Диплом

Профессиональное училище №1

ДИПЛОМ

Токарное дело

На тему: гнездо кулачкового клапана

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….3

Глава I Клапаны, их система крепления, ремонт

1.1  Способ крепления клапанов……………………………………….……….5

1.2  Износы деталей топливного оборудования………………………….……11

1.3  Ремонт клапанов……………………………………………………..……..19

Глава II Особенности кулачкового клапана

2.1. Клапанная система…………………………………………….…………26

2.2. Виды кулачковых клапанов…………………………………..……….28

Заключение………………………………………………….….….….38

Список используемой литературы…………………………...……..39

Введение

На сегодняшний момент времени становится очень актуальным изучение токарного дела. Токарное ремесло – одна из немногих профессий, на которые смена политического курса страны не оказала существенного влияния. Эта специальность избежала «модных переименований» и редактур должностной инструкции. Все меняется, импортное оборудование вытесняет отечественное, но, как и много лет назад, промышленность испытывает необходимость в грамотных специалистах токарного дела.

Традиционно функциональными обязанностями токарей являются: изготовление деталей и узлов различной сложности в соответствии с конструкторской документацией, их последующая обработка на токарных станках, контроль соответствия деталей техническим требованиям и стандартам. Токари также непосредственно участвуют в наладке станков по производству деталей. Актуальность выбранной темы обуславливается необходимостью изучать токарное дело, так как оно на данный момент является очень важным. А также знания токарного дела всегда будет необходимым при устройстве на работу, потому что является всегда востребованной специальностью в нашей стране, особенно на Урале, где так активно развита тяжелая промышленность.

Выбор данной темы работы обусловлен актуальностью изучения данной проблемы, ее необходимостью на данный момент. Для решения данной проблемы нам необходимо решить следующие задачи:

1.  изучить особенности кулачкового клапана

2.  провести анализ, разобраться в составе и технологии сборки кулачкового клапана

3.  рассмотреть различные виды гнезд клапанов

4.  Рассмотреть существующие виды клапанов

5.  Изучить по детально строение некоторых видов клапанов

6.  Просмотреть какие виды ремонтных работ можно совершать над кулачковым клапаном для дальнейшего его использования.

Научно-технический прогресс в машиностроении привел к созданию токарных станков, различных по назначению (для точных работ, обработки длинномерных деталей, а также деталей типа дисков; для резьбонарезания, затылования и т. д.) и степени автоматизации (полуавтоматы, автоматы, станки с ЧПУ и т. д.). На современных станках с ЧПУ наряду с токарной обработкой (точением) можно выполнять и другие операции (фрезерование, внецентровое сверление, зенкерование и т. п.), позволяющие снимать со станка готовые детали.

А также мы рассмотрим некоторые виды станков и принципы их работы: токарно-револьверные станки предназначены для обработки малых и больших групп деталей сложной формы из прутка или штучных заготовок, требующих применения большого числа наименований инструмента. Токарно-карусельные станки предназначены для обработки разнообразных по форме деталей, у которых диаметр на­много больше длины. Эти станки отлича­ются от других токарных станков верти­кальным расположением оси вращения планшайбы, к которой крепится обраба­тываемая деталь..

Таким образом с помощью решения этих проблем мы наиболее полно рассмотрим такие детали как кулачковый клапан и для каких целей он используется в токарном деле.

Глава I Клапаны, их система крепления, ремонт

1.1  Способ крепления клапанов

Клапаны предназначены для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов. Во время работы клапаны подвергаются воздействию высоких температур выпускные) и действиям динамических нагрузок от сил давления газов сил давления газов, сил упругости пружин и сил инерции деталей механизма привода. Поэтому клапаны должны обладать высокой прочностью и хорошей сопротивляемостью короблению.

Клапан состоит из головки и стержня. Головку клапана выполняют плоской, тюльпанообразной и выпуклой форм. Плоская, или тарельчатая, головка проста в изготовлении, но имеет недостаточную обтекаемость, поэтому ее применяют только у клапанов двигателей небольшой мощности.

Тюльпанообразная головка обладает хорошей обтекаемостью и повышенной жесткостью, но сложна в изготовлении; ее применяют у впускных клапанов повышенной мощности.

Выпуклая головка имеет благоприятную форму для обтекания газов при выпуске повышенную жесткость; ее применяют для впускных клапанов. Головка клапана имеет шлифованную конусную фаску, являющуюся опорной поверхностью клапана, прилегающую к фаске клапанного гнезда. Фаску клапана выполняют под углом 45 или 30 градусов. Для лучшего наполнения цилиндра головку впускного клапана обычно выполняют большего размера, чем выпускного. Переход от головки клапана к стержню выполняют плавным с большим радиусом, чтобы улучшит отвод теплоты от головки к стержню и увеличить прочность клапана.

Стержень клапана имеет цилиндрическую форму. На конце стержня предусмотрена выточка для размещения запорного устройства пружины. Чтобы повысит срок службы выпускного клапана у двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53, стержень имеет полость, заполненную на 70-75% металлическим натрием, а фаска головки- наплавки из жаростойкого сплава.

Клапаны изготавливают штамповкой. В качестве материала для впускных клапанов применяют легированные стали, а для выпускных - легированные жаростойкие стали.

Клапанные гнезда.

Клапанные гнезда предназначены для повышения износостойкости опорной поверхности, которую садиться клапан. Клапанные гнезда для выпускных, а также и для впускных клапанов при алюминиевой головке (блоке) делают вставными в виде круглых фасонных колец. Гнезда изготовляют из жаростойких чугунов и запрессовывают в головку цилиндра или блок-картер.

Клапан 6 состоит из головки (тарелки) и стержня с выточкой для

размещения запорного устройства пружины. Головка клапана имеет шлифованную

фаску с углом конуса 450 или иногда 300, которая является опор ной

поверхностью клапана. Соответствующая фаска делается и в гнезде клапана,

что обеспечивает плотное закрытие гнезда.

Размер головок клапанов выполняется наибольшим для лучшего заполнения

рабочей смесью и очистки цилиндров от отработавших газов. Головку впускного

клапана для лучшего наполнения цилиндра иногда выполняют большего размера,

чем выпускного клапана.

Форма головки клапана может быть плоской, выпуклой или тюльпанной и

должна обладать большой прочностью и хорошей сопротивляемостью короблению,

так как температура выпускных клапанов достигает К, а впускных –

573-673К. Кроме того, клапаны подвергаются разъедающему действию газов.

Тюльпанная головка обладает хорошей обтекаемостью, и применяется для

впускных клапанов. Для выпускных клапанов применяется выпуклая головка.

Переход от стержня к головке клапана выполняется плавным для лучшего

отвода тепла от головки клапана и уменьшения сопротивления потоку газов или

воздуха.

Материал стержня клапана должен обладать хорошей сопротивляемостью

истиранию. Большинство двигателей имеют клапаны изготовленные штамповкой

(высадкой головки). Материалом для изготовления выпускных клапанов служат

жароупорные сильхромовые стали, а впускных – хромистые или хромо-никилевые

стали.

На автомобилях ГАЗ-53А и ГАЗ-66 выпускной клапан из жаростойкой стали

эпзос с наплавкой рабочей фаски специальным сплавом ВХН-1.

В некоторых двигателях (ЗИЛ-130) предусматривается охлаждение выпускных

клапанов. Для этой цели клапан делают полым, и его полость заполняют на 75%

ее объема натрием. Натрий, плавящийся при 370К, во время перемещения

клапана омывает внутреннюю его полость; при этом тепло от головки отводится

стержню, от которого передается направляющей втулке.

Крепление клапанов.

Наиболее часто применяется крепление клапана с клапанной пружиной 7,

производящееся таким образом: на конце стержня клапана делается выточка, в

которую устанавливается разрезанная на две части коническая втулка 1.

Наружная поверхность этой втулки входит в соответствующее углубление

тарелки клапанной пружины 2, на которую последняя и опирается.

Направляющие втулки клапанов 5 запрессовываются в головку блока, и

обеспечивают направленное движение клапана и посадку его в седло без

перекоса. В отверстиях под стержни клапанов имеются спиральные канавки для

смазки. У втулок выпускных клапанов сквозные канавки, а впускных – на

половину длины. На втулки сверху надеваются маслоотражательные колпачки 8,

предназначенные для предотвращения попадания масла в камеру сгорания.

Клапанные пружины 7, 10 обеспечивают плотную посадку клапана в гнездо.

Наиболее широко применяются витые цилиндрические пружины. Пружины для

предохранения от коррозии покрывают эмалью, лудят или кадмируют. Размеры

пружин выбирают в зависимости от условий их размещения. Пружины выполнены с

постоянным или переменным шагом витков. Переменный шаг позволяет избежать

резонанса пружины. При сборке конец пружины с меньшим шагом витков должен

располагаться у тарелки клапана. В некоторых случаях на клапан

устанавливают две пружины различного диаметра (одна внутри другой), что

позволяет увеличить надежность посадки клапана, устранить опасность

резонанса и снизить их высоту.

Седла впускных и выпускных клапанов у многих двигателей выполнены во

вставных кольцах, изготовленных из жаростойкого чугуна и запрессованных в

головку цилиндров. Это облегчает их восстановление при ремонте.

Толкатель клапана 9 выполнен в виде цилиндрического стержня; он

предназначен для передачи усилия от распределительного вала к стержню

клапана или штанге и разгрузки их от боковых усилий, возникающих при

вращении кулачка. Цилиндрическую часть толкателя для уменьшения удельного

давления на ее стенки выполняют с увеличенным диаметром. Материалом для

изготовления толкателей служит сталь или чугун. Для облегчения веса

толкателей их обычно выполняют пустотелыми. Толкатели бывают тарельчатые,

цилиндрические и роликовые.

Возможные неисправности и регулировка.

Во время эксплуатации двигателя изнашиваются трущиеся поверхности

деталей газораспределительного механизма, увеличиваются зазоры в

сопряжениях. Кроме того, в результате воздействия горячих газов, ударных

нагрузок и отложений нагара нарушается прилегание клапанов к седлам.

Для обеспечения нормальной работы газораспределительного механизма

необходимо периодически в соответствии с правилами проводить операции

технического обслуживания. К ним относится проверка и подтягивание болтов

крепления головки цилиндров, стоек валиков коромысел и других деталей;

проверка и регулировка зазоров между клапанами и коромыслами,

декомпрессионного механизма. Двигатель работает нормально, если клапаны открываются и закрываются в соответствии с диаграммой фаз газораспределения и в закрытом положении плотно прикрывают отверстия каналов головки цилиндров. Своевременность открытия и закрытия клапанов может быть нарушена из-за неправильного зазора между клапанами и коромыслами.

Слишком малый или большой зазоры между клапанами и коромыслами снижают

мощность двигателя и увеличивают удельный расход топлива. При малом зазоре

клапан горячего двигателя неплотно сидит в гнезде, что приводит к быстрому

выгоранию фаски клапана и фаски седла.

При большом зазоре уменьшается продолжительность открытого состояния

клапана и слышится металлический стук в зоне расположения клапана,

сопровождаемый интенсивным износом бойка коромысла и стержня клапана.

При выполнении дипломной работы мы рассмотрим несколько видов клапанов:

( рис. 1) (рис 2)

Рис.1

Гнездо F/F

Номер модели: F07A

Порт: NINGBO/SHANGHAI

Термины компенсации: L/C, T/T, L/C at sight, T/T(30% deposit,70% after B/L)

Пакет: Упаковка экспорта

Свойство и спецификация Гнездо F/F

Характеристики:

1) Выкованная латунь

2) Полный тип деталей

3) Стандартный деталь в штоке

Спецификации:

F07A: Гнездо F/F

Размер: 3/8', 1/2',3/4',1'

Рис 2

Деталь продукта

локти, тройники, гнезда, загибы, ниппели, соединения, кресты, фланцы, штепсельные вилки, подгаечники, пересекают сверх, круглые крышки, etc.

Размер

18 " - 6 "

Стандарт резьбы

ANSI & DIN BS

Отделка

Чернота, эклектично гальванизировать, окунутый горячий гальванизировано, все антиржавейная обработка

Проверка качества

Превосходный материал, точные углы, хорошее антиржавейное свойство

Использование продукта

Соответствующе для соединяя линий трубы команды, газа, масла, воздуха

1.2. ИЗНОСЫ ДЕТАЛЕЙ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ

Плунжер изнашивается в определенных местах, отчего эти участки получили название местных износов.

Значительному износу подвержена головка плунжера, особенно участок в ее верхней части, расположенный против впускного окна гильзы.

1 1-зона наибольшего износа, против впускного окна гильзы;

2-зона винтовой кромки

2

(рис. 3).

Износ охватывает поверхность в виде желобообразной канавки, которая размещается вдоль плунжера от верхнего торца и несколько ниже середины головки.

Максимальная глубина 0,023...0,025 мм и ширина 4,5...5 мм канавки находятся у верхнего торца головки плунжера; длина изношенного участка 9,5...10 мм. Чем дальше от верхнего торца, тем мельче и уже делается канавка, и за серединой головки она выравнивается с поверхностью.

Чистая блестящая поверхность плунжера в результате износа на этом участке становится изрезанной продольными рисками в виде бороздок средней глубины 0,004...0,005 мм. Изношенный участок имеет следующие внешние признаки: матовый оттенок поверхности, гребенчатую неровность, хорошо видимую в лупу 10—20 кратного увеличения, а при больших износах заметную и невооруженным глазом. Характер изношенной поверхности и микронеровности на ней позволяют утверждать, что рассматриваемый участок плунжера подвергается, абразивному износу.

В первый период, когда частицы попадают в зазор, они снимают большую микростружку, так как режущие кромки их острые. Продвигаясь далее между стенками деталей, режущие кромки абразивов затупляются, частицы размельчаются и режущая способность абразивного материала уменьшается. Вследствие этого и наблюдается большая глубина микробороздок и износ у верхнего торца плунжера, а чем дальше от торца, тем глубина бороздок и износ меньше.

Винтовая кромка головки плунжера изнашивается меньше. Изношенная поверхность расположена в 5,5 мм от верхнего торца и захватывает участок, близкий к винтовой кромке. Ширина пораженного участка по цилиндрической поверхности не значительна, (наибольшая его часть 2,…2,7 мм), находится против перепускного отверстия; по высоте головки износ распространяется на 4 мм.

Величина износа винтовой кромки по ее длине различна: максимальная находится на участке против перепускного бокового отверстия плунжера, расположенного в 6,5 мм от верхнего торца, и составляет 0,018…0,020мм, минимальная, равная 0, 003…0,005 мм, отстоит от торца на 9,5 мм.

Нарушается также чистота доведенных рабочих поверхности: на них появляются продольно расположенные бороздки глубиной в среднем 0,004-0,005 мм, а также отсечная кромка, которая па участке против перепускного отверстия плунжера под воздействием сосредоточенного местного размыва изменяет свою форму. Такой характер износа объясняется тем, что в момент перетекания из области высокого в область низкого давления (период отсечки) топливо устремляется с большой скоростью из бокового перепускного отверстия плунжера к отсечному окну гильзы. При этом двигаясь по кратчайшему пути, топливо омывает прежде всего участок отсечной кромки против перепускного отверстия плунжера.

В первый момент отсечки перепускное окно гильзы открыто частично, при своём движении топливо встречает значительное сопротивление. Поэтому на указанном участке отсечная кромка размывается топливом, с находящимся в нём абразивом.

ВТУЛКА.

У втулки изнашивается внутренняя поверхность, примыкающая к впускному и перепускному окнам. Больший износ находится у впускного окна, меньший у перепускного.

Износ зоны впускного окна имеет вид прямоугольной, желобообразной полосы, шириной 4,5-5 мм расположенной вдоль гильзы.

Места износа втулки у перепускного окна

(рис 4)

В большей мере изношена поверхность над окном протяжённостью 6…7 мм от его кромки вверх. Под окном участок захватывает 4,5…5 мм. В непосредственной близости к кромке находится максимальный износ, который у верхней её части составляет 0,025…0,027 мм и у нижней 0,015…0,017 мм. Рабочая поверхность втулки над верхней кромкой окна покрыта параллельными бороздками, расположенными вдоль втулки. Кромка окна имеет большой завал и как бы снята пилой, край неровный, рваный.

Местный износ поверхности в зоне перепускного окна гильзы по характеру и размещению отличен от износа впускного окна. Изношенный участок находится с левой стороны кромки окна, имеет вид фигурной полосы шириной 2…2,5 мм; к верхнему торцу он распространяется на 2…3 мм, к нижнему - на 4,5…5 мм. Величина износа на краю кромки равна 0,015…0,017 мм. С приближением к торцам гильзы он резко уменьшается, с правой стороны от окна износа почти нет.

Места износа втулки у перепускного окна

(рис 5)

Такое расположение износа объясняется тем, что при наличии левой винтовой кромки плунжера сначала открывается левая сторона окна гильзы. Поэтому перетекание топлива в момент отсечки абразивно изнашивает эту сторону окна, тогда как правая закрыта. Кромка с левой нижней стороны окна сильно изнашивается, круглая форма её нарушается, происходит процесс жидкостного размывания абразивом.

Влияние местных износов плунжерной пары.

При сборке секции топливного насоса от монтажных усилий штуцера высокого давления рабочая внутренняя поверхность втулки плунжера искажается. При затяжке нажимного штуцера с рекомендуемым моментом 120 Н*м зазор в сечении окон уменьшается до 1,5 мкм, а на участке расположенном на 10…15 мм ниже окон он увеличивается до 3 мкм.

Изменение величины зазора плунжерной пары в зависимости от усилий затяжки

(рис 6)

Такой характер деформации объясняется конструктивными особенностями втулки впускное и отсечное окна которой оказывают наиболее значительное влияние на изменение прецизионной поверхности втулки.

На поверхности втулки рядом с впускным и отсечным окнами вследствие упругой деформации возникают относительно узкие острые выступающие кроики. В момент нагнетания топлива, когда впускное окно ещё полностью не перекрыто, топливо с большой скоростью под высоким давлением устремляется в него, вызывая гидрообразный износ его кромки.

При износе кромок возрастают утечки топлива в компрессорную часть.

Увеличение момента затяжки штуцера высокого давления до 140…150 Н*м ускоряет износ плунжерных пар рядных топливных насосов на 20% по сравнению с деталями смонтированными с величиной 100…120 Н*м.

У плунжерных пар с зазором 0,5…1 мкм уже при монтаже с моментом затяжки 60 Н*м происходит зависание плунжера около окон втулки. Однако в процессе нагнетания топлива заклинивания не происходит. У значительной части плунжерных пар, имеющих зазор 1...1,5 мкм, после затяжки штуцеров высокого давления с усилием 12..15 Н-м происходит защемление плунжера в компрессионной части. Отмеченное явление про­исходит вследствие несовпадения геометрических осей втулки и плунжера из-за изгиба компрессионной части втулки под действием монтажных усилий.

При рабочем ходе плунжера, после перекрытия выпускного окна гильзы, наступает момент впрыскивания топлива в цилиндры двигателя. У изношенных плунжерных пар начало впрыскивания запаздывает, так как после перекрытия впускного окна топливо начинает перетекать обратно по желобообразпой канавке местного износа.

По мере движения плунжера вверх глубина и ширина изношенного участка уменьшаются, в результате чего зазор в этом месте становится меньше, утечки сокращаются и в определенный момент с запаздыванием подается топливо. Чем больше величина местного износа плунжерной пары, тем сильнее обратное перетекание топлива и следовательно, большее запаздывание начала впрыскивания

В случае максимальной величины износа плунжера и втулки угол опережения впрыска топлива может запаздывать до 5 градусов по кулачковому валу топливного насоса (ЯМЗ-238НБ)

Кроме того, износ плунжерных пар значительно снижает их производительность из-за утечек топлива, особенно на пусковых оборотах.

Рост утечек топлива с уменьшением оборотов объясняется тем, что при медленном движении плунжера время на перетекание возрастает.

Плунжерные пары в топливном насосе изнашиваются неодинаково, поэтому перетекание топлива на изношенных участках будет различным, отчего повышается неравномерность подачи топлива. При больших износах деталей плунжерных пар, неравномерность может увеличиться в три раза, на наминальных оборотах и в пять раз на пусковых оборотах.

Износ плунжерных пар сопровождается значительным снижением давления подаваемого топлива. На пусковых оборотах новы пары должны развивать давление подачи топлива не ниже 50…60 МПа, а при износе оно снижается в 4…5 раз. Если плунжерная пара не развивает давление в 30 МПа и более, её следует заменить.

На показатели топливной аппаратуры также влияет износ винтовой кромки плунжера и сопряженного участка перепускного окна гильзы, при этом сокращается продолжительность подачи топлива.

На запаздывание момента впрыска так же влияет износ толкателей кулачкового вала, нагнетательного клапана и других деталей.

НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

У нагнетательного клапана изнашивается запорный конус 1, разгрузочный поясок, направляющий хвостик 3. Поверхность запорного конуса изнашивается от ударной посадки клапана под действием пружины, остаточного давления топлива в трубопроводе, а также от воздействия имеющихся в топливе абразивных частиц.

1-запорный конус

2-разгрузочный поясок

3-направляющий хвостовик

шириной 0,4…0,5мм и средней глубиной 0, 05 мм (топливный насос 4ТН8,5х10, наработка 3,5…4 тыс. мото-часов).

Значительно изнашивается разгрузочный поясок второго клапана, цилиндрическая поверхность которого становится конической. У кромки верхнего торца его износ в среднем достигает 0,008…0,01 мм, у нижней кромки 0,03…0,35 мм. Изношенная поверхность имеем гребенчатый вид с глубокими бороздками между ними, идущими поперёк всего пояска, которые значительно увеличивают кольцевой зазор в сопряжении разгрузочного пояска с отверстием гнезда клапана. Изношенную поверхность легко обнаружить невооруженным глазом, а начальная стадия износа с незначительной высотой гребешков хорошо заметно в лупу с 10-20 кратным увеличением.

Характер расположения износа объясняется заклиниванием абразивных частиц в зазоре между стенкой отверстия гнезда клапана и разгрузочного пояска в момент перекрытия отверстия пояском при посадке клапана. Частицы размельчаются, и абразив утрачивает режущую способность. Поэтому большая глубина бороздок наблюдается со стороны нижнего торца и разгрузочный поясок изнашивается на конус.

Кроме того, этот участок изнашивается в момент выхода пояска из отверстия гнезда, когда через малую кольцевую щель проходит со значительной скоростью нагнетаемое плунжером топливо. Абразивные частицы, находящиеся в топливе, совершают удары преимущественно по нижней части пояска, снимая здесь наибольшую микростружку. В начальной стадии износа на поверхности пояска со стороны нижнего торца видны поперечные риски и незначительное закругление кромки.

Гнездо клапана.

У гнезда клапана изнашивается запорная фаска и направляющее отверстие.

Промеры направляющего отверстия гнезда клапана показали, что оно сильно изнашивается в верхней части, на участке длинной 1,8…2 мм, т. е. в зоне работы разгрузочного пояска, по тем же причинам что и поясок клапана. Износ достигает в среднем 0,025…0,03мм на диаметр. При этом цилиндрическая форма отверстия нарушается, становится конической, большое основание конуса лежит к верхнему торцу гнезда клапана.

Со стороны нижнего торца отверстие изнашивается незначительно, от 0,005 до 0,01 мм. Изношенная поверхность имеет прямоугольные канавки, идущие по образующей, сходные с формой ребра хвостовика клапана.

Микрорельеф стенки гнезда клапана в верхней части (в зоне работы разгрузочного пояска) представляет собой поверхность, изрезанную продольными бороздками, такими же, как и на разгрузочном пояске клапана.

Отличаются лишь тем, что на стенке отверстия седла клапана микробороздки мельче, а глубина бороздок высота гребешков увеличиваются к верхнему торцу гнезда клапана в направлении, обратном направлении на разгрузочном пояске.

Характер износа подтверждает, что поверхность разрушается путем срезания микростружек абразивным материалам, попадающим в зазор между разгрузочным пояском клапана и отверстием гнезда.

Влияние износов клапанной пары на работу аппаратуры и двигателя.

Износ разгрузочного пояска клапана и сопрягаемого с ним отверстия гнезда сильно искажает начальные размеры, форму и чистоту поверхности.

Зазор в сопряжении разгрузочного пояска увеличивается в 5...6 раз, а с учетом глубины бороздок микро рельефа — в 7...8 раз. При таких зазорах не создаете должный разгрузочный эффект в топливопроводе высокого давления и не обеспечивается четкая отсечка подачи топлива.

Установлено, что с расширением зазора в сопряжении разгрузочный поясок клапана — отверстие его гнезда подача топлива увеличивается. Так, при зазоре 0,038...0,042 мм у новой пары он равен 0,002...0,008 мм производительность секций топливного насоса УТН (двигатель Д-50) на пусковых оборотах возрастает на 50....60%, а на номинальных оборотах — на 10..,20%

Неравномерный износ в комплекте клапанов насоса, создает различную величину зазора по разгрузочном пояску и следовательно, неодинаковую разгрузку топ­ливопроводов высокого давления, которая приводит к неодинаковой подаче топлива. Поэтому износ нагнетательных клапанов всегда сопровождается увеличение неравномерности подачи топлива. Так, на номинально режиме неравномерность подачи топливного укомплектованного клапанными парами с различным зазором в зоне разгрузочного пояска, увеличивается в 4…5 раз. Этот же насос с новыми клапанными парами имел неравномерность подачи около 3%.

С износом клапанов наблюдается ранний впрыск (в среднем на 2...2,5°). Продолжительность впрыска увеличивается из-за снижения разгрузочного эффекта клапана. Поэтому форсунка дает растянутый впрыск, Главным образом удлиняется конец его, так как игла форсунки совершает медленную посадку, при этом отсутствует четкая отсечка впрыска.

Нарушения в работе топливной аппаратуры, связанные с износом разгрузочного пояска клапана, проверены на горячем двигателе. При зазоре по разгрузочному пояску 0,042...0,043 мм часовой расход топлива двигателем повышается на 13,8%, а мощность увеличивается на 9% (двигатель Д-50).

Избыточная подача топлива, неравномерное распределение его по цилиндрам, увеличение продолжительности впрыска нарушают процесс сгорания топливной смеси, двигатель работает жестко, с дымным выхлопом, перегревом, с более интенсивным износом деталей шатуно - поршневой группы.

Работа двигателя на малых оборотах характеризуется высокой жесткостью, неравномерностью и дымностью выхлопа. При частоте вращения меньше 600 мин-1 наблюдаются перебои в работе цилиндров, сильная вибрация двигателя и большая дымность выхлопа.

1.3.  Ремонт клапанов

Перед разборкой клапаны размечают по цилиндрам. Газопроводы, камеры сгорания, клапаны и другие детали очищают от нагара и промывают. Если рабочая фаска клапана подгорела или корродирована, то ее шлифуют. Но при этом цилиндрическая поверхность головки клапана должна иметь высоту не менее 0,3 мм. Острый край головки клапана может перегреться и будет вызывать калильное зажигание. Если нет шлифовального станка, то клапан закрепляют в патроне токарного станка и рабочую фаску обрабатывают напильником, сохраняя при этом первоначальный угол фаски. Малый износ можно отшлифовать вручную. Для этого в клапанное гнездо кладут наждачною бумагу и по ее шероховатой стороне вращают клапан, пока фаска его не очистится. Износ торца стержня клапана отшлифовывают наждачным кругом.

Износ между стержнем клапана и его направляющей втулкой измеряют индикаторными часами. Допускается зазор до 0.15 мм. Изношенные втулки перепрессовывают и новые втулки разверстают под стержни клапана. Клапан должен под действием своего веса свободно опускаться во втулку, но в то же время рукой не должен ощущаться зазор во втулке. Хоти клапанное гнездо изготовляют из очень твердого материала, но и оно изнашивается, подгорает и корродирует. Рабочую фаску гнезда шлифуют коническими абразивными дисками, но если повреждения фаски незначительны, то они устраняются в ходе притирки.

Притирают клапан, пока на фасках клапана и гнезда не образуются пояса шириной 1,5-2,0 мм, находящиеся па середине фаски. В случае надобности гнездо шлифуют диском под углом 15 градусов. Если клапан проваливается глубоко, то изношенное гнездо заменяют. Это надо проделать и тогда, когда ослаб натяг гнезда в головке блока. Для этого выпускают гнезда ремонтного размера.

Дли замены гнезда головку блока предварительно нагревают до температуры 170-200 градусов, а гнездо охлаждают в твердой углекислот. После запрессовки головку блока вокруг гнезда зачеканивают.

Проверяют жесткость клапанных пружин. На весах сжимают пружину до определенной длины и определяют при этом возникающую силу по показанию весов. Если жесткость уменьшилась более 10%, пружину заменяют. Так как из-за шлифования клапана и его гнезда натяг пружины уменьшится, то под пружину надо установить дополнительную стальную шайбу. Пружину с переменным шагом витков устанавливают так, чтобы витки с меньшим шагом были в стороне головки блока.

Ремонт клапанов. Перед разборкой клапаны размечают по цилиндрам. Газопроводы, камеры сгорания, клапаны и другие детали очищают от нагара и промывают. Если рабочая фаска клапана подгорела или корродирована, то ее шлифуют. Но при этом цилиндрическая поверхность головки клапана должна иметь высоту не менее 0,3 мм. Острый край головки клапана может перегреться и будет вызывать калильное зажигание. Если нет шлифовального станка, то клапан закрепляют в патроне токарного станка и рабочую фаску обрабатывают напильником, сохраняя при этом первоначальный угол фаски. Малый износ можно отшлифовать вручную. Для этого в клапанное гнездо кладут наждачную бумагу и по ее шероховатой стороне вращают клапан, пока фаска его не очистится. Износ торца стержня клапана отшлифовывают наждачным кругом.

Износ между стержнем клапана и его направляющей втулкой измеряют индикаторными часами. Допускается зазор до 0,15 мм. Изношенные втулки перепрессовывают и новые втулки развертывают под стержни клапана. Клапан должен под действием своего веса свободно опускаться во втулку, но в то же время рукой не должен ощущаться зазор во втулке. Хотя клапанное гнездо изготовляют из очень твердого материала, но и оно изнашивается, подгорает и корродирует. Рабочую фаску гнезда шлифуют коническими абразивными дисками, но если повреждения фаски незначительны, то они устраняются в ходе притирки.

Притирают клапан, пока на фасках клапана и гнезда не образуются пояса шириной 1,5…2,0 мм, находящиеся иа середине фаски. В случае надобности гнездо шлифуют диском под углом 15 °. Если клапан проваливается глубоко, то изношенное гнездо заменяют. Это надо проделать и тогда, когда ослаб натяг гнезда в головке блока. Для этого выпускают гнезда ремонтного размера.

Для замены гнезда головку вают до температуры 170…200 °С, углекислоте. После запрессовки зачеканивают.

Проверяют жесткость клапанных пружин. На весах сжимают пружину до определенной длины и определяют при этом возникающую силу по показанию весов. Если жесткость уменьшилась более 10 %, пружину заменяют.

Так как из-за шлифования клапана и его гнезда натяг пружины уменьшится, то под пружину надо установить дополнительную стальную шайбу. Пружину с переменным шагом витков устанавливают так, чтобы витки с меньшим шагом были в сторону головки блока.

После притирки клапанов заменяют изношенные маслоотра-жательные колпачки стержней клапанов. Маслоотражательным элементом служит кольцо 2 из фторопласта — пластмассы, стойкой к нефтепродуктам и обладающей низким коэффициентом трения и хладотекучестью, из-за чего вскоре заполняется полость между донышком колпачка и шайбой, обеспечивая надежное и долговечное уплотнение узла.

Потребность в замене маслоотражающих колпачков может возникнуть и ранее, до текущего ремонта двигателя. На это указывают повышенный расход масла, дымный выхлоп и замасливание свечей. Если при этом компрессия в цилиндрах нормальная, то, очевидно, что износились колпачки.

Для замены колпачков поступают следующим образом. Вывертывают свечу того цилиндра, где колпачки заменяются, ставят поршень в нем в ВМТ и снимают распределительный вал, рычаги и пружины, поддерживая клапан отверткой, вставленной в свечное отверстие. Колпачки обычно снимают двумя отвертками или плоскогубцами, но так можно легко сломать верхнюю часть направляющей втулки клапана, изготовленной из хрупкой металлокерамики. Захват вытачивают на токарном станке и распиливают вдоль. В распил вставляют пластину, соединяющую захват со стержнем: Захват надевают на колпачок и его половинки стягивают хомутом. Ударяя грузом 6 по наконечнику, снимают колпачок. Новый колпачок устанавливают при помощи приспособления.

При работе резина теряет эластичность и недостаточно сжимается пружиной вокруг стержня клапана. Для устранения этого недостатка под пружину накладывают ниточный бандаж, как показано на рисунке. На шейку колпачка наматывают три витка капроновой нитки № 10 или 20. Если имеются только тонкие нитки № 50 или 60, то предварительно их скручивают втрое. Нитки должны находиться в пазу между резиной и пружиной и концы их связывают узлами. Сильно нитки не натягивают. Стержень клапана должен слабо захватываться колпачком так, чтобы клапан не падал под собственным весом.

Головки блока отливаются из алюминиевого сплава. Трещины рубашки охлаждения заделывают эпоксидным клеем. Герметичность рубашки проверяют опрессовкой под давлением 0,4 МПа (4 кгс/см2).

Деформированную плоскость разъема головки фрезеруют или пришабривают. Допустимая неплоскостность в зависимости от длины головки составляет 0,05…0,15 мм. При ремонте снимается возможно тонкая стружка, так как из-за уменьшения высоты камеры сгорания повышается степень сжатия двигателя. Наименее допустимая высота камеры сгорания приводится в технических условиях.

При прогорании прокладки головки блока на поверхности головки возникает углубление, которое надо заварить и затем заровнять. Временно туда можно положить листовой асбест подходящей толщины.

Резьбы свечных отверстий изнашиваются по разным причинам. На холодном двигателе свечу можно затянуть моментом 37±2 Н - м (3,7±0,2кге - м). Если таким же моментом затянуть свечу и на горячем двигателе, то при охлаждении натяг увеличивается и при отворачивании свечи резьба быстро изнашивается. В горячую головку или изношенную резьбу свечу заворачивают слабее, моментом 26…30 Н - м (2,6…3 кгс- м). Шайба под свечу должна быть мягкой. Затвердевшую шайбу нагревают докрасна и затем охлаждают в холодной воде. Если толщина шайбы менее 1 мм или ее совсем нет, то резьба свечи выходит в камеру сгорания, где покрывается нагаром. При выворачивании свечи такая резьба портит резьбу в свечном отверстии головки блока.

Сорванную резьбу свечного отверстия восстанавливают резьбовым ввертышем. Для этого свечное отверстие развертывают до диаметра 18,3 мм. Торец зенкуют на глубину 5,5 мм, его поверхность должна быть не ниже 5-го класса шероховатости. В отверстии нарезают резьбу М20Х 1,5, и туда завертывают ввертыш, предварительно подложив под буртик ввертыша медную шайбу толщиной 1 мм. Выступающий в камеру сгорания конец ввертыща развальцовывают и обрабатывают по форме камеры. Свечное отверстие калибруют метчиком М14Х1,25.

У распределительных валов изнашиваются опорные шайбы и кулачки. Из-за износа кулачка уменьшается подъем клапана и нарушаются фазы газораспределения. Вследствие этого уменьшается мощность двигателя.

Подъем клапана зависит от размеров. Наименее допустимый подъем клапана у двигателей МеМЗ (5,9 мм) и ЗМЗ (6 мм). У двигателя ВАЗ допустимая высота изношенного кулачка составляет 36,36 мм.

Кулачки должны быть зеркально гладкими. Небольшие риски и задиры устраняют полировкой. Сильно изношенные или с задирами кулачки перешлифовывают на копировальном станке, имеющемся на ремонтном предприятии.

У двигателей ВАЗ рабочие поверхности рычагов механизма газораспределения должны быть зеркально чистыми. При надире или износе в виде мелких граней, а в месте первоначального контакта с кулачком образования углубления не более 0,3 мм рычаг надо ремонтировать. Если износ глубже 0,3 мм, рычаг заменяют. По тыльной стороне кулачка распределительного вала можно судить о качестве регулировки клапанов. Если эта поверхность вся темная, то тепловой зазор между кулачком и рычагом существовал. Если есть кольцевые полосы на краю кулачка, то, вероятно, рычаг стоял с перекосом. Причиной может быть смещение прижимной пружины, рычага или ее деформация. Если же тыльная сторона кулачка блестит по всей поверхности, то это указывает на малый тепловой зазор. Проверяют пружины рычагом. Их отогнутые концы должны быть на одной оси, перпендикулярной продольной плоскости, а расстояние между ними и крайней точкой петли должно составлять 35 мм. В случае надобности подгибают спиральную часть пружины, так как несоосность ее концов является обычно причиной перекоса рычага и появления стука клапана.

Рабочие поверхности рычагов и кулачков защищают наждачными кругами разной зернистости с последующей полировкой. Снимают возможно минимальный слой металла, не искажая форму поверхности и сохраняя верхний твердый слой. Можно воспользоваться и алмазным надфилем, алмазными брусками и шкуркой. Обработку заканчивают полировкой.

Изношенные кулачки чугунного распределительного вала двигателя ВАЗ наплавляют высоколегированным электродом Т-590 или T-62Q. Применяя электрод диаметром 4 мм, устанавливают силу тока 200…220 А. Так как чугунный распределительный вал из-за его хрупкости почти нельзя править, то при наплавке применяют такой способ, чтобы вал деформировался возможно меньше. Наплавленную поверхность с твердостью HRC 55…62 обрабатывают на копировальном станке. При наплавке покрытие электрода не должно содержать влагу, поэтому электроды предварительно выдерживают при температуре 180…200 °С в течение 2…3 ч.

Если распределительный вал находится в блоке и вращается в биметаллических втулках, то в ремонтных предприятиях его опорные шейки могут быть перешлифованы под ремонтные размеры. Биение распределительного вала, установленного крайними шейками на призмы, допускается в пределах 0,02…0,03 мм.

Клапанные гнезда. В процессе работы клапанные гнезда подвергаются коррозийному действию горючей смеси и выхлопных газов, резкому изменению температур и ударной нагрузке. Вследствие тяжелых условий работы клапанных гнезд получается износ их рабочей поверхности и образование нагара. Износ гнезд приводит к неплотному прилеганию клапана, сопровождающемуся потерей мощности двигателя, и дальнейшему усиленному разрушению рабочих частей гнезда и клапана.

При наличии нагара и небольших износов фаски гнезда ремонт его может быть произведен путем очистки и притирки клапана.

При больших же износах производят фрезеровку рабочей поверхности (фасок) гнезд до полного удаления износа. Вставные седла клапанов вследствие высокой твердости шлифуются.

Для обработки клапанных гнезд пользуются фрезами с углами режущей кромки в 45, 75 и 15°. Вначале гнездо клапана обрабатывается черновой фрезой в 45°. Фреза центрируется по направляющей втулке клапана, которая предварительно должна быть при большом износе заменена на новую. Затем гнездо углубляют фрезой в 75°, а верхнюю кромку гнезда снимают фрезой в 15°. Окончательная отделка гнезда производится чистовой фрезой в 45°. Фрезы с углом заточки в 75 и 15° являются вспомогательными и служат для прохода верхней и нижней кромок гнезда с целью получения необходимой ширины и расположения фаски, что способствует улучшению прохождения газов.

Восстановление клапанов. Изношенные фаски клапанов шлифуются на универсальном круглошлифовальном станке с креплением в цанговом патроне или на настольном шлифовальном станке.

Изношенные стержни клапанов шлифуют под ремонтный размер. На заводах, имеющих электролитический цех, стержни восстанавливаются хромированием с последующей шлифовкой под номинальный или ремонтный размер. В двигателях с регулируемыми клапанами износ торца стержня выводится шлифовкой его до чистоты. 

Шариковые клапанные пары изготавливаются, в основном, в трех исполнениях из нержавеющей стали, стеллитов и твердосплавных композиций.

1. Клапанная пара из нержавеющей стали:

Имеет невысокую стоимость, может длительно эксплуатироваться в вязких неагрессивных средах, например артезианские скважины, нефтепромыслы с низкой обводненностью, малым выбросом абразива и невысоким газовым фактором.

2. Клапанная пара из стеллитов:

По сравнению с клапанной парой из нержавеющей стали обладают повышенными механическими и химическими характеристиками, имеют примерно в 1,5 раза больший ресурс, удовлетворительно работают при малом (среднем) до 1г/л насыщении жидкости абразивными  частицами. При увеличенном содержании сероводорода резко снижается коррозионная стойкость.

3. Клапанная пара из твердых сплавов:

Имеют высокие механические характеристики, хорошую химическую стойкость. Хорошо работают на агрессивных высокообводненных нефтях, имеют низкую чувствительность к повышенному содержанию попутного газа и абразивных частиц. На скважинах с высоковязкой  нефтью повышают добычу на 5-8 %% благодаря четкой работе клапана (уменьшенному времени закрывания) из-за высокого удельного веса шарика. Являются универсальным решением для «проблемных» промыслов с высокой обводненностью, газовым фактором, агрессивной скважинной жидкостью и сложным наклоном стволов скважин.