Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана
Перейти к содержимому

Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана

  • автор:

8.Опорные тарелки

Опорные тарелки в ГРМ используются для крепления клапана. Между тарелкой и клапаном находится сухарики, и это соединение удерживается в замкнутом состоянии за счет предварительного сжатия пружины. Они плотно садятся в пазы между ними. Нижняя тарелка находится на головки блока цилиндров, на которую опирается пружина.

9.Пружины клапана

Клапанные пружины обеспечивают плотное прилегание клапанов к седлам и своевременное их закрытие после завершения действия кулачков рас­пределительного вала. Характеристику (жесткость) клапанных пружин подбирают из условий сохранения кинематической связи между деталями механизма газораспределения. Клапанные пружины изготовляются из стальной проволоки диаметром 4-6 мм, легированной марганцем и хромом.

Нижним концом пружина опирается на головку блока цилиндров через специальную опорную тарелку, а верхним концом соединяется двумя сухарями с клапаном через верхнюю тарелку. Для этой цели сухари на внутренней поверхности имеют выступы, которые входят в проточку клапана, а гладкая наружная поверхность сухарей выполнена в виде усеченного конуса.

Два сухаря установленные на клапан, образуют опорную коническую поверхность, которая сопрягается с опорной поверхностью проточки в верхней тарелке, и это соединение удерживается в замкнутом состоянии за счет предварительного сжатия пружины. Чтобы устранить возможность возникновения опасного для прочности пружин резонанса, на клапаны ставят по две пружины с навивкой витков в противоположные стороны или делают пружины с переменным шагом навивки.

10. Седла клапанов

Седла клапанов. Наиболее важным сопряжением, определяющим долговечность механизма газораспределения, является сопряжение седло — клапан, так как оно подвержено ударным нагрузкам при посадке клапана и значительным термическим перегрузкам. Седло клапана, с которым соприкасается уплотнительная фаска клапана, обрабатывают инструментом с углами заточки 15, 45 и 75 градусов таким образом, чтобы уплотнительный поясок седла имел угол 45 градусов и ширину около 2 мм. По своим размерам поясок должен подходить ближе к меньшему основанию конусной фаски клапана. Фаска клапана имеет меньший угол и соприкасается с седлом только узким пояском у своего большого основания, что обеспечивает хорошее уплотнение клапанного отверстия. Вставные седла изготовляются в виде отдельных колец из специального чугуна, легированной стали или металлокерамики.

11.Сухарики.

Для опоры сухари на внутренней поверхности имеют выступы, которые входят в проточку клапана, а наружная гладкая поверхность сухарей выполнена в виде усеченного конуса. Два сухаря, надетые на клапан, образуют опорную коническую поверхность, которая сопрягается с опорной поверхностью проточки в тарелке, и это соединение удерживается в замкнутом состоянии за счет предварительного сжатия пружины.

12.Зазоры клапанов

Плановую проверку и регулировку зазоров в клапанном механизме производят через каждые 20000 — 30000 км пробега (раз в 2 года), желательно на СТО.

Однако иногда самому водителю приходится производить эту операцию, и даже в дороге. Тепловой зазор предусмотрен между торцом стержня клапана и коромыслами.

Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана

Клапан с фаской под углом 45° при одинаковом подъеме имеет меньшие проходные сечения, чем клапан с фаской под углом 30°, однако обеспечивает лучшую центровку в седле и большую жесткость головки; поэтому фаску под углом 30° применяют главным образом для впускных клапанов форсированных двигателей. Фаску клапана шлифуют, а затем притирают к седлу. Нижний конец стержня может быть различной формы в зависимости от способа крепления клапанных пружин. Для уменьшения износа торец стержня закаливают или на него надевают защитный каленый колпачок.

Иногда для лучшего охлаждения в стержне выпускного клапана высверливают канал, который частично заполняется натрием. При нагреве натрий плавится и, испаряясь, отнимает тепло от головки клапана, передавая его через направляющую втулку стенкам головки цилиндров. С целью увеличения срока службы выпускного клапана производят жаростойкую наплавку слоем твердого сплава.

Пружина клапана закрепляется на конце стержня клапана чаще всего посредством двух конических сухариков, для которых на стержне сделана выточка. Применение дополнительной промежуточной детали в креплении опорной шайбы втулки сухариков позволяет клапану при работе поворачиваться от вибрации двигателя и усилия коромысла, что уменьшает износ клапана. Поворот возможен ввиду незначительного трения между торцами втулки и шайбы. Для устранения подсоса масла в цилиндр двигателя через зазор между стержнем клапана и втулкой на стержне клапана помещают колпачок из маслостойкой резины.

Рис. 1. Клапан и формы его головок
Рис. 2. Способы крепления клапанных пружин на клапане

Рис. 3. Выпускной клапан и механизм его вращения двигателя ЗИЛ -130: а — Механизм вращения клапана; б — выпускной клапан в сборе

Увеличение срока службы и равномерный износ выпускного клапана двигателя ЗИЛ -130 достигается вращением его при работе двигателя. Для этой цели выпускной клапан снабжен специальным механизмом, который состоит из неподвижного корпуса, установленного на площадке в головке блока и на направляющей втулке клапана, пяти шариков с возвратными пружинами, расположенными по дуге в наклонных углублениях в корпусе, конической дисковой пружины, свободно надетой на выступ корпуса, упорной шайбы, нагруженной клапанной пружиной, и замочного кольца, удерживающего весь механизм в сборе.

При закрытом клапане дисковая пружина внутренней кромкой лежит на заплечике корпуса, а на наружную ее кромку опирается упорная шайба; шарики под воздействием пружины свободно лежат в мелкой части канавок корпуса. По мере открытия клапана усилие клапанной пружины, воздействующей на упорную шайбу, возрастает настолько, что дисковая пружина распрямляется и становится плоской; между ее внутренней кромкой и заплечиком корпуса появляется зазор; при этом усилие клапанной пружины передается на шарики; они перекатываются по наклонному дну канавок, увлекая за собой дисковую пружину и упорную шайбу, а вместе с ними поворачивается на некоторый угол и выпускной клапан с клапанной пружиной. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается; дисковая пружина, прогибаясь, садится на заплечик корпуса, освобождает шарики и они под действием возвратных пружин занимают свое первоначальное положение, заклиниваясь между шайбой и наклонной’Поверхностью корпуса. Клапан при этом не вращается. Установлено, что за каждые сто оборотов коленчатого вала клапан поворачивается на один оборот.

Материалы, применяемые для изготовления клапанов, должны обладать повышенными механическими характеристиками, высокой устойчивостью против износа и коррозии.

Впускные клапаны, имеющие сравнительно невысокие температуры, изготовляют из хромистой, хромованадиевой или хромоникелевой сталей. Выпускные клапаны изготовляют из легированных жаростойких сталей.

Седло клапана у большинства двигателей выполнено непосредственно в головке цилиндров или блок-картере. Чтобы увеличить срок службы и облегчить ремонт, у некоторых двигателей седла клапанов изготовлены в виде вставных колец, которые запрессовываются в головку цилиндров или блок-картеров. Двигатели, головки которых выполнены из алюминиевых сплавов, имеют вставные седла для всех клапанов.

Клапанные седла изготавливают из серых перлитовых или отбеленных чу-гунов; такие седла хорошо противостоят ударной нагрузке и химическому воздействию газов.

Направляющие втулки клапанов обеспечивают точную посадку клапанов в седла. Они запрессовываются в головку цилиндров или блок-картер. Втулки изготовляют обычно из чугуна, реже из алюминиевой бронзы или металлокерамики.

Клапанные пружины служат для закрытия клапанов и плотной посадки их в седла, а также воспринимают инерционные усилия, возникающие при работе механизма газораспределения. Для предотвращения самопроизвольного отрыва закрытого выпускного клапана от седла при такте впуска пружине (при установке ее на место) сообщают предварительную затяжку. Сила пружины при полностью открытом клапане должна быть достаточной для удержания толкателя прижатым к кулачку распределительного вала, сохраняя этим установленную продолжительность открытия клапана.

В некоторых двигателях ( ЯМЭ -236, ЯМЭ -238 и др.) устанавливаются две пружины (одна в другой) с различным направлением их витков; этим предотвращается заклинивание витков внутренней пружины витками внешней. Установка двух пружин уменьшает общую их высоту, устраняет возможность возникновения опасного для прочности пружин резонанса и гарантирует большую надежность в работе, так как при поломке одной из пружин клапан будет удерживаться другой.

Рис. 4. Детали механизма газораспределения

Клапанная пружина одним концом упирается в тело блок-картера или головки цилиндров двигателя, другим — в шайбу, соединенную с концом стержня клапана.

Пружины клапанов изготовляют методом холодной навивки и обычно подвергают дробеструйному наклепу для повышения усталостной прочности. Для изготовления пружин используется проволока из высокоуглеродистой марганцовистой; кремнемарганцовистой и хро-моникелеванадиевой стали диаметром 3—5 мм.

Толкатели служат для передачи усилия от кулачков распределительного вала к стержням клапанов или штангами восприятия боковых усилий, возникающих при вращении кулачка.

Применяются следующие виды толкателей: качающиеся роликовые, роликовые, тарельчатые и цилиндрические. Качающиеся роликовые толкатели применяются преимущественно на дизельных двигателях. Толкатель представляет собой стальной качающийся рычажок, в отверстие которого запрессована бронзовая втулка. Ролик вращается на оси игольчатого подшипника. Сверху в толкатель запрессована стальная пята со сферической поверхностью, на которую опирается пустотелая штанга, передающая движение кромыслу.

Для более равномерного износа толкатель одновременно с прямолинейным движением совершает вращательное, которое (при плоской опорной поверхности толкателя) достигается смещением его оси относительно оси кулачка распределительного вала, а при сферической опорной поверхности — применением кулачков распределительного вала, имеющих небольшой наклон.

В случае нижнего расположения клапанов в торец толкателя ввернут регулировочный болт с контргайкой. Изменением положения этого болта по высоте можно регулировать зазор между клапаном и толкателем.

Кроме толкателя с регулировочным болтом, применяют толкатели с гидравлическим устройством, обеспечивающим автоматическое устранение зазоров и бесшумность работы клапанного механизма.

Направляющими толкателей чаще всего служат отверстия, расточенные непосредственно в блоке цилиндров. В некоторых случаях в эти отверстия запрессовывают направляющие втулки. Иногда эти направляющие привертываются болтами к блоку цилиндров. Толкатели изготовляют из легированных или углеродистых сталей, чугуна, а направляющие втулки также из чугуна.

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам при верхнем расположении клапанов. Они должны обладать достаточной продольной жесткостью и иметь минимальную массу. В большинстве случаев штанги изготовляют трубчатыми. С обоих концов штанги крепят (напрессовывают или приваривают) наконечники, один из которых (шаровой) опирается на сферическую поверхность толкателя, а другой (в виде сферической чашечки) упирается в шаровую головку регулировочного винта, ввертываемого в коромысло. Шарниры выполняют в форме шара, так как верхний конец штанги при движении описывает дугу с радиусом, равным плечу коромысла.

