Клапани та їх приводи в суднових двигунах
Пристрій і матеріал клапанів
У всіх двигунах впускні і випускні клапани відкриваються всередину циліндра. Тиском тарілки клапанів притискаються до сідел, в результаті щільність посадки їх підвищується
Клапани (рис 81, а) складаються з штока 3 і тарілки 10, виконуваних зазвичай заодно на тарілці знята конічна робоча фаска 1 під кутом а, рівним 90-120 ° Завдяки фаске 1 тарілка 10 щільно сидить в сідлі, проточенной в кришці 2 циліндра Рекомендується приймати кут а фаски 1 на 1-2 про бопьше кута посадкової поверхні сідла. Фаску і сідло взаємно притирають за допомогою пристосування, для якого передбачені поглиблення а чи шліц.
Шток 3 клапана рухається в чавунної, бронзової або сталевий змінною втулки 4, змащують маслом, що підводиться від вузлів приводу відкриття клапана або вручну. Втулка 4 вставлена в кришку 2.
Клапан притиснутий до сідла пружиною 5, упирається нижнім кінцем в кришку 2, а верхнім - в тарілку 6, закріплену в верхній частині штока 3 клапана.
Коли клапан закритий, пружина утримує його в сідлі, не дивлячись на розрідження в циліндрі при всмоктуванні (випускний клапан) У момент закінчення підйому клапана пружина перешкоджає його подальшому руху під дією сил інерції. Відрив штовхача від кулачковою шайби виключений.
Клапанні пружини виготовляють з високовуглецевих марганцевистих, кремніймарганцевистих і хромонікелеванадіевих сталей 60Г, 65Г, 50ХФА і ін.
Тарілка 6 закріплена, як правило, двома конічними півкільцями ( «сухарями») 8 і 9. Їх надягають на шийку клапана при опушеної тарілці 6 Зовні у півкілець передбачена конічна поверхня, а у тарілки 6 - конічна розточування. Тому після того, як півкільця 8 і 9 будуть надіті, тарілка 6 під дією пружини 5 упреться в півкільце, притиснувши їх до шийки штока.
Клапани відкриває важіль приводу, що діє на торець штока. Щоб торець не зношується, в нього вставляють або на нього надягають загартований наконечник 7, а іноді наплавляют на нього зносостійкий шар металу або гартують торцеву поверхню, причому іноді попередньо приварюють сталеву пластину.
Сідла клапанів можуть бути вставними (рис. 81, б). Сідло 11, виготовлене із спеціального чавуну, сталі або бронзи, вставляють в кришку і фіксують.
В клапані на рис. 81,6 передбачені зовнішня 15 і внутрішня 14 пружини з різним напрямком витків. При двох пружинах легше забезпечити необхідні зусилля пружин на закритий і відкритий клапан при даній висоті його підйому Крім того, при поломці однієї з пружин інша утримує клапан в сідлі Робота клапана з нормальною частотою обертання при одній зламаною пружині неможлива, але принаймні виключена небезпека випадання його в циліндр.
Мал. 81 Типи каланів робочих циліндрів
Клапан на рис. 81, а типовий для нафтового приводу, коли його відкриває важіль. Є двигуни, у яких кулачкові шайби розподільних валів діють безпосередньо на клапани. У таких двигунів в конструкції клапана (рис. 81,6) передбачена завзята тарілка 17 великого діаметру, на яку зверху діє кулачкова шайба. Тарілка 17 ввернута всередину штока 12 клапана. Під наполегливої тарілкою 17 поміщена замкова тарілка 16. На тарілці 17 знизу, а тарілці 16 зверху виконані радіальні шліци. Крім того, тарілка 16 надіта на осьові шліци штока 12 клапана. Пружини 14 і 15 притискають замкову тарілку 16 до наполегливої тарілці 17, запобігаючи її проворачивание, т. Е. Викручування з штока 12. У клапані передбачені напрямна втулка 13 і вставне сідло 11, яке в даному випадку застосовано тому, що головка циліндра виготовлена з алюмінієвого сплаву.
У великих двигунів і у двигунів з високими тепловими напруженнями в конструкції клапанів передбачений корпус. Іноді корпус передбачають лише у випускних клапанів, як, наприклад, в двигунах НФД48-2АУ (рис. 81, в).
Шток клапана 24, забезпечений захисним відбивачем газу 23, пружини 18, тарілку 19, сідло 22 збирають в один вузол з корпусом 25. Потім клапан в зборі вставляють в гніздо кришки 21 циліндра і корпус кріплять в кришці. Корпус випускного клапана роблять охолоджується. При даній конструкції клапана вода надходить всередину корпусу 25 з кришки 21 через регулювальний кран 26, а через фланець 20 - в збірну магістраль.
Впускні і випускні клапани виконують зазвичай однаковими за конструкцією і розмірами. Іноді діаметр тарілки впускного клапана роблять більше, ніж у випускного, щоб зменшити опір впуску свіжого заряду повітря. Клапани найчастіше виготовляють з різного матеріалу. Впускні клапани повинні бути виготовлені. зі сталі 20ХН4ФА, 4Х9С2, 4Х10С2М, а випускні - зі сталі 4Х10С2М, 4Х14НВ2М або інших, що забезпечують стійкість клапнов. Допускаються зварні клапани тарілка з жароміцної стали, а стрижень з конструкційної. Фаску тарілок рекомендується наплавляти корозійно жаро- і зносостійкими сплавами або матеріалами. Зовнішню поверхню стрижнів хромують, азотіруют, гартують ТВЧ або упрочняют накаткой. При роботі дизеля на важких паливах підвищувати корозійну стійкість клапана стає необхідно.
Щоб розрізнити впускний і випускний клапани, якщо у них одінаквие діаметри, але виготовлені з різних матеріалів, на нижньому торці тарілки вибивають клейма: "Вп", "НД" для впускного і "Вх", "Вих" для випускного. На двигунах, виготовлених в НДР, клейма бувають відповідно "Е" (einlas - впуск) і "А" (auslas - випуск).
Типи клапанних приводів. Як було описано вище, клапани відкриває або особливий механізм, званий клапанним приводом, або кулачки вая шайба розподільного вала безпосередньо впливаючи на клапан.
У більшості суднових двигунів клапани відкриваються за допомогою приводу від розподільного вала, розташованого на рівні верхньої частини картерів простору (нижнє розташування). Найчастіше розподіли вальний вал 20 (див. Рис. 216) розташований всередині картерной простору внаслідок чого забезпечується Хоршем змазування кулачкових шайб олійною пилом, але ускладнений доступ ним. У деяких типів двигунів розподільний вал 16 (см рис. 217) поміщений в спеціальній містечку блок-картера або блоку циліндрів. В цьому випадку полегшений доступ до кулачковим шайб для огляду і регулювання, але необхідна система підведення масла до вузлів приводу.
Спосіб відкриття клапанів кулачковими шайбами (верхнє Надклапанний розташування розподільного вала) прийнятий в швидкохідних двигунах При цьому передбачають два розподільних вала 14 і 15 (див. Рис 221), що укладаються над впускними (вал 14) і випускними (вал 15) клапанами Хоча наявність двох розподільних валів, ускладнення зв'язку розподільних і колінчастих валів, захаращення головки двигуна є недоліками даного способу відкриття клапанів, але це краще, ніж деталі клапанного приводу, на які діють сили інерції і які у швидкохідних двигунів були б значними. Крім того, при даному розміщенні валів легко забезпечити відкриття впускних і випускних клапанів тоді, коли їх по два (тих і інших) на кожен циліндр. При нижньому розташуванні розподільного вала ускладнюється конструкція клапанного приводу.
Привід з нерозрізними важелями. Клапани 1 (рис 82, а) відкривають важелі 13 і 16, що сидять на осі 14, закріпленої в стійці 12 кришки циліндра. На інших кінцях цих важелів передбачені регулювальні гвинти 3, що впираються в головки штанг 4, Нижній кінець кожної з штанг впирається в штовхач 10, на ролик 9 якого може впливати кулачкова шайба 8 розподільного вала. Коли виступ кулачковою шайби набіжить на ролик штовхача, штанга підніметься і важіль 13 або 16 відкриє клапан. Закриваються клапани під дією своїх пружин.
Клапанні важелі виготовляють зі сталі. Щоб зменшити відстань між кулачковими шайбами, в двигунах Л275 важелі насаджені не під прямим кутом по відношенню осі 14 Для зменшення зношування торцевої поверхні штока клапана і кінця важеля передбачений ролик 2. Однак така конструкція себе не виправдала, на двигунах 6Л275ШПН завод виробник ролики вже не ставить підшипниками важелів служать бронзові втулки 5, змащувані під тиском маслом підводиться в канал а через штуцер, ввернути з торця осі 14. По каналах б клапанних важелів масло проходить також для змазування СФЕРИ еской опори верхньої головки штанги 4, а через просвердлені отвори в цій голівці, внутрішньої порожнини штанги і в нижній її голівці подпятника 6 штовхача і потім далі ролика 9 і самого штовхача 10. Охоплює всі вузли приводу масляна система потрібна тому, що в цьому двигуні штовхачі поміщені в вигородці блок-картера, ізольованою від картерной простору (див. рис 217)
Щоб штовхач 10 не повертався щодо своєї осі, в даній його конструкції передбачена змінна шпонка 11, для якої в корпусі 5 виконана вертикальна канавка. Вікна в і ролик 7 штовхача призначені для підйому останнього під час реверсування двигуна.
Після пуску двигуна клапани внаслідок їх нагрівання подовжуються. Якщо в клапанному призводить не буде зазору, то при подовженні клапан не буде сідати в сідло і його герметичність порушиться. Отже, порушиться нормальний перебіг процесів стиснення і розширення, а в результаті прориву газів при горінні клапан буде швидко обгорати і вийде з ладу. Тому при складанні приводу і періодичних перевірках двигуна тепловий зазор в приводі регулюють болтами 3. Розмір цього зазору для холодного двигуна вказано в керівництві по його експлуатації і коливається в межах 0,2-2 мм для впускних і 0,3-2,5 мм для випускних клапанів. Вимірюють зазор щупом і зазвичай над торцем клапана.
При працюючому, прогрітому двигуні тепловий зазор зменшується, але він обов'язково повинен бути. Під час роботи двигуна його слід періодично перевіряти. Для цього досить повернути штангу 4: при наявності зазору в момент, коли клапан закритий, вона легко повертається.
Привід з розрізним важелем. Конструкція приводів з кулачковими шайбами на розподільному валу значно спрощується при наявності розрізних важелів. В даному випадку плече важеля, що примикає до клапану, і плече, що примикає до штанги, виготовляють кожне окремо і жорстко насаджують на загальний валик.
На рис. 82, 6 зображений привід, клапанний важіль 27 якого виконаний нерозрізним, а важелі 24 і 26 являють собою два плеча розрізного важеля відкриття впускного клапана. Важелі 24 і 26 насаджені на валик 29 на шпонках і закріплені на ньому стяжними гвинтами. Валик 29 лежить в роликових підшипниках стійки 30, закріпленої на кришці циліндра. Важіль 24 за допомогою головки, нижня поверхня якої піддавалася цементації і загартування, може впливати на шток клапана 25. На кінці важеля 26 передбачений регулювальної гвинт 23, сферичний торець якого спирається в верхню головку штанги 22. Коли кулачкова шайба
17 набіжить на ролик 18 штовхача 19, штанга 22, піднімаючись, поверне за годинниковою стрілкою важіль 26 разом з валиком 29 і важелем 24, який відкриває клапан.
Валик 29 є одночасно віссю гойдання нерозрізного важеля, що має також роликовий підшипник. Підшипники валика 29 і важеля 27 змащуються через канали в валику консистентним мастильним матеріалом від колпачковой маслянки 28.
Штовхачі 19 направляє втулка 21, закріплена на полиці блок-картера. У кожен з штовхачів вставлений упор 20 з сферичним торцем, в який впирається нижня головка штанги 22. Ролик 18 штовхальника фіксують в вирізах г нижній частині втулки 21, завдяки чому запобігається поворот штовхача щодо його осі.
Мал. 82. Клапанний привід двигунів:
а - типу Л275; 6 - типу НФД48
Головки штанг в даному випадку змащують вручну. Змазування ролика 18 і штовхача 19 відбувається за рахунок осідання частинок масла з повітря картерной простору.
Ручне змащування вузлів клапанного приводу - недолік двигуна, особливо автоматизованого, що експлуатується без постійної вахти в машинному відділенні або з скороченим її складом. Тому в двигунах, побудованих за останні роки, передбачено централізоване змазування клапанного приводу. У цьому випадку, щоб уникнути втрат олії кришки циліндрів закриті ковпаками (див. Наприклад, рис. 217). В необхідних випадках обладнають і штанги закриттями у вигляді кожухів (двигуни 6ЧРН36 / 45).
У двигунах з великою частотою обертання часто застосовують штовхачі, умовно звані плоскими. У них немає роликів, і кулачкова шайба 1 (рис. 83, а) впливає на плоску поверхню головки 2 штовхача 3.
Іноді у плоских штовхачів передбачають форму склянки 4 (рис. 83, 6), в поглиблення дна якого впирається сферична головка штангою 5. Щоб зменшити зношування торцевої поверхні штовхача, вісь його часто зміщують щодо середини кулачковою шайби (див. Рис. 83, а) . В цьому випадку при кожному набіганні шайби штовхач буде повертати.
Приводи відкриття групи клапанів.
У деяких типів двигунів штангові приводи застосовують для одночасного відкриття групи (від двох до чотирьох) клапанів однакового призначення. Так, у двигуна Д50, в якому по два впускних і випускних клапани на циліндр, в приводі передбачені трехплечние важелі: плече для штанги розташоване з одного боку осі гойдання, два плеча для клапанів - з іншого. Важелі розташовані один над іншим, в зв'язку з чим у випускних клапанів довші стрижні, ніж у впускних.
Мал. 83. Типи плоских штовхачів
Цікава конструкція клапанного приводу двигуна 10Д40 (рис. 84). У цього двотактного дизеля в кришці циліндра встановлено чотири випускних клапана, а продувний повітря надходить через вікна у втулці циліндра. Оскільки у всіх клапанів однакове призначення, вони повинні відкриватися одночасно. Для цієї мети служить трехплечий важіль: його плече 10 примикає до штанги 11 приводу, а плечі важелів 1 і 4 через траверси 2 і 3 відкривають клапани 5. Кожна траверса призначена для відкриття двох клапанів. Хвостовик 8 траверси рухається в направляючої втулці 6, зворотний рух траверси здійснюється під дією пружини 7. Для регулювання сполучень плечей важелів 1 і 4 з траверсами 2 і 3 служать болти 9.
Траверси відкривають клапани за допомогою гидротолкателей (див. Вузол 1). Втулка 13 гидротолкателям запрессована в траверсу. Усередині втулки 13 знаходиться штовхач 14, що упирається в торець клапана 5. Простір над штовхачем заповнене олією, що надходять через кульковий клапан 12 по каналу а масляної системи дизеля.
Привід працює наступним чином. Поки штанга 11 нерухома, тол -кателі 14 під тиском масла впираються в штоки клапанів 5, а траверси 2 і 3 - в завзятий болт 9 клапанного важеля. Зазору в клапанному приводі немає, але це не перешкоджає тепловому подовженню, штока клапана при роботі, бо штовхач 14 опуститься під тиском масла до упору в торець клапана. При підйомі штанги 11 клапанний важіль повернеться проти годинникової стрілки і його плечі 1, 4 натиснуть на траверси 2, 3. При русі траверс вниз кульковий клапан 12 перекриє вихід масла з втулки 13 і траверса через шар масла відкриє штовхачами 14 клапани.
Гидротолкатели забезпечують відкриття і закриття клапанів точно в моменти набігання кулачковою шайби на ролик штовхача і збігання її з ролика, а також зменшують рівень шуму під час роботи клапанного приводу.
Рис 84. Груповий клапанний прищепити двигуна 10Д40
Завантажити реферат: У вас немає доступу до завантаження файлів з нашого сервера ЯК ТУТ скачували
Пароль на архів: privetstudent.com