Конструкція, матеріал виготовлення деталей ГРМ

Клапани призначенідля відкриття і закриття впускних і випускних каналів. Вони працюють в умовах високих динамічних навантажень і високих температур. В особливо важких умовах працюють випускні клапани.

Середня температура їх головок становить 800...850 ° С, тому матеріали, з яких їх виготовляють повинні мати високу термостійкість (сталь Х10СМ, сталь 40СХ10МА).

Верхньорозміщені розподільні вали - один (рис. 3) або два (рис. 4) розміщуються в головці циліндрів. Привод клапанів здійснюється одним із наступних способів:

а) при розміщенні клапанів в один ряд - або безпосередньо від кулачків розподільного вала через направляючий стакан (рис.3, б), або через коромисла (рис. 3, а);

б) при двох і трьох клапанах на один циліндр, розміщених у двох рядах: у випадку одного розподільного вала - через коромисла (рис 3, в,г,д); при двох розподільних валах - безпосередньо від кулачків через направляючі стакани (рис. 4, б), або з допомогою важелів;

Рис. 3 Привод клапанів одним розподільним валом: а, б - при однорядному розміщенні клапанів; в - д - при дворядному розміщенні клапанів; 1 - гідрокомпенсатор; 2 - направляючий стакан

в) в чотириклапанних механізмах, де завжди використовуються два розподільних вали, - безпосередньо від кулачків через направляючі стакани (рис. 4, в) або через коромисла;

г) при п'яти клапанах на один циліндр і двох розподільних валах - безпосередньо від кулачків через направляючі стакани (рис. 4 г).

Рис. 4 Привод клапанів двома розподільними валами:

а - з приводом клапанів через важіль; б - г - з безпосереднім приводом клапанів

Розподільний вал призначений для керування рухом клапанів. Він становить суцільну деталь, на поверхні якої розміщуються кулачки. Кулачки забезпечують підйом клапанів на задану висоту з найбільшою швидкістю, d_ш.ш.а їх закриття здійснюють клапанні пружини.

Розподільні вали можуть виготовлятися штамповкою із сталей 20Г, 40Г, 45 або відливкою із чавуну. За кількістю опор вони підрозділяються на однопрольотні та двопрольотні. Підшипниками ковзання валів при нижньому розташуванні служать стальні залиті бабітом або алюмінієвим сплавом втулки. Шийки вала у цьому випадку виконуються збільшеного діаметра з таким розрахунком, щоб через отвори втулок пройшли кулачки вала. При верхньому розміщенні розподільні вали обертаються в отворах рознімних підшипників ковзання (двигуни АЗЛК) або спеціального корпусу (двигуни ВАЗ). Зазори в підшипниках розподільних валів знаходяться у межах 0,03...0,1 мм.

Осьове переміщення розподільних валів обмежується за допомогою буртів у підшипнику, пересувними упорами та фланцями з розпірними кільцями. Розміщення кулачків на валу визначається числом та порядком роботи циліндрів двигуна і залежить від фаз газорозподілення.

Штовхачі передають рух від кулачків до клапанів або до деталей привода клапанів. Вони бувають циліндричні або важільні та виготовляються з вуглецевих або легованих сталей.

Для забезпечення щільної посадки клапана навіть при деякому перегрій) двигуна в клапанному механізмі має бути тепловий зазор 0,1...0,5 мм. В даний час все більшого поширення набувають гідравлічні штовхачі, які працюють без зазорів у газорозподільному механізмі. Зусилля в такому штовхачі передається через шар масла, що забезпечує м'яку, безшумну роботу механізму.

Штовхані виготовляються сталевими з наплавкою відбіленим чавуном, цементованими, загартованими СВЧ або чавунними. Вони підрозділяються на механічні та гідравлічні . У свою чергу, механічні штовхачі підрозділяються на плоскі, грибкові, роликові та важільно-роликові, які дозволяють працювати з кулачками угнутого профілю. Гідравлічні штовхачі застосовуються для забезпечення безударного набігання штовхача на кулачки та безударного збігу з нього, більш надійної посадки клапана на сідло та зменшення шуму. З метою компенсації перекосів між головкою штовхача та кулачком опорну поверхню головки роблять у вигляді кулі значного радіуса (700...1000 мм).

При верхньому розміщенні клапанів у штовхачів роблять сферичне гніздо, на яке спирається сферична головка кінця штанги. Штовхачі та штанги, які при роботі мають значні прискорення, повинні мати як можна меншу масу. З цією метою вони робляться пустотними, трубчатого перерізу.

Повздовжню вісь штовхача звичайно зміщують по відношенню до осі симетрії кулачка на величину L_шт

У цьому випадку сили, які діють по осі штовхача з боку клапанного механізму, не збігаються з силами реакції на кулачку. Внаслідок цього на поверхні контакту створюється момент тертя, під дією якого штовхач обертається навколо своєї осі. Це забезпечує рівномірний знос контактуючих поверхонь.

Змащення штовхачів забезпечується маслом, яке розбризкується або стікає по штанзі при верхньому розташуванні клапанів.

Коромисло являє собою двоплечий важіль, один кінець якого спирається на штангу, а другий - на стержень клапана (рис. 8.43). Плече коромисла з боку клапана довше, ніж із боку штанги штовхача, що дає змогу зменшити висоту підйому штовхача і штанги і, відповідно, зменшити їх прискорення та сили інерції. Відношення довжини плеча /_клзбоку клапана до довжини плеча /_шт збоку штовхача лежить у межах //_шт =1,2...1,8 (рис. 8.43). Вісь коромисла звичайно виконується нерухомою. У кінець коромисла, який спрямований до штанги, вкручується регулювальний гвинт (для встановлення необхідного зазору в механізмі), який фіксується контргайкою. З боку клапана плече коромисла найчастіше має циліндричну поверхню, якщо воно спирається на стержень клапана. Це зменшує спрацьовування контактуючих деталей, бо забезпечує, крім ковзання поверхні коромисла, що контактує, ще й кочення її по торцю стержня клапана. Обидва кінці коромисла та втулка змащуються маслом, яке надходить до внутрішньої порожнини осі по відповідним каналам.

Клапани відкривають і закривають впускні канали. Вони складаються з головки і стержня. Діаметр головки впускного клапана більший, ніж випускного.

З метою надійного закриття клапана, незалежно від температурного розширення деталей механізму газорозподілу, між клапаном та коромислом або між клапаном та кулачком при верхньому розміщенні розподільчого вала повинен бути гарантований зазор. У чотириклапан- них двигунів два однойменних клапана відкриваються разом за допомогою траверси. Основні вимоги до клапанів такі: міцність та жорсткість; стійкість проти високотемпературної корозії; ефективність відведення теплоти; стійкість проти спрацьовування; стійкість проти короблення внаслідок перепаду температур.

Ці вимоги до клапанів задовольняються конструкцією, вибором матеріалу, технологією їх виготовлення та наступною термообробкою.

Головки клапанів є частиною поверхні камери згоряння, вони зазнають великих динамічних та температурних навантажень. Температура головки випускного (найбільш нагрітого) клапана у карбюраторного двигуна досягає 900...1000°С, а у дизелів 800...900°С. Найбільша концентрація напружень виникає на поверхні посадочного конусу та у зоні переходу від головки до стержня клапана. Здебільшого руйнування го ловок клапанів носить втомний характер від дії циклічних механічних та термічних навантажень. Крім того, головки випускних клапанів зазнають дію високотемпературної газової корозії.

Головки клапанів бувають плоскі, тюльпаноподібні та випуклі. Перехід від стержня до головки виконується за значним радіусом.

Для того, щоб знизити температуру випускних клапанів, збільшують діаметр стержня, виконують його з внутрішньою порожниною, яка на 50...60% заповнюється металевим натрієм. Температура плавління натрія 97°С, тому при робочій температурі клапана він знаходиться у рідкій фазі і за рахунок інтенсивного теплообміну ефективно відводить теплоту від головки до стержня клапана, що сприяє подальшому відведенню її в систему охолодження. Фаска на головці випускних клапанів найчастіше виконується під кутом γ, який дорівнює 45°, а у впускних клапанів 45 або 30°.

Характерні розміри клапанів відносно діаметра горловини d_г_o_р змінюються у таких межах

Діаметри головки: найбільший d_H (1.06...1,16) d_г_op·, найменший d_B (0,95...1,0) d_г_o_р.

Ширина фаски b (0,10...0,12) d_г_op. Висота циліндричного пояса головки К₁ (0,25...0,045) d_г_o_р.

Загальна висота головки h(0,08—0,12) d_г_op·,

Діаметр стержня клапана: впускного(0,18...0,23) d_г_op·,випускного(0,22...0,28) d_г_op·,

Стержень клапана має зовнішній діаметр. Зовнішній діаметр стержня клапана залежиться від розташування клапана, навантаження від бокових зусиль та від особливостей компоновки. Торець стержня, на який діє штовхан або коромисло, загартовується. Інколи він зміцнюється завдяки надяганню на нього ковпачка, що розміщується на кінці стержня, із більш твердого матеріалу (двигун АЗЛК).

Матеріал клапанів залежить від умов їх роботи. Випускні клапани, у зв'язку з більш високими температуростійкими вимогами до них, виготовляються з жаростійких спеціальних сталей ЕП-69, Х10СМ, 40СХ10МА та інших. З метою економії жаростійких сталей на деяких ДВЗ застосовують складені конструкції, у яких із жаростійкого матеріалу виконується тільки головка, а стержень клапана робиться із сталі типу 40Х, 40ХНМА. Вони зварюються в стик (двигуни ВАЗ). Для більшої корозійної стійкості на фаски випускних клапанів та їх головки з боку циліндра іноді наплавляють шар твердого сплаву типа ВКЗ завтовшки 1,5...2,5 мм.

Впускні клапани, робоча температура яких значно нижча і не перевищує 600...700 °С, виготовляються із хромистої або хромонікелевої сталі типу 40Х.

Для запобігання надмірного відкладення нагара, заїдання та обгоряння (особливо випускних) клапанів доцільно забезпечувати їх провертання під час роботи, або навіть примусове обертання, як це зроблено у двигуні 3IЛ-130 за допомогою спеціального механізму обертання.

Тарілка пружини розміщується на кінці стержня клапана. При приводі клапана через штовхач або коромисло тарілка з'єднується з клапаном за допомогою сухариків, які вставляють у виточку на стержні клапана і затискаються у конічному отворі тарілки або спеціальною конічною втулкою.

Сідло клапана, до якого притискується робоча поверхня головки клапана, у головках циліндра з чавуну розточується безпосередньо у головці, а при алюмінієвій конструкції головки частіше являє собою окрему деталь у вигляді кільця, запресованого у головку. Матеріалом для сідла клапана є вуглецеві сталі або леговані чавуни.

Напрямні втулки клапана виготовляються із чавуну, металокераміки або алюмінієвої бронзи Втулки запресовують у головку циліндрів. Від переміщень у осьовому напрямку втулки фіксують опорними поясками або пружними кільцями. Зазор між стержнем клапана та напрямною поверхнею втулки складає для впускних клапанів 0,02...0,05 мм, а для випускних - 0,05...0,07 мм. Змащення пари стержень - втулка клапана здійснюється за рахунок розбризкування масла. Щоб запобігти надмірному потраплянню масла у циліндр по зазору між ними, на втулці або на стержні клапана встановлюють гумове ущільнення у вигляді ковпачка або сальника. Цьому ж сприяє конус 1, виконаний на напрямній втулці або лабіринтне ущільнення 2 на внутрішній поверхні її, наприклад, у двигуна ВАЗ. Для виготовлення втулок використовують перлітний чавун, бронзу і порошкові матеріали.

Клапанні пружини забезпечують сталий кінематичний зв'язок між кулачком і штовхачем, закриття клапана і щільну посадку клапана на сідло. Вони працюють в умовах значних динамічних та інерційних навантажень. Найбільш поширеними є циліндричні гвинтові пружини. їх кінцеві витки зближують і зашліфовують для утворення опорної поверхні. Пружини навивають з постійним або змінним кроком, який змінюється до одного кінця пружини або до двох. Змінний крок перешкоджає виникненню резонансних коливань пружини. Цю саму роль виконує конічна пружина. Часто встановлюють по дві пружини на кожний клапан. При цьому пружини мають протилежні напрямки навивки, що запобігає виникненню резонансу і попаданню витків однієї пружини між витків другої. Матеріалом для пружин слугує пружний дріт із сталей65Г; 50ХФА та інші.

Для збільшення опору втоми пружини загартовують обдуванням сталевим дробом. Для запобігання корозії пружини оксидують, оцинковують або кадмують.

Читайте також:
III. Повторення вивченого матеріалу.
III. Сприйняття й засвоєння учнями навчального матеріалу
IV. Вивчення нового матеріалу – 20 хв.
IV. Вивчення нового матеріалу.
IV. Вивчення нового матеріалу.
IV. Виклад інформаційного матеріалу
IV. Виклад інформаційного матеріалу
IV. Подання нового матеріалу
IV. Сприйняття та усвідомлення навчального матеріалу
IІІ. Вивченняння нового навчального матеріалу.
L2.T4/1.1. Засоби періодичного транспортування штучних матеріалів.
L2.T4/1.2. Засоби безперервного транспортування матеріалів. Транспортери.

Переглядів: 5415

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>

Типи ГРМ та їх порівнювальна оцінка. | Типи систем охолодження.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.