Материалом для штанги служит сталь или алюминиевый сплав. Наконечники изготовляют из стали, цементируют и закаливают, а их сферическую поверхность полируют.

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапану. Коромысло — это стальной двуплечий рычаг. На коротком его плече имеется отверстие с резьбой, в которое ввертывают винт, фиксируемый гайкой. На конце длинного плеча коромысла имеется утолщение (боек), контактирующее с клапаном. Поверхность бойка термически обрабатывают и шлифуют. В средней части коромысла имеется отверстие с запрессованной втулкой или в ряде случаев игольчатый подшипник. Коромысло устанавливают на пустотелых валиках, закрепленных в стойках. Стойки крепят к головке цилиндров шпильками с гайками. Продольное перемещение коромысел по валику предотвращается распорными пружинами. Внутренняя полость валиков коромысел используется как канал для подвода масла, смазывающего втулки коромысел и трущиеся поверхности регулировочных винтов, штанг и толкателей. Масло к указанным деталям поступает при совпадении отверстий в стенках валиков со сверлениями в коромыслах.

Коромысла изготовляют штамповкой из углеродистых или легированных сталей.

Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов. Вал имеет опорные шейки, впускные и выпускные кулачки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерню привода масляного насоса и распределителя зажигания. Спереди с помощью шпонки и болта на валу укреплена шестерня привода распределительного вала. Распределительный вал вращается в подшипниках, залитых антифрикционным сплавом и запрессованных в передней и задней стенках и перегородках блок-картера.

Количество кулачков на распределительном валу соответствует удвоенному числу цилиндров двигателя. Кулачки расположены на нем в определенном порядке под разными углами в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Между шестерней и передней опорной шейкой установлены распорное кольцо и упорный фланец, удерживающий вал от осевых смещений.

Фиксация вала в осевом направлении осуществляется специальными торцовыми ограничителями. У большинства двигателей осевые перемещения ограничиваются упорным фланцем, прикрепленным болтами к блок-картеру. Распорное кольцо, зажатое между ступицей шестерни и передней опорной шайбой, толще упорного фланца, что обеспечивает необходимый осевой зазор между торцом шейки и ступицей шестерни.

Распределительные валы изготовляют штамповкой или отливают из углеродистых и легированных сталей или из чугуна. Для увеличения износоустойчивости кулачки и шейки стальных валов подвергают цементации или поверхностной закалке токами высокой частоты, а чугунные — отбеливанию.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала посредством шестерен или бесшумной цепи. В первом случае ведущая шестерня укреплена на переднем конце коленчатого вала и находится в зацеплении с ведомой шестерней распределительного вала. При этом у четырехтактных двигателей шестерня коленчатого вала имеет вдвое меньшее число зубьев, чем шестерня распределительного вала, так как частота вращения распределительного вала должна быть в раза меньше частоты вращения коленчатого вала. У двухтактных двигателей эти шестерни имеют одинаковое число зубьев.

Для большей плавности хода и уменьшения шума шестерни изготовляют с косыми зубьями, причем шестерню коленчатого вала изготовляют стальной, а шестерню распределительного вала — текстолитовой или чугунной.

Количество распределительных шестерен зависит от расстояния между коленчатым и распределительным валами; если оно велико, то привод осуществляется через промежуточную шестерню.

Рис. 5. Распределительный вал и его привод

Рис. 6. Цепной привод распределительного вала двигателя «Москвич-412»: а — привод; б — натяжное устройство

При цепной передаче на концех коленчатого и распределительного валов закрепляют звездочки, соединенные гибкой бесшумной цепью. В последнее время все большее распространение получают передачи к верхнему распределительному валу наружными зубчатыми ремнями, изготовленными из синтетических невытягивающихся материалов.

Для согласования работы узлов и деталей механизма распределительные шестерни или звездочки при сборке должны устанавливаться так, чтобы метки А, нанесенные на них, находились друг против друга.

Рис. 7. Схемы декомпрессионных механизмов

Вдвигателе СМД -14 распределительные шестерни расположены в картере шестерен. Вращение от шестерен коленчатого вала передается промежуточной шестерне, которая свободно вращается на опорном пальце. На ступице шестерни напрессована прямозубая шестерня, которая приводит во вращение шестерню валика масляного насоса. Промежуточная шестерня находится в зацеплении с шестерней распределительного вала и шестерней привода топливного насоса и счетчика моточасов.

От шестерни распределительного вала приводится во вращение шестерня привода гидравлического насоса. Все шестерни (кроме шестерен привода масляного насоса) косо-зубые. Шестерни при сборке устанавливаются по имеющимся на Них меткам К, Р и Т.

Двигатель «Москвич-412» имеет цепной привод, состоящий из звездочки коленчатого вала, звездочки распределительного вала и роликовой цепи. Для натяжения цепи привод имеет натяжное устройство, состоящее из зубчатого ролика, расположенного на одном плече двуплечего рычага. Другое плечо этого рычага упирается в плунжер. Рычаг свободно сидит на оси, запрессованной в головку цилиндров. Под действием пружины плунжер через рычаг прижимает ролик к ведомой ветви цепи. Плунжер имеет продольный паз, в который входит сухарь, фиксирующий положение плунжера. Сухарь закреплен болтом. Для уменьшения вибрации ведущей ветви цепь имеет успокоитель из пластмассы.

Клапаны. Они предназначены для периодического открытия и закрытия впускных и выпускных отверстий в цилиндрах и надежного их уплотнения. Клапаны работают в тяжелых условиях, подвергаясь воздействию высоких температур, давлению газов, сил упругости пружин и сил инерции деталей механизма. Наиболее тяжелым периодом работы является выпуск отработавших газов, во время которого нагрев клапанов достигает 600—850 °С. Современные четырехтактные двигатели имеют в каждом цилиндре два клапана — один впускной и один выпускной.

Клапан состоит из стержня и головки, соединенных между собой переходом плавной формы, способствующим уменьшению сопротивления движению газов при открытом положении клапана. Головка клапана является частью поверхности камеры сгорания, а ее форма определяет прочность рабочей поверхности клапана, его жесткость, массу и обтекаемость. Головка может быть плоской (тарельчатой), выпуклой и тюльпанообразной. Плоский клапан применяется только в карбюраторных двигателях, тюльпанообразный — в качестве впускных клапанов двигателя повышенной мощности с верхним расположением клапанов, выпуклый — для выпускных клапанов дизелей.

Рис. 9. Диаграмма газораспределения

Головка клапана имеет рабочую поверхность, предназначенную для закрытия впускных или выпускных отверстий. Для плотного прилегания головки клапана его рабочая поверхность делается конической. Угол рабочей фаски клапанов обычно делается равным 45°, в ряде двигателей ( ЗИЛ ) у впускных клапанов он составляет 30°.

Стержень клапана имеет цилиндрическую форму и служит для направления движения клапана. Диаметр стержня зависит 0т величины передаваемых нагрузок, а длина — от расположения клапана. На конце степжня клапана крепится тарелка пружины.

Для лучшего охлаждения головки выпускных клапанов иногда стержень изготавливается полым. Внутренняя полость такого стержня заполняется на 50—60% металлическим натрием, который при работе двигателя расплавляется и интенсивно отводит тепло от головки. Для увеличения срока службы выпускные клапаны в некоторых двигателях ( ЗИЛ -130 и др.) поворачиваются специальным механизмом.

Механизм состоит из неподвижного корпуса, установленного в специальном гнезде головки блока цилиндров, пяти шариков и их возвратных пружин, расположенных в наклонных углублениях корпуса, выполненных по дуге; конической дисковой пружины; упорной шайбы, на которую действует клапанная пружина, и замочного кольца. Упорная шайба и дисковая пружина надеты на выступ корпуса с зазором.

Механизм работает следующим образом. При закрытом клапане усилие пружины через упорную шайбу, закрепленную замочным кольцом, передается на наружную кромку пружины, опирающейся внутренней кромкой в заплечик корпуса. Во время открытия клапана усилие клапанной пружины увеличивается; под действием возросшего усилия дисковая пружина распрямляется, между внутренней кромкой пружины и заплечиком корпуса появляется зазор. Усилие пружины начинает передаваться на шарики. Шарики, перекатываясь по углублениям, поворачивают дисковую пружину и упорную шайбу, а вместе с ними клапанную пружину и клапан относительно его первоначального положения. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается, прогиб дисковой пружины возрастает, она упирается в заплечик корпуса, освобождая шарики, которые под действием пружин возвращаются в исходное положение, подготавливая механизм к новому повороту. Клапан, совершая одновременно возвратно-поступательное и вращательное движение, препятствует образованию нагара на его рабочей поверхности и улучшает условие трения стержня клапана в отверстии направляющей втулки. Частота вращения выпускного клапана около 30 об/мин (при 3200 об/мин коленчатого вала).

Рис. 10. Клапан

Рис. 11. Механизм вращения выпускного клапана

Клапаны могут изготовляться штамповкой на горизонтально-ковочных машинах или свариваться с помощью стыковой сварки при изготовлении головок и стержней из различных материалов. В этом случае головки выпускных клапанов изготовляют из крем-нехромистых, кремнехромоникелевых и других высоколегированных жаро- и коррозионностойких сталей 40X9, 17Х18Н9, а стержни — из сталей повышенной износостойкости. Для повышения износостойкости выпускных клапанов на уплотнительные фаски наплавляют слой твердого сплава толщиной до 2 мм. Выпускные клапаны изготовляются из хромистой или хромоникелевой стали.

Клапанные гнезда (седла клапанов) предназначены для удлинения срока службы опорной поверхности, на которую садится клапан (блок-картера при нижнем расположении клапанов или головки блока цилиндров при верхнем расположении клапанов). Для выпускных клапанов обычно седла делают вставными в виде круглых фасонных колец. Седла изготовляются из жаростойких чугунов, легированных сталей, металлокерамики, алюминиевой бронзы.

Направляющие втулки служат для устранения перекосов клапана при посадке на гнездо и для отвода тепла от клапанов. Втулки всегда делаются вставными, что упрощает ремонт. Осевое перемещение втулок ограничивается опорными поясками или упругими кольцами. Втулки изготовляются из бронзы, перлитного чугуна или металлокерамических сплавов.

Клапанные пружины должны обеспечивать достаточное прижатие клапана к седлу, воспринимать инерционные нагрузки, возникающие при движении деталей механизма газораспределения. Наиболее распространены винтовые пружины с постоянным или переменным шагом витка. Переменный шаг витка предотвращает возникновение резонансных колебаний. В некоторых двигателях ( КДМ -100, ЯМЗ -236) на каждый клапан устанавливаются две пружины (одна внутри другой) с разным направлением навивки. Это позволяет уменьшить длину клапана, предотвращает явление резонанса и повышает надежность работы механизма газораспределения. Пружины изготовляются преимущественно из высокоуглеродистых марганцовистых, кремнемарганцовистых и хромоникелеванадиевых сталей.

Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачков вала к стержням клапанов или штангам и восприятия боковых усилий, возникающих при вращении кулачка. Толкатели бывают тарельчатые, цилиндрические, роликовые и гидравлические.

