною тарілкою та двома розрізними сухарями з кутом конусу 10–15° (рис. 45, д). Для установки сухарів у верхній частині стержня клапана виконують виточки відповідної форми.

Маслознімний ковпачок або манжета (рис. 45, е) з бензостійкого гуму попереджають попадання масла до камери згоряння.

Сідло клапана (рис. 45, ж-л) призначено для підвищення довговічності зони контакту клапана з головкою циліндра. Виготовляють їх з жаростійкого чавуна.

Випускні клапани деяких двигунів при роботі примусово провертаються, що запобігає їхньому заїданню й обгорянню. Конструктивно механізм повороту може бути реалізованим як мимовільне провертання під дією вібрації ДВЗ при додаванні у конструкцію конічної втулки 4 (рис. 45, е). Площа її контакту з опорною тарілкою невелика, що забезпечує самопровертання клапана.

У деяких ДВЗ (ЗіЛ, Oldsmobile) встановлено механізм примусового провертання клапанів (рис. 46) у вигляді обойми з підпружиненими шариками у похилих канавках. За рахунок руху шариків у похилих канавках обертається обойма.

Рис. 46. Механізм повороту випускного клапана ЗіЛ-508

Дата добавления: 2014-10-15