Тарельчатые толкатели получили распространение на двигателях с нижним расположением клапанов. Трущаяся поверхность толкателя в месте соприкосновения с кулачком распределительного вала имеет сферическую форму, что уменьшает трение. В торец толкателя ввернут регулировочный болт с контргайкой. Изменением положения болта по высоте меняется зазор между клапаном и толкателем. Для более равномерного износа тарелки толкателя его ось смещают относительно оси кулачка (при плоской опорной поверхности толкателя) или кулачок делается коническим (при сферической опорной поверхности толкателя). При этом толкатель одновременно совершает поступательное и вращательное движения.

Рис. 12. Тарельчатый (а) и цилиндрический (б) толкатели

Цилиндрические толкатели применяют на двигателях с верхним расположением клапанов. Внутри пустотелого цилиндрического толкателя, опирающегося на кулачок вала, размещена штанга. Слив масла из внутренней полости толкателя производится через отверстие.

Роликовые толкатели применяют для уменьшения износа трущихся поверхностей и потерь на трение в механизме газораспределения. Однако значительная масса, большой износ оси ролика и сложность изготовления роликовых толкателей ограничивают их применение.

Рис. 13. Распределительный вал

Гидравлические толкатели применяются в быстроходных двигателях легковых автомобилей.

Толкатели изготовляются из легированных сталей. В некоторых двигателях толкатели делают из отбеливающих чугунов.

Штанги и коромысла являются кинематическими элементами механизма газораспределения при верхнем расположении клапанов. Штанга передает усилие от толкателя к коромыслу. Штанги бывают сплошные и трубчатые; изготовляются из стали или дюралюминия. Коромысло служит для передачи усилия от штанги к стержню клапана и представляет собой двуплечий рычаг, один конец которого соединяется со штангой, а второй опирается на стержень клапана. Ось коромысла обычно неподвижна, а коромысло вращается на оси на втулке или на игольчатых подшипниках. Коромысла, как правило, имеют плечи разной длины. Плечо, обращенное к клапану, всегда бывает в полтора-два раза больше плеча со стороны штанги. Благодаря этому удается обеспечить необходимую высоту подъема клапанов при значительно меньших перемещениях толкателей и штанг, т. е. снизить величину их ускорения и сил инерции. Коромысла отливают из чугуна и стали методом точного литья или штампуют из стали марки 45.

Распределительный вал служит для управления движением клапанов. Вал имеет опорные, шейки, впускные и выпускные кулачки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерню привода масляного насоса и распределителя зажигания. Размещение кулачков определяется расположением клапанов, заданными фазами газораспределения и порядком работы двигателя. Распределительный вал устанавливается в подшипниках блок-картера или в специальном корпусе на головке блока цилиндров (при верхнем расположении вала). Число подшипников распределительного вала обычно равно числу подшипников коленчатого вала. Подшипниками опорных шеек являются чугунные или бронзовые втулки, тонкостенные сталебаббитовые втулки или втулки из биметаллической ленты. Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала с помощью зубчатой или цепной передачи.

От осевого перемещения распределительный вал удерживается обычно упорным фланцем. На характер работы механизма газораспределения во многом влияет профиль кулачка, обычно выполняемый выпуклым, что обеспечивает наилучшее наполнение цилиндров при небольших инерционных силах.

Рис. 14. Передачи, применяемые для привода распределительного вала

Распределительный вал изготовляется из углеродистых или легированных сталей, а также из специального чугуна. Кулачки и шейки стальных распределительных валов подвергаются цементации с последующей закалкой или поверхностной закалке, а чугунных—отбеливанию.

Клапан состоит из тарелки и стержня. Переход от тарелки к стержню сделан плавным, что обеспечивает клапану необходимую прочность и улучшает отвод тепла от тарелки.

Конусный поясок (фаска) тарелки клапана предназначен для плотного закрытия седла в головке цилиндров. У большинства двигателей фаски впускных и выпускных клапанов сняты под углом 45°. Плотность прилегания фасок клапана и седла достигается шлифовкой и дополнительной притиркой их друг к другу.

Стержень клапана шлифованный. В верхней его части сделана цилиндрическая выточка, в которую входит выступ разрезанного на две половины конического кольца (сухарика), крепящего опорную шайбу на стержне клапана. Под выточкой на стержне клапана расположена вторая цилиндрическая выточка, в которую вставлено пружинное кольцо. Оно предотвращает падение клапана в цилиндр в случае его обрыва.

У клапанов некоторых двигателей на тарелке сделаны прорезь или сверления для соединения со шпинделем притирочного устройства.

В двигателях АМ-01, АМ-41, ЯМЗ , ГАЗ -21А и ГАЗ -53 пружина клапана размещена между нижней опорной шайбой и тарелкой. Клапан соединен с тарелкой при помощи втулки и сухариков. Втулка опирается на тарелку только торцом, поэтому трение между ними мало, и клапан под воздействием коромысла и вибрации пружины может проворачиваться. Последнее увеличивает срок службы седла, фаски, стержня и втулки клапана.

У двигателей ГАЗ -21А и ГАЗ -53 для уменьшения проникновения (просасывания) масла через зазор между стержнем впускного клапана и его втулкой в цилиндр на стержень клапана под тарелкой надет маслоотражательный колпачок из маслоупорной резины.

Рис. 15. Клапан, пружина и детали ее крепления механизма газораспределения: а —двигателя СМД -14; б — двигателя ГАЗ -53; 1—фаска тарелки клапана; 2, 4 — цилиндрические выточки на стержне клапана; 3 — выступ на сухарике; 5 — верхняя опорная шайба (тарелка) пружины клапана; 6 — сухарики; 7 — пружинное кольцо; 8 — стержень клапана; 9 — тарелка клапана; 10— пружина; 11— направляющая втулка; 12 — нижняя опорная шайба пружины клапана; 13 — маслоотражательный колпачок; 14 — втулка тарелки; 15 — вставное кольцо

Рис. 16. Выпускной клапан в сборе механизма газораспределения двигателя ЗИЛ -130 и схема поворота клапана: а — выпускной клапан в сборе; б — детали механизма поворота; в — начальное положение механизма поворота; г — положение механизма поворота при открытии клапана; д — положение механизма поворота в конце открытия клапана: 1 — выпускной клапан; 2 — неподвижный корпус; 3 — шарик; 4 —упорная шайба; 5 — замочное кольцо; б — пружина клапана; 7 — тарелка; 8 — сухарь; 9 — дисковая пружина; 10 — возвратная пружина; 11— полость в стержне клапана; 12— натрий; 13 — слой из жаростойкого сплава; 14 — заглушка; 15 — седло клапана

Во время работы двигателя температура впускных клапанов достигает 570—670 °К, а выпускных— 1070—1170 °К. Более низкая температура впускных клапанов объясняется тем, что при такте впуска они охлаждаются горючей смесью или воздухом.

Клапаны изготовляют из легированной жаростойкой стали, которая сохраняет свои механические качества при высокой температуре, хорошо сопротивляется коррозии и износу от трения. Для впускных клапанов применяют хромоникелевые и хромокремнистые стали, а для выпускных — высокохромистые и хромоникельмарганцовистые.

С целью уменьшения износа на фаску выпускного клапана у двигателей ГАЗ -53 и ЗИЛ -130 наплавляют слой из жаростойкого сплава, а торцы стержней впускных и выпускных клапанов всех двигателей закаливают.

У выпускных клапанов двигателей ГАЗ -53 и ЗИЛ -130 применено натриевое охлаждение. Стержни этих клапанов имеют полость, которую при изготовлении клапана заполняют на 50—60% натрием, а затем к тарелке приваривают заглушку. Натрий во время работы двигателя плавится (температура его плавления 97 °С). Находясь в жидком состоянии, натрий при движении клапана перемещается внутри полости И и интенсивно переносит тепло от тарелки клапана к его стержню и втулке.

Выпускной клапан двигателя ЗИЛ -130 для повышения срока службы принудительно поворачивается во время работы двигателя специальным механизмом, состоящим из неподвижного корпуса, в котором по окружности расположены пять наклонных углублений, пяти шариков и их возвратных пружин, дисковой пружины, упорной шайбы, на которую давит пружина клапана, замочного кольца.

Шайба и пружина надеты с зазором на корпус, установленный в гнездо головки цилиндров. Пружина клапана одним концом опирается на тарелку, а другим — на шайбу.

При закрытом клапане усилие пружины через шайбу передается на наружную кромку дисковой пружины, которая с противоположной стороны внутренней кромкой опирается на выступ корпуса. Когда клапан открывается, пружина сжимается. Под действием ее возросшего усилия дисковая пружина, опираясь на шарики, выпрямляется и поворачивается на небольшой угол вокруг шариков. Между внутренней кромкой дисковой пружины и выступом корпуса появляется зазор. Под действием усилия пружин шарики, преодолевая сопротивление возвратных пружин, катятся по наклонным плоскостям углублений корпуса и поворачивают дисковую пружину, шайбу и с ними пружину и клапан на некоторый угол.

При закрытии клапана усилие пружины уменьшается и дисковая пружина возвращается в первоначальное положение. При этом уменьшается нажим на шарики и возвратные пружины возвращают их в исходное положение.

Для лучшего наполнения цилиндра у некоторых двигателей (Д-50, СМД -14, Д-108, АМ-41, АМ-01, ГАЗ -21А, ГАЗ -52-01, ГАЗ -53 и ЗИЛ -130) диаметр тарелки впускного клапана сделан несколько большим, чем у выпускного клапана.

Седла впускных и выпускных клапанов у многих двигателей (Д-21, Д-37М, ГАЗ -21А, ГАЗ -53, ЗИЛ -130) сделаны во вставных кольцах из жаростойкого чугуна, запрессованных в головку цилиндров. Обычно эти головки отлиты из алюминиевого сплава. У двигателей ГАЗ -52-01, АМ-01, АМ-41 и ЯМЗ вставные кольца из жаростойкого чугуна сделаны только для выпускных клапанов, причем у двигателей ГАЗ -52-01 они запрессованы в блок-картер. Вставные кольца увеличивают срок службы и облегчают ремонт головки цилиндра или блок-картера.

Направляющая втулка обеспечивает строго направленное движение клапана и посадку его в седло без перекоса. Она запрессовывается в головку цилиндров или в блок-картер. Направляющие втулки изготовляют из чугуна (Д-50, СМД -14, Д-108, ЗИЛ -130) или металлокерамики ( ГАЗ -21А, ГАЗ -52-01, АМ-41, АМ-01 и ЯМЗ ), подвергнутой прессованию, спеканию и пропитке маслом. Металлокерамические втулки обладают высокими антифрикционными качествами.

Пружина создает усилие, необходимое для закрытия клапана и плотной посадки его в седло.

Обладая достаточной упругостью, пружина не допускает отрыва клапана и толкателя от кулачка распределительного вала, сохраняя этим установленную продолжительность открытия клапана.

Пружины изготовляют из стальной проволоки, обычно они бывают витые, цилиндрические. Они могут иметь постоянный (Д-50) или переменный шаг витков ( ГАЗ -52-01, ЗИЛ -130). Пружины с переменным шагом во время работы вибрируют меньше, и поломки их по этой причине наблюдаются редко.

При сборке конец пружины с большим шагом навивки должен располагаться у тарелки клапана.

Во многих двигателях на каждый клапан установлена одна пружина, а в двигателях Д-50, СМД -14, Д-108 и ЯМЗ на каждый клапан установлено две пружины. Чтобы витки внутренней и наружной пружин не заклинивались, они навиты в разные стороны. Наличие двух пружин уменьшает размеры и облегчает условия их работы, вместе с тем повышается надежность: при поломке одной пружины клапан будет удерживаться другой.

Рис. 17. Толкатели: а — качающийся роликовый; б — грибообразный с плоской опорной поверхностью; в — цилиндрический со сферической опорной поверхностью; г — грибообразный толкатель со сферической опорной поверхностью; 1 — пята; 2 — втулка толкателя; 3 — ролик; 4 — игольчатый, подшипник; 5 — ось ролика

У двигателя ГАЗ -52-01 пружина одним концом упирается в тело блок-картера, а другим — в опорную шайбу, соединенную с концом стержня клапана сухариками.

Детали передачи механизма газораспределения обеспечивают передачу движения от распределительного вала к клапанам.

К этим деталям при подвесных клапанах относятся толкатель, штанга, коромысло с регулировочным винтом, ось коромысел со стойкой и пружинами, а при боковых — толкатель с регулировочным болтом.

Толкатель служит для передачи движения от кулачка распределительного вала к клапану или штанге. Толкатели изготовляются из чугуна или стали. Их рабочие поверхности шлифуются и термически обрабатываются. Для уменьшения веса толкатели часто делают пустотелыми.

Рис. 18. Детали механизма газораспределения: а — двигателя Д-108; б —двигателя ЗИЛ -130; 1 — опорная шейка распределительного вала; 2 — толкатель; 3 — валик декомпрессионного механизма; 4 — штанга декомпрессионного механизма; 5 — штанга толкателя; 6— регулировочный наконечник штанги декомпрессионного механизма; 7 — регулировочный винт; 8 — коромысло; 9 — втулка коромысла; 10 — сухарики; 11— опорная шайба; 12— наружная пружина клапана; 13 — внутренняя пружина клапана; 14 — направляющая втулка клапана; 15 — впускной клапан; 16 — распорные пружины; 17 — ось коромысел; 18 — стойка оси коромысел; 19 — выпускной клапан; 20 — дистанционное кольцо; 21 — упорная плита; 22 — шестерня; 23 — упорный бронзовый диск; 24 — гайка; 25 — валик привода датчика ограничителя оборотов; 26 — упорный фланец; 27 — распорное кольцо; 28 — эксцентрик привода штанги топливного насоса; 29 — кулачок толкателя выпускного клапана; 30— кулачок толкателя впускного клапана; 31 — втулка (подшипник) опорной шейки распределительного вала; 32 — механизм поворота выпускного клапана; 33 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя системы зажигания

Толкатели перемещаются в направляющих втулках из антифрикционного чугуна (Д-37М) или непосредственно в отверстиях блок-картера (например, СМД -14, ГАЗ -21А, ГАЗ -53, ЗИЛ -130).

В двигателях применяются толкатели следующих видов: качающиеся роликовые, грибообразные и цилиндрические. В двигателях АМ-01, АМ-41 и ЯМЗ установлены качающиеся на специальной оси роликовые толкатели. В отверстие толкателя запрессована бронзовая втулка. Ролик вращается на игольчатом подшипнике. С целью повышения долговечности толкателя в месте соприкосновения со штангой в него запрессована термически обработанная стальная пята со сферической поверхностью.

Нижняя часть грибообразного толкателя выполняется в виде тарелки, которая имеет плоскую (Д-37М, СМД -14, Д-108) или сферическую ( ГАЗ -52-01) опорную поверхность. У цилиндрического толкателя ( ЗИЛ -130 и ГАЗ -53) опорная поверхность тоже сферическая.

Для более равномерного износа опорной и направляющей (цилиндрической) поверхностей толкатель одновременно с прямолинейным движением совершает вращательное — вокруг своей оси. Вращательное движение толкателя при его плоской опорной поверхности достигается смещением оси толкателя относительно оси кулачка распределительного вала на 1,5 мм, а при сферической опорной поверхности — применением кулачков распределительного вала, имеющих небольшую конусность.

На рабочую поверхность цилиндрических стальных толкателей двигателей ГАЗ -21А, ГАЗ -53 и ЗИЛ -130, соприкасающуюся с кулачком распределительного вала, наплавляют отбеленный чугун.

У двигателей автомобилей ЗИЛ -111Г цилиндрические толкатели имеют гидравлическое устройство, автоматически обеспечивающее работу без зазора в клапанном механизме.

Штанга представляет собой цельный стальной ( СМД -14 и ЗИЛ -130), цельный из алюминиевого сплава (Д-37М, ГАЗ -21 А и ГАЗ -53) или пустотелый стальной (АМ-41, АМ-01 и ЯМЗ ) стержень. Штанги из алюминиевого сплава и пустотелые стальные на концах имеют стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Нижний наконечник штанги — шаровой. Он опирается на сферическую поверхность выемки толкателя. Верхний наконечник штанги имеет углубление со сферической поверхностью, на которую опирается головка регулировочного винта 7.

Коромысло — это стальной двуплечий рычаг с плечами различной длины. На коротком плече имеется отверстие с резьбой. В это отверстие ввертывается винт, с помощью которого регулируется зазор между утолщением (бойком) на конце длинного плеча коромысла и стержнем клапана. Рабочая поверхность бойка шлифуется и термически обрабатывается.

В средней части коромысла имеется отверстие с запрессованной втулкой. Это отверстие необходимо для того, чтобы установить коромысло на оси.

Стальные оси, на которых размещены коромысла, закреплены в стойках, установленных на верхней плоскости головки цилиндров. Стойки крепятся к головке цилиндров шпильками. Продольное перемещение по валику коромысел предотвращается распорными пружинами.

Оси коромысел обычно пустотелые, их внутренняя полость используется как канал для подвода масла, смазывающего втулки коромысел и трущиеся поверхности наконечников штанг, головок регулировочных винтов и направляющих стаканов. Чтобы масло не вытекало из осей коромысел, наружные концы их закрыты заглушками, а внутренние соединены трубкой, снабженной уплотнительным устройством.

Для предохранения от повреждений и загрязнения детали механизма газораспределения, размещенные на головке цилиндров, закрыты стальными штампованными или литыми алюминиевыми колпаками.

Между нижней плоскостью колпака и головкой цилиндров, а также между верхней плоскостью колпака и его крышкой установлены специальные прокладки.

Распределительный вал при помощи кулачков, расположенных на нем, управляет движением клапанов. Каждый кулачок управляет только одним клапаном — впускным или выпускным. Кулачки изготовлены заодно с валом и располагаются на нем в определенном порядке под разными углами в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Профиль кулачков должен соответствовать принятым фазам газораспределения и обеспечивать плавное перемещение клапана при достаточно быстром его открытии и закрытии.

Рис. 19. Выпуклый симметричный профиль кулачка

Широко распространен выпуклый симметричный, который может применяться при любом типе толкателя.

Распределительные валы изготовляют из стали или модифицированного чугуна. Опорные шейки, эксцентрики и кулачки распределительного вала термически обрабатываются и шлифуются.

Распределительные валы вращаются в подшипниках скольжения, установленных в стенках и перегородках блок-картера (нижнее расположение) или в поперечных перегородках головки цилиндров (верхнее расположение). В качестве подшипников скольжения используются втулки из антифрикционного чугуна (Д-37М, Д-50), стальные втулки, залитые баббитом СОС 6-6 ( ГАЗ -52-01, ГАЗ -53 и ЗИЛ -130).

Для облегчения обработки отверстий под подшипники и упрощения установки вала при сборке у многих двигателей опорные шейки и их втулки имеют последовательно уменьшающиеся диаметры.

У распределительного вала двигателя Д-50 просверлен осевой канал, а в опорных шейках — радиальные отверстия, по которым к шейкам подводится смазка.

На распределительных валах некоторых автомобильных двигателей имеются изготовленные заодно с валом эксцентрик привода бензинового насоса и шестерня привода масляного насоса.

На переднем конце распределительного вала устанавливают шестерню привода распределительного вала.

Осевые перемещения распределительного вала во втулках ограничиваются в пределах 0,08—0,25 мм. В двигателях СМД -14 осевые перемещения распределительного вала ограничиваются с одной стороны втулкой, в которую упирается бурт на передней шейке распределительного вала, а с другой стороны — винтом, в который упирается подпятник, запрессованный в торец вала. Винт ввернут в переднюю крышку картера шестерен и стопорится контргайкой.

Рис. 19. Распределительный вал шестицилиндрового двигателя ГАЗ -52-01: 1 — носок; 2 — первая опорная шейка; 3 — эксцентрик привода бензинового насоса; 4 – вторая опорная шейка; 5 — шестерня привода масляного насоса; 6 — третья опорная шейка; 7 — впускной кулачок; 8 — выпускной кулачок; 9 — четвертая опорная шейка

Рис. 20. Устройство, ограничивающее осевое перемещение распределительного вала: а — двигателя СМД -14; б — двигателя ГАЗ -52-01; 1— передняя втулка распределительного вала; 2— распределительный вал; 3 — упорный бурт распределительного вала; 4 — фланец; 5, 13 — болты; 5 — подпятник упорного винта; 7 — упорный винт; 8 — контргайка; 9 — крышка картера шестерен; 10— установочный штифт; 11— шестерня распределительного вала; 12 — упорная шайба; 14 — распорное кольцо; 15 — опорная шейка распределительного вала; 16 — блок-картер; 17 — ступица распределительной шестерни

Сферическая поверхность упорного винта и торец подпятника закалены и прошлифованы. Между ними устанавливается зазор 0,5 мм.

В двигателях ЗИЛ -130, ГАЗ -53 и ГАЗ -52-01 для ограничения перемещения распределительного вала служит упорная стальная шайба, прикрепленная болтами к передней стенке блок-картера. Эта шайба помещена между торцом опорной шейки распределительного вала и торцом ступицы распределительной шестерни. Толщина шайбы меньше толщины распорного кольца. Разница в толщине этих двух деталей обеспечивает необходимый зазор.

У всех отечественных автотракторных двигателей привод распределительного вала шестеренчатый, за исключением двигателей ЗИЛ -111 и 412, у которых распределительный вал приводится во вращение цепью.

Распределительные шестерни передают вращение от коленчатого вала к распределительному. Они располагаются в передней части двигателя, обычно в специальном картере, который закрывается крышкой.

Количество распределительных шестерен зависит от того, сколько механизмов двигателя должен приводить в движение коленчатый вал и насколько близко от распределительного вала он расположен. У двигателей ГАЗ -21А, ГАЗ -52-01 и ЗИЛ -130 шестерни коленчатого и распределительного валов входят непосредственно в зацепление. А у двигателей Д-37М, СМД -14, АМ-01, АМ-41 и Д-50 шестерня коленчатого вала соединяется с шестерней распределительного вала через промежуточную шестерню.

К распределительным шестерням относят также шестерни, приводящие в движение другие механизмы двигателя: топливный насос, масляные насосы двигателя и гидроусилителя рулевого управления. Для лучшей плавности хода и уменьшения шума распределительные шестерни делают с косыми зубьями.

В качестве материала для распределительных шестерен применяют сталь, чугун и пластмассу. Так, в двигателях ГАЗ -21А, ГАЗ -52-01, ГАЗ -53 и 408 ведомая шестерня на распределительном валу — текстолитовая (пластмассовая). В других двигателях распределительные шестерни сделаны из металла. Применение разных материалов для ведущей и ведомой распределительных шестерен способствует уменьшению шума при их работе,

Распределительные шестерни (кроме промежуточных) крепятся на своих валах шпонками или болтами в строго определенных положениях. Соединение зубьев шестерен при сборке двигателя осуществляется по меткам, имеющимся на шестернях, а иногда и на картере шестерен. Такая установка шестерен обеспечивает согласованное вращение коленчатого и распределительного валов и вала привода топливного насоса (у дизеля). Обозначение меток и их взаимное расположение у различных двигателей неодинаково.

В двигателях СМД -14 и Д-50 промежуточные шестерни вращаются на неподвижных стальных осях (пальцах), которые запрессованы в переднюю стенку блок-картера.

У двигателя 412 от звездочки вращение передается звездочке распределительного вала двухрядной роликовой цепью. Для натяжения цепи привод имеет специальное устройство, состоящее из зубчатого ролика, расположенного на одном плече двуплечего рычага. Другое плечо этого рычага упирается в пробку. Рычаг свободно сидит на оси, запрессованной в головку цилиндров. Под действием пружины плунжер через рычаг прижимает ролик к ведомой ветви цепи. Плунжер имеет продольный паз, в который входит сухарь, фиксирующий положение плунжера. Сухарь закрепляется болтом. Для уменьшения вибрации ведущей ветви цепи имеется успокоитель из пластмассы.

Рис. 21. Расположение шестерен распределения двигателя ГАЗ -21А: 1 — шестерня коленчатого вала; 2 — шестерня распределительного вала

Клапанные пружины

В данной статье мы попытаемся рассмотреть основные характеристики клапанных пружин, а именно их размеры, рекомендации по выбору, меры предосторожности при эксплуатации и так далее. Можно сказать, статья представляет собой обзор технологии применения клапанных пружин.

УСТАНОВОЧНАЯ ВЫСОТА, УСИЛИЕ НАЖАТИЯ ПРИ ПОЛНОМ ОТКРЫТИИ КЛАПАНА И ВЫСОТА СОПРИКОСНОВЕНИЯ ВИТКОВ

В данной статье мы попытаемся рассмотреть основные характеристики клапанных пружин, а именно их размеры, рекомендации по выбору, меры предосторожности при эксплуатации и так далее. Можно сказать, статья представляет собой обзор технологии применения клапанных пружин.

Установочная высота пружины клапана измеряется как расстояние от основания тарелки пружины клапана (в точке контакта верхней части наружной пружины с тарелкой) до опорной шайбы в головке цилиндра при закрытом клапане.

Установочная высота влияет на усилие нажатия пружины и является определяющим фактором для усилия прижатия клапана. В спецификациях на распределительный вал указывается рекомендуемое значение установочной высоты пружины для данного вида вала, а также рекомендованные к использованию производителем вала пружины. Например, если в спецификации указано, что клапанная пружина под определенным номером детали должна быть установлена с усилием 105 фунтов при высоте в 1,700 дюйма, это означает, что при установочной высоте данной пружины в 1,700 дюйма усилие нажатия составит 105 фунтов, когда клапан закрыт. Не следует полагаться на достоверность указанных данных. Всегда проверяйте значения при помощи стационарного устройства для испытания клапанных пружин.

Изменение установочной высоты приводит к изменению усилия нажатия пружины. Если вам требуется уменьшить установочную высоту, можно разместить прокладку (нужной толщины) под пружину или использовать тарелку пружины клапана иной конструкции с более плоской чашкой (использование тарелки пружины клапана с более глубокой чашкой увеличивает установочную высоту). Можно также использовать сухари клапана, предназначенные для регулировки положения тарелки пружины клапана по высоте. С уменьшением значения установочной высоты увеличивается усилие нажатия пружины. Это также приводит к сокращению хода пружины до соприкосновения витков. При увеличении установочной высоты усилие нажатия пружины снижается, но увеличивается ход пружины до соприкосновения витков.

Для клапанных пружин необходимо обеспечить достаточную длину хода (от установочной высоты при закрытом клапане до предела безопасности перед соприкосновением витков), соответствующую подъему клапана, определяемому рабочей высотой кулачка распредвала и соотношением плеч коромысла клапана. Предел безопасности (полный ход до соприкосновения витков) должен составлять не менее 0,060 дюйма.

Давление клапанной пружины при полном открытии клапана — это давление (в фунтах на кв. дюйм), воздействующее на тарелку пружины клапана при максимальном подъеме клапана. Давление должно быть достаточным для управления ускорением толкателя клапана при набегании кулачка распределительного вала и замедлением при спуске с кулачка (при смене хода клапана с открытия на закрытие). Если пружиной не обеспечивается достаточное давление, толкатель может «перескочить» кулачок распределительного вала (неполное закрытие клапанов), в результате чего толкатель перемещается на сторону кулачка закрытия клапана, что может привести к снижению срока службы кулачка распределительного вала и толкателя.

Усилие нажатия клапанной пружины при полном открытии клапана представляет собой функцию жесткости пружины, эффективного подъема клапана и усилия прижатия клапана. Превышение усилия нажатия при полном открытии пружины приводит к нагрузке на стержень толкателя и, как следствие, запаздыванию клапана. Для менее тяжелых клапанов требуется более низкое значение усилия пружины, что снижает риск изгиба стержня.

Соприкосновение витков клапанной пружины происходит при сжатии пружины до момента соприкосновения витков друг с другом. Высоту соприкосновения витков можно измерить путем установки тарелки пружины клапана поверх пружины и (осторожного) сжатия пружины до соприкосновения витков. Расстояние от основания тарелки пружины клапана до основания пружины является высотой пружины в сжатом до соприкосновения витков состоянии.

ОСНОВНАЯ СХЕМА ПРУЖИНЫ

Пример основной схемы пружины с соответствующими размерами, (изображение предоставлено PAC RacingSprings) Пример определения высоты соприкосновения витков. Установочная высота данной пружины составляет 1,950 дюйма. Вычтя значение общего подъема клапана (за вычетом клапанного зазора) в 0,785 дюйма, получим высоту соприкосновения витков в1,105 дюйма. Это дает нам безопасный зазор в 0,060 дюйма, который исключает соприкосновение витков (изображение предоставлено PAC RacingSprings)

Вычтем значение высоты соприкосновения витков из установочной высоты. В результате получим максимальный ход пружины. Стандартная рекомендация по обеспечению запаса безопасности — обеспечить ход сжатия пружины, как минимум на 0,060 дюйма превышающий значение полного подъема клапана. Соприкосновение витков приводит к жесткому упору при эксплуатации клапанного механизма, что означает, что рано или поздно какая-либо из деталей не выдержит, и это может привести, в частности, к деформации стержня, повреждению толкателя или кулачка, или поломке рычага клапана.

Использование стационарного устройства для испытания пружин — удобный способ определения зазора между витками. Установите исходное значение установочной высоты пружины.

Установите клапан в головку цилиндра (при этом не забудьте, что для каждого отдельного клапана следует определить отдельное положение в каждой из головок… так вы будете точно уверены в том, что после проведения измерений и установки зазоров каждый отдельный клапан идеально подойдет для установки в соответствующее положение. Не следует полагать, что клапаны можно менять местами). После установки клапана в соответствующее положение (на впуске или выпуске) и полной посадки клапана, установите сухари и тарелку пружины клапана. Зафиксируйте пружину тарелкой пружины клапана и измерьте расстояние от нижней поверхности основания тарелки пружины клапана (места соприкосновения пружины с тарелкой пружины клапана) до опорной шайбы пружины. При использовании закаленных опорных шайб пружин, не забудьте установить их для проведения данной проверки.

Снимите пружину с головки и установите на устройство для испытания. Сожмите до указанной выше высоты. На приборе для измерения усилия отобразится усилие прижатия клапана при установочной высоте.

Данный клапан выполнен с закругленной стопорной канавкой. На это необходимо обратить внимание. Для канавки такого типа подойдет только сухарь (замок) «валикового» типа. Данный клапан выполнен с прямоугольной канавкой. К нему подойдет только сухарь с выступом прямоугольного сечения. Не следует считать, что ваши сухари (замки) безусловно подойдут для имеющихся клапанов. Установка неподходящих сухарей ведет к выходу из зацепления (соскакивают сухари и тарелки пружины клапана), в результате чего может возникнуть преждевременная и необратимая поломка клапана, в том числе, повреждение поршней. Типичный сухарь клапана. С клапанами с закругленной канавкой используется только такой тип сухаря. Сухарь с выступом прямоугольного сечения. Как и в предыдущем случае, использование такого сухаря допустимо только с клапанами с прямоугольной канавкой. Это правило кажется элементарным, тем не менее при невнимательной сборке механизма клапана/пружины легко допустить ошибку.

Установите исходное максимальное (общее) значение подъема клапана исходя из соотношения хода распределительного вала и рычага клапана. Разница между двумя полученными измерениями соответствует имеющемуся запасу хода пружины. Например, если установочная высота клапанной пружины составляет 2,000 дюйма, а максимальный подъем клапана — 0,5000 дюйма, то высота пружины при открытии должна быть равна 1,500 дюйма.

Для предотвращения запаздывания клапанов по возвращении в соответствующие седла (закрытие клапанов) необходимо обеспечить достаточное усилие прижатия клапана.

Запаздывание клапанов приводит не только к снижению давления цилиндра (снижению мощности), но может также вызвать деформацию (сужение) головки клапана до такой степени, что головка может отломиться от штока. При использовании гидравлических толкателей пружины должны обеспечивать достаточное давление на толкатель клапана, чтобы сохранялось центральное положение плунжера толкателя при движении для предотвращения так называемой «накачки» толкателя. «Накачка» не дает клапану полностью сесть в седло, что снижает мощность и также может быть ошибочно принято за пропуск зажигания (в результате чего ошибочно полагается, что неисправность в системе зажигания или топливной системе).

Неоправданно высокое давление масла и/или превышение необходимого уровня вязкости масла может привести к «накачке» гидравлического толкателя.

При увеличении давления масла и/или вязкости необходимо также обеспечить повышение усилия пружины, чтобы обеспечить управление толкателем и предотвратить «накачку». Таким образом, если для двигателя полагается использовать, скажем, масло категории 10W-30, а вы переходите на масло 50W без присадок, то пользы двигателю это не принесет. Повышение вязкости масла не всегда к лучшему.

Расхожим заблуждением является мнение о том, что повышение усилия пружины сопровождается снижением мощности из-за увеличения сопротивления пружин. Нельзя забывать о том, что для при каждом открытии клапана и сжатии пружины другой клапан закрывается и его пружина разжимается. При этом сила этого разжатия обеспечивает возврат энергии к клапанному механизму и двигателю, следовательно, потеря мощности нулевая.

Это явление называют регенеративным свойством клапанного механизма. Одним словом, если вы сомневаетесь, лучше использовать пружину с несколько более высоким усилием прижатия клапана, чем слишком низким.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ КЛАПАННЫХ ПРУЖИН

Кулачки с плоскими толкателями для езды в условиях город и город/трасса:

Для двигателей типа «small block», как правило, требуется усилие прижатия клапана в диапазоне 105-125 фунтов.

Для двигателей типа «big block» (в связи с клапанами большего размера), как правило, требуется усилие прижатия клапана в диапазоне 115-130 фунтов.

Усилие нажатия при полном открытии для плоских толкателей не должно превышать 330 фунтов. Для двигателей со скоростью, достигающей до 4000 оборотов в минуту, усилие нажатия при полном открытии клапана должно составлять не менее 220 фунтов. Для двигателей с большей скоростью усилие нажатия при полном открытии клапана должно составлять не менее 260 фунтов при использовании полновесных клапанов (для облегченных клапанов требуется меньшее усилие нажатия при полном открытии клапана). Учтите, что усилие нажатия при полном открытии клапана в 280 фунтов или более может привести к высвобождению запрессованных в рычаге штифтов, поэтому при усилии, превышающем значение в 280 фунтов, следует использовать штифты с резьбовым креплением.

Для гидравлических роликовых толкателей требуются пружины с более высоким усилием прижатия клапана, чтобы обеспечить управление более тяжелыми роликовыми толкателями, а также контролировать более динамичный процесс открытия и закрытия, характерный для роликовых толкателей.

Для двигателей типа «smallblock», как правило, требуется усилие прижатия клапана в диапазоне 120-145 фунтов.

Для двигателей типа «big block», как правило, требуется усилие прижатия клапана в диапазоне 130-165 фунтов.

Для универсальных двигателей для езды в городских условиях требуется усилие нажатия при полном открытии клапана не менее 260 фунтов при эксплуатации на скорости до 4000 об/мин. Для нормальных двигателей типа «smallblock» с гидравлическими роликовыми толкателями (с умеренными эксплуатационными показателями) предпочтительно использовать усилие нажатия при полном открытии клапана в диапазоне 300-360 фунтов. Для двигателей типа «smallblock» с повышенными эксплуатационными показателями допускается использовать значения усилия нажатия при полном открытии клапана до 400-435 фунтов с сохранением надлежащего срока службы клапанного механизма.

Для универсальных двигателей типа «big block» с роликовыми толкателями для езды в городских условиях требуется усилие нажатия при полном открытии клапана не менее 280 фунтов при скорости двигателя до 4000 об/мин.

При эксплуатации двигателей типа «big block» с роликовыми толкателями с «умеренными» показателями требуется усилие нажатия при полном открытии клапана в диапазоне 325-375 фунтов. При эксплуатации двигателей типа «big block» с роликовыми толкателями с супер-высокими показателями допускается использовать пружины с усилием в районе 450 фунтов (повторимся, значения приводятся с учетом сохранения приемлемого срока службы/надежности клапанного механизма).

Усилие нажатия при полном открытии клапана свыше 360 фунтов по сути следует использовать для цельнолитых роликовых толкателей (не для чугунных роликовых толкателей, поставляемых производителем).

Цельные роликовые толкатели, как правило, применяют для использования в условиях гоночных трасс или в «тяжелых» условиях город/трасса. Исполнение роликовых толкателей цельными предусматривает более динамичный процесс открытия и закрытия, в связи с чем во избежание запаздывания клапана требуется высокое усилие прижатия клапана. Высокопрочные цельные толкатели необходимы для обеспечения долговечности.

Как правило, усилие прижатия клапана (закрытия) в диапазоне 180-200 фунтов требуется для двигателей с умеренными эксплуатационными показателями, а для деталей высококлассных гоночных автомобилей, например, ProStock, и двигателей с турбонаддувом, по большей части используется усилие 340-370 фунтов.

Усилие нажатия при полном открытии клапана для использования в условиях город/трасса находится в диапазоне 350-450 фунтов. Для кольцевых трасс и гонках на максимальное ускорение используется, как правило, усилие в диапазоне 450-600 фунтов.

Если вы используете алюминиевые головки цилиндра, необходимы опорные шайбы пружин из закаленной стали. Это предотвращает врезание клапанных пружин в более мягкий алюминий. Такие опорные шайбы пружин доступны во множестве исполнений, включая конструкции с центрированием на направляющей втулке клапана. Внешний край опорной шайбы может иметь приподнятую кромку. Во избежание внецентрового перемещения пружин необходимо зафиксировать пружину в основании. Если головка цилиндра имеет плоский участок без углубления под шайбу пружины в форме чашки, опорные шайбы пружин должны быть с приподнятой кромкой, чем обеспечивается захват пружин. Существуют стальные опорные шайбы пружин различной толщины для различных требований по установочной высоте пружины. Посадка пружина должна быть плотной во избежание перемещения пружины.

Для двигателей предельно высокой мощности для использования при действительно серьезных нагрузках в условиях повышения ускорения и гонок на кольцевых шорт-треках может потребоваться значение 600 или более фунтов (усилие нажатия при полном открытии клапана может достигать до 900 фунтов в зависимости от условий использования). Повторимся, всегда необходимо обращать внимание на спецификации пружин, рекомендуемые изготовителем валов. Если вы сомневаетесь, лучше несколько превысить значение, чем использовать слишком низкое. В двигателях с максимальной выходной мощностью может быть целесообразно использовать пружины различной жесткости на впуске и выпуске, поскольку впускные клапаны больше размером и могут иметь более высокую массу, а также вследствие более высокого давления в цилиндре в момент открытия впускного клапана, на впускные клапана рекомендуется устанавливать пружины с более высокой жесткостью.

ВВОД ПРУЖИН В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

Перед проведением измерений и установкой пружин рекомендуется сжать пружины на устройстве для сжатия/измерения клапанных пружин до высоты соприкосновения витков три или четыре раза. Это поможет высвободить аккумулированную нагрузку/энергию и «стабилизировать» пружины для обеспечения большей точности измерений. Для этой цели следует использовать высококачественное устройство для сжатия клапанных пружин.

КОНИЧЕСКИЕ ПРУЖИНЫ

Не прекращаются дискуссии в отношении конических пружин (зачастую называемых «ульевыми» или конусными). Конические пружины характеризуются уменьшением радиуса (диаметр пружины сужается от основания к верхней части). К теоретическим преимуществам конических пружин относится возможность использования тарелок пружины клапана меньшего размера для снижения массы, улучшения гармонических колебаний, что обеспечивает снижение износа, нагрева и трения, а также увеличение зазора/снижение соприкосновения витков на распределительных валах с большим подъемом. Обсуждения продолжаются, причем одни изготовители предпочитают эту конструкцию, тогда как другие отдают предпочтение традиционным цилиндрическим пружинам с возможностью использования в сдвоенных или строенных конструкциях по сравнению с одновитковыми пружинами.

ОПОРНЫЕ ШАЙБЫ КЛАПАННЫХ ПРУЖИН

Для алюминиевых головок цилиндра под пружинами требуется устанавливать опорные шайбы из закаленной стали, чтобы предотвратить врезание пружин в алюминий тела головки цилиндров.

Стальные тарелки пружин выполняют и другую функцию: сохранение центрального положения пружины и предотвращение ее смещения, которое может привести к чрезмерному отклонению штока клапана. Чрезмерное смещение пружины со временем приводит к износу направляющей втулки клапана и уплотнения клапана.

Существует два основных типа опорных шайб пружин: шайбы чашеобразной формы и центрирующие шайбы. Шайбы в форме чашки имеют приподнятую кромку по наружному диаметру для обеспечения захвата наружного диаметра наружной пружины. Центрирующие шайбы имеют выступ в центре для обеспечения фиксации внутреннего диаметра внутренней пружины. При использовании шайб в форме чашек следует измерить диаметр приподнятой кромки и убедиться, что он соответствует наружному диаметру наружной пружины. При использовании центрирующих шайб необходимо измерить наружный диаметр выступа и внутренний диаметр внутренней пружины. В обоих случаях диаметры должны обеспечивать плотную посадку. Следует учесть максимальный зазор в 0,050 дюйма (например, в случае с центрирующей шайбой, внутренний диаметр внутренней пружины на 0,050 дюйма превышает наружный диаметр выступа).

9

При использовании алюминиевых головок цилиндра потребуются опорные шайбы из закаленной стали, чтобы предотвратить врезание пружин в алюминий. Кроме того, опорная шайба должна обеспечивать фиксацию пружины и предотвращать тем самым ее внецентровое смещение. Существуют шайбы в форме чашки и центрирующие шайбы. Шайбы в форме чашки имеют приподнятую кромку по наружному диаметру для обеспечения захвата наружного диаметра наружной пружины. Центрирующие шайбы имеют выступ в центре для обеспечения фиксации внутреннего диаметра внутренней пружины. Центрирующая шайба/опорная шайба пружины имеет выступ по центру. Он обеспечивает посадку опорной шайбы на направляющую втулку, а также является центрирующим элементом для внутренней клапанной пружины. Измерьте диаметр выступа и убедитесь, что он соответствует внутреннему диаметру внутренней пружины. Допускается плотная посадка пружины, при этом должно обеспечиваться центрирование пружины во избежание чрезмерного смещения пружины. Внутренний диаметр внутренней пружины должен быть таким, чтобы обеспечивалась плотное прилегание к наружному диаметру выступа центрирующей шайбы. Следует учесть максимальный зазор в 0,050 дюйма (внутренний диаметр внутренней пружины на 0,050 дюйма превышает наружный диаметр выступа). Чрезмерное смещение пружины со временем приводит к износу направляющей втулки и сальника.

10

Тарелки пружины клапана изготавливаются как из закаленной стали, так и из титана. С учетом стоимости легких титановых тарелок пружин, их использование в городских условиях не оправдывает себя, однако, они могут предоставить преимущество при использовании в гоночных автомобилях, поскольку снижают массу клапанного механизма.

ОБСЛУЖИВАНИЕ ПРУЖИН И МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ

При работе с пружинами ни в коем случае нельзя использовать твердые и острые инструменты любого вида. Например, при отделении сдвоенных или строенных пружин никогда не следует использовать инструменты типа отвертки, которые могут оставить засечки на пружинах. Засечки и выемки могут привести к возникновению отдельных мест концентрации напряжений. Не зажимайте пружину в тиски и не используйте при работе с ней прижимные клещи.

Клапанные пружины поставляются с нанесенным на них покрытием с ингибитором коррозии, которое должно оставаться на пружинах в течение всего срока работы и установки. Не счищайте это покрытие растворителями. Это может привести к осушению поверхностей и вызвать коррозию, в результате чего возможна поломка пружины. Рекомендуется наносить на пружины смазку низкой вязкости во время или после сборки. На пружинах всегда должен быть тонкий слой покрытия.

ТАРЕЛКИ ПРУЖИН КЛАПАНОВ И СУХАРИ КЛАПАНОВ

Всегда проверяйте конструкцию на предмет соприкосновения тарелки пружины и направляющей втулки клапана, особенно после перехода на использование распределительного вала с увеличенной высотой кулачков. Крайне важно исключить касание основания тарелки пружины клапана и верхней части направляющей втулки или уплотнения клапана при полном открытии клапана. Проще всего для этого установить контрольные пружины малой жесткости (во избежание ненужной компенсации силы сжатия «действующих» пружин. Во время тестовой установки (при этом вал, клапаны, стержни толкателя и рычаги должны быть установлены), поворачивая вал, проверьте зазор между тарелкой пружины клапана и уплотнением клапана в каждом положении клапана.

При максимальном подъеме зазор должен составлять не менее 0,050-0,060 дюйма.

Примечание: Если планируется использовать гидравлические толкатели, показания, снятые, когда толкатели не под давлением, могут быть неверными, поэтому рекомендуется заменить их на жесткие толкатели (той же длины, что и используемые гидравлические) в целях проведения проверки (движение плунжера гидравлического толкателя не позволит получить достоверные данные о максимальной высоте подъема кулачка).

Обратите внимание на форму стопорной канавки клапана. Большинство клапанов имеют «прямоугольную» канавку, для которой требуются сухари (замки) с выступами прямоугольного сечения на внутреннем диаметре сухарей. Тем не менее, отдельные виды высококачественных клапанов имеют конструкцию с закругленной канавкой «под валик» на штоке клапана, для которого требуется сухарь с валиковым выступом. При несоблюдении этого правила (креплении сухарей с выступом прямоугольного сечения на клапанах с валиковой канавкой или сухарей с валиковым выступом на клапанах с канавкой прямоугольного сечения) тарелки пружины клапана соскочат, что приведет к выпадению клапанов в цилиндр (а это имеет негативные последствия).

11

При покупке тарелок пружин клапанов убедитесь, что их внутренний диаметр соответствует среднему наружному диаметру сухарей клапанов. Если угол сухарей клапанов составляет 7 градусов, следует использовать тарелки пружин клапанов с углом в 7 градусов. Если угол сухарей клапанов 10 градусов, следует использовать тарелки пружин клапанов с углом в 10 градусов и т. д. При расхождении углов сухаря клапана и тарелки пружины клапана могут возникнуть проблемы.

По сравнению с традиционной канавкой прямоугольного сечения, использование конструкции с одной закругленной канавкой позволяет свести нагрузки на клапан к минимуму. Система, характеризующаяся минимальной нагрузкой — это конструкция соединения c небольшой закругленной канавкой в его верхней части, при этом угол сухаря клапана несколько меньше угла тарелки пружины клапана, благодаря чему клапан удерживается силой зажима, действующей сильнее в нижней части соединения сухаря клапана с клапаном.

Закругленные канавки предназначены для использования в более тяжелых условиях или при повышенных нагрузках, поскольку они позволяют решить проблему зон концентрации напряжений в связи с малым радиусом внутреннего угла соединения с прямоугольной канавкой. При применении на гонках высокого класса конструкция с одной закругленной канавкой является предпочтительной вне зависимости от материалов клапанов, тарелок пружин и сухарей клапанов, поскольку такая конструкция обеспечивает захват и фиксацию штока клапана сухарями. Хотя многие двигатели от OEM-производителей оснащены стальными сухарями клапанов и клапанами с несколькими канавками, что делает возможным вращение клапана в сухарях клапана, такая система допустима только для использования в городских условиях и на гонках низкого класса, тогда как при использовании на серьезных гонках она может привести к перенапряжению.

12

При выборе опорных шайб/центрирующих шайб обращайте внимание на диаметры клапанных пружин, это позволит подобрать нужный размер центрирующей шайбы или шайбы в форме чашки (в зависимости от того, выполняется центрование пружины по наружному диаметру наружной пружины или внутреннему диаметру внутренней пружины). В соответствии с наличием различных размеров/конструкций для применения в конкретных целях вам понадобятся либо шайбы в форме чашки, либо центрирующие шайбы.

Кроме того, тарелки пружин клапанов и сухари клапанов подвергаются механической обработке для обеспечения соответствия градуса углов наружной поверхности сухарей клапанов и поверхности отверстия тарелки пружины клапана. Эти углы должны совпадать (сухари клапанов с углом в 7 градусов с тарелками пружин клапанов с углом в 7 градусов, сухари клапанов с углом в 10 градусов с тарелками пружин клапанов с углом в 10 градусов и т. д.).

Спорить о преимуществах моделей с разными углами можно бесконечно, однако главное — не забывать, что углы сборок должны соответствовать. Если вы покупаете тарелки пружин клапанов с углом в 7 градусов, следует использовать сухари клапанов с углом в 7 градусов и т. д.

Кроме того, закупать тарелки пружин клапанов и сухари клапанов следует всегда у одного и того же изготовителя. Несмотря на то, что в документации на тарелки пружин и сухари клапанов указывается угол в 7 или 10 градусов (или любой иной угол), углы деталей различных изготовителей могут несколько различаться.

В показанной на рисунке трехпружинной конструкции внутренний диаметр внутренней пружины составляет 0,640 дюйма, для него требуется центрирующая шайба с выступом такого диаметра, чтобы он входил во внутренний диаметр пружины с зазором и при этом обеспечивал надежную центровку пружины. В представленном примере можно использовать центрирующую шайбу с наружным диаметром выступа в 0,590 дюйма, обеспечивающие зазор в 0,050 дюйма.

С помощью устройства для испытания клапанных пружин сожмите клапанную пружину до рекомендованной установочной высоты и зафиксируйте усилие прижатия клапана в данном состоянии

Перед использованием или установкой нового набора пружин следует провести простую процедуру ввода в эксплуатацию путем сжатия каждой пружины 3-4 раза на устройстве для испытания пружин.

15

16

Ульевые/конические пружины имеют «конусообразный» профиль, при этом диаметр витков сужается к верхней части пружин. Ульевые пружины (они так названы потому что формой напоминают улей) часто используются в двигателях типа GM LS, а также изготавливаются в исполнении с высокими эксплуатационными характеристиками отдельными изготовителями высококлассных клапанных пружин. Теоретическое преимущество данной конструкции заключается в снижении гармонических колебаний и повышении стабильности клапанного механизма. Кроме того, поскольку верхние витки меньше, используется тарелка пружины клапана меньшего размера (а, следовательно, и меньшей массы), что снижает массу клапанного механизма на высокоскоростной стороне.

Если вы покупаете тарелки пружин клапанов фирмы Crane, покупайте и сухари клапанов той же фирмы. Если вы покупаете тарелки пружин клапанов Comp cams, покупайте и сухари клапанов Comp Cams и т. д. Детали от разных изготовителей не всегда подходят друг к другу.

Комплекты тарелок пружин клапанов и сухарей клапанов поставляются в трех различных исполнениях: поворотные, зажимные и полузажимные. Производители по большей части используют поворотные модели, которые обеспечивают возможность вращения клапанов при работе двигателя. Постоянно меняющееся положение клапана приводит к тому, что контакт с седлом клапана происходит в различных местах в случайном порядке, что продлевает срок службы клапанов и седел клапанов. Однако, для систем, предназначенных для использования в условиях высоких нагрузок и на гонках, данное решение не подходит, поскольку вращение клапанов ухудшает оптимальное уплотнение (заданное при изготовлении). Зажимные конструкции обеспечивают фиксацию клапанов (благодаря неподвижной посадке) и предотвращают их вращение. Полузажимные модели надежно удерживают клапаны в соответствующем положении, но при этом допускают незначительное вращение. В системах, предназначенных для использования на гонках с предельными нагрузками или в других условиях, требующих высоких скоростей, лучше всего фиксировать клапаны при помощи зажимных конструкций тарелок пружин клапанов/сухарей клапанов.

СНИЖЕНИЕ МАССЫ КЛАПАНА

Самым важным аспектом является снижение массы клапана. Чем легче клапан, тем устойчивее система клапанного механизма относительно движущихся масс. Помимо этого, при уменьшении массы клапана можно снизить усилие пружины, необходимое для того, чтобы регулировать движение данного клапана и/или перейти на модернизированную конструкцию распределительного вала для повышения мощности.

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ

Специальные покрытия внутренних компонентов двигателя используются в сфере профессиональных гонок на протяжении десятилетий. Эти покрытия непрерывно совершенствовались и на сегодняшний день обеспечивают такие преимущества, как повышение мощности и продление срока службы двигателя.

Антифрикционные покрытия (которые зачастую применяются на современном рынке для таких компонентов, как подшипники и юбки поршней) не только обеспечивают снижение коэффициента трения (при физическом соприкосновении движущихся поверхностей), но и способствует удержанию масляного покрытия между подвижными деталями, что как раз и необходимо для клапанных пружин.

Кроме того, существуют тепловыделяющие покрытия специального состава, способствующие выделению тепла. К их области использования относится обработка клапанных пружин для продления срока службы пружин.

17

Некоторые изготовители двигателей предпочитают конические пружины, тогда как другие — нет. Все сводится к предпочтениям изготовителя. Тот факт, что они позволяют использовать тарелки пружин клапанов меньшего размера и тем самым снизить массу, определенно является преимуществом.

Функция тепловыделяющих покрытий вытекает из названия… такие покрытия способствуют выделению тепла от компонента, на который нанесено покрытие, что дает явные преимущества. В частности, покрытия применяются для клапанных пружин (быстрая отдача тепла = более длительный срок службы и сохранения эксплуатационных характеристик пружин). Действие тепловыделяющих покрытий противопоставлено действию термобарьерных покрытий. Тепловыделяющие покрытия характеризуются высокой теплопроводностью, способствуют отдаче, излучению тепла от детали. Технически, данное свойство называется высокой «излучательной способностью». Данное покрытие, как правило, используется для клапанных пружин в целях предотвращения износа, вызванного теплопоглощением.

К поставщикам покрытий данного типа для различных условий применения относятся SwainTechCoatings, Polydyn, Calico и другие.

СНЯТИЕ НАПРЯЖЕНИЙ

Хотя изготовители высокоэффективных клапанных пружин отлично подготавливают свою продукцию для использования в условиях с высокими эксплуатационными характеристиками и на соревнованиях, отдельные производители рекомендуют дополнительную обработку для обеспечения большей устойчивости и продления срока службы пружин. К методам такой обработки относятся воздействие низких температур и снятие остаточных напряжений виброобработкой.

В процессе низкотемпературной заморозки изменяется структура обрабатываемого материала. В составе материала могут присутствовать ослабленные участки потенциально хрупких отложений, называемые «аустенитами». Именно эти дефекты создают условия для потенциального растрескивания. Низкотемпературная заморозка изменяет эти участки, превращая их в более прочные и однородные «мартенситы». Этот процесс также вызывает значительное распределение мелких карбидных частиц по всему составу металла. Теоретически, в результате повышается прочность и однородность структуры. Данный процесс предназначен для создания более плотной молекулярной структуры и обеспечивает увеличение поверхности контакта, снижает трение, нагрев и износ. Хотя описанный процесс приводит к некоторому повышению твердости по шкале Роквелла, он не относится к руководящим рекомендациям. Низкотемпературная обработка отчасти приносит положительный результат благодаря стабилизации структуры метала, созданию более однородной молекулярной «зернистой» структуры металла.

18

Устройство для проверки высоты клапана (микрометр) используется для определения точной высоты установки клапана и ее сопоставления с требуемой установочной высотой пружины. После установки стальной опорной шайбы пружины в надлежащее положение микрометр опускают на шток клапана и устанавливают тарелку пружины клапана и сухари для закрепления клапана. Проверочный микрометр устанавливают на полную высоту (без свободного хода) и фиксируют показания высоты. Для регулировки высоты пружины можно использовать дополнительные прокладки

Снятие остаточных напряжений виброобработкой предусматривает воздействие субгармонических колебаний для стабилизации металла посредством создания серии контролируемых вибраций металлических компонентов, что является безопасным, эффективным и неразрушающим методом снятия напряжений. В конечном итоге продлевается срок службы и повышается устойчивость компонента.

BonalTechnologies (по моим данным, единственная компания, поставляющая оборудование для данной технологии) проектирует и полностью изготавливает систему для субгармонического снятия напряжений.

19

Для измерений целесообразно использовать легкие контрольные пружины, чтобы избежать излишнего давления рабочих клапанных пружин при проверке высоты, определения угла поворота вала и т. д. Обратите внимание, что головки цилиндров (например, головки DartBigChief II) оснащены фрезерованными гнездами клапанных пружин. В данном случае используется стальная опорная шайба в форме чашки, при этом обеспечивается фиксация приподнятой наружной кромки шайбы в фрезерованном углублении в головке цилиндров.

В металлической детали могут возникать напряжения двух видов: механические и термические. «Снятие остаточных напряжений субгармонической виброобработкой» (метод VSR), по официальным данным, является методикой релаксации металла (отсюда название «Meta-Lax»), но только в отношении термического напряжения металлической детали, без воздействия на механические напряжения.

Виброобработка детали служит для снятия любых напряжений, возникающих в связи с нагреванием при сварке, отливке, механической обработке или ковке, но не изменяет прочностные характеристики металла. Метод VSR не генерирует тепло и не воздействует на твердость детали. В результате чего неоднократное использование метода VSR не представляет опасности.

Допустим, мы имеем деталь с номинальным показателем прочности в 50 000 фунтов на кв. дюйм, в связи с возможностью наличия внутренних термических напряжений, фактическая прочность детали может быть ниже на (например) 20%. Если деталь подвергается термической обработки для снятия напряжений в печи, внутреннее напряжение будет снято, однако теперь прочность детали может достигать только, скажем, 45 000 фунтов на кв. дюйм вследствие «размягчения» под воздействием тепла. В отличие от этого способа, метод VSR позволяет снять внутренние напряжения и одновременно в полной мере сохранить прочность металла в 50 000 фунтов на кв. дюйм.

В процессе виброобработки путем воздействия на рабочую деталь вибраций устанавливается пиковое значение гармонических колебаний для этой детали (пиковое значение соответствует состоянию, при котором деталь создает максимальное гармоническое возмущение, точно так же, как вилочный камертон вибрирует при воздействии силы или как удочка вибрирует при наличии динамической силы).

По мере поступления сигналов гармонического возмущения от рабочей детали они перенаправляются к регулятору системы (через преобразователь). Затем возбудитель силы автоматически регулируется и создает вибрацию в диапазоне частот с началом непосредственно перед пиковым значением. Зона образования энергии в основании пика соответствует зоне максимальной энергии демпфирования. Воздействие полученных отрегулированных или «настроенных» вибраций на рабочую деталь служит для снятия напряжения.

20

На рисунке показано несколько комплектов клапанных пружин, укрепленных на установке для снятия остаточных напряжений виброобработкой. Преобразователь подает ультразвуковые вибросигналы на установку и пружины. Частоты фиксируются и отсылаются обратно к компьютеру через ретранслятор по закрытой цепи, благодаря чему компьютер в системе контролирует и регулирует входящие вибросигналы. Снятие остаточных напряжений виброобработкой представляет собой абсолютно неразрушающий процесс, безопасный для всех компонентов двигателя

Пиковое значение гармонических колебаний устанавливается для того, чтобы определить место нахождения субгармонической зоны данного компонента. Вибрация с соответствующей частотой воздействует на деталь до ее стабилизации. Это все равно как если бы деталь могла сообщить, что до определенного момента она может демпфировать колебания самостоятельно, а после этого момента — нет. Данные процесс позволяет переместить пиковое значение гармонических колебаний в его естественное положение, от искусственно созданной частоты до частоты отсутствия напряжений.

В традиционной методике при нахождении пика гармонических колебаний для демпфирования вибрации увеличивается вес. В методе VSR же метал подвергается релаксации с целью изменения возникающих гармонических колебаний. Компонент двигателя с напряжением можно представить себе в виде ненастроенного музыкального инструмента. Метод VSR выполняет его настройку.

По существу, снятие остаточных напряжений субгармонической виброобработкой служит для «выдержки» детали, только в ускоренном порядке.

Все четыре метода снятия напряжений, включая термообработку, низкотемпературную заморозку, снятие напряжений воздействием вибрации и естественную выдержку, используются для решения проблемы термического напряжения. Метод VSR имеет теоретическое преимущество просто потому, что он быстрее и не воздействует на механическое напряжение.

В состав системы входит возбудитель силы (это элемент, прикрепляемый к рабочей детали и вызывающий вибрацию), преобразователь (он направляет сигнал обратной связи от рабочей детали на контролирующий компьютер) и прибор панели управления (компьютер).

Целью методики является воздействие заданными вибрационными силами на детали двигателя. Весь комплект клапанных пружин можно закрепить на рабочей поверхности установки, расположив поверх пружин плоскую стальную заготовку, прикрепленную к рабочей поверхности.

Майк Мавриджиан написал несколько тысяч технических статей для различных изданий автомобильной тематики на протяжении последних 30 лет. Он также является автором множества книг, изданных HP Books.
Контактные данные: BirchwoodAutomotiveGroup, Крестон, штат Огайо, тел.: (330) 435-6347, email: mike@birchwoodautomotive.com, веб-сайт: www.birchwoodautomotive.com.

Последние новости

  • Сравнение распредвалов для M8 107″ и 114″
  • Названы победители первой «Жигулёвской мили 2024»
  • Обзор модельного ряда 2024 с подробностями
  • Представлен модельный ряд Harley 2024
  • Россия ратифицировала соглашения с Белоруссией о взаимном признании автоштрафов

1007028-29D Сухарь клапана J5

Продажа китайских грузовиков и спецтехники из Китая в Москве и по всей России от Компании Большегруз

Сухарь крепления пружины клапана — это маленькая деталь, которая состоит из двух одинаковых частей, если сложить эти части вместе, то получится конический цилиндр. На внутренней стороне сухарей сделаны крепления, при помощи которых сухарь крепится к стержню клапана. На стержне клапана обязательно присутствуют проточки, куда вставляются крепления сухаря. Клапанная пружина всегда стоит в сжатом состоянии. Пытаясь разжаться, она толкает тарелку клапана вверх. Тарелка клапана обжимает сухарь вокруг стержня клапана. Сухарь, который держится за проточки на стержне клапана, не дает тарелке двигаться вверх и тем самым разжиматься клапанной пружине. Именно за счет этого клапан закрепляется в клапанном седле.

Без рассухаривателяклапанов сухари пытаются снять следующим образом. Берут трубу подходящего диаметра, устанавливают на тарелку крепления пружины и бьют по трубе молотком. При ударе тарелка сдвигается вниз, сжимает пружину и освобождает сухари, которые падают на поверхность тарелки. После этого пружина разжимается, и сухари разлетаются в разные стороны. Назвать данный метод съема сухарей кроме как варварским я не могу.

При использовании данного метода возможно повреждение клапана, пружины или тарелки пружины. Также возможна потеря сухарей. Я уже не говорю о том, что сухари могут упасть в масляные каналы двигателя, и тогда вам обеспечена полная разборка двигателя и поиски в нем сухаря.

Сухари клапанов предназначены для соединения тарелки пружины клапана с клапаном таким образом, чтобы пружина клапана постоянно поддерживала его в требуемом положении.

Ранее применялись точеные сухари клапанов, сейчас же для диаметра стержня клапана до 12,7 мм (1/2 дюйма) самым современным исполнением являются холодноштампованныесухари.

Концерн TRW ввел нормы для сухарей клапанов, чтобы ограничить разнообразие исполнений. Точный метод штамповки гарантирует постоянный уровень качества и взаимозаменяемость сухарей клапанов. В зависимости от функции сухари подразделяются на две группы

• клеммноесоединение, благодаря которому достигается силовое

замыкание между клапаном, сухарем и тарелкой пружины в

любой производственной ситуации

• неклеммноесоединение, обеспечивающее свободное вращение клапана.

Компания АК Большегруз предлагает большой ассортимент запчастей к китайским самосвалам и грузовикам производства «FAW».

Мы поставляем запчасти к Китайской технике с 2006 года. У нас богатый опыт импорта, поставок, знание техники, отстроенная логистика поставок. Покупая качественные запчасти FAW в АК БОЛЬШЕГРУЗ, вы можете быть уверены в качестве, надежности запчастей. Быстрота обработки заказов, широкий ассортимент, собственная доставка в черте Москвы и Санкт-Петербурга, поставка запчастей в регионы через ведущие логистические компании – наши ключевые преимущества. Мы поддерживаем доступные цены благодаря опыту поставок с 2006 года, низким складским расходам, оптимальной локации.

На нашем складе есть любая необходимая вам запчасть, включая популярные модели самосвалов и агрегатов как «FAW CA3250 (6×4) J6&quot, «FAW CA3252&quot, «FAW CA3252 (6×4) Evro2 2008&quot, «FAW CA3252 (6×4) Evro3 2009&quot, «FAW CA3312 (8×4) 2011&quot, «FAW CA3310 J6&quot, «FAW CA4180P66K24E4&quot, «FAW CA4250P66K24T1A1E4&quot. В каталоге запчастей вы быстро найдете нужную деталь. Для вашего удобства, на нашем сайте можно увидеть фото запчастей SHACMAN, что, несомненно, облегчает процедуру выбора. Если у вас возникнут проблемы с подбором запчастей — обращайтесь к нашим специалистам по телефонам +78123090997 и +79219450888 (WhatsApp) в Санкт-Петербурге и +74956402416 в Москве.
Мы с радостью поможем подобрать деталь по официальному каталогу и в кратчайшие сроки выполним ваш заказ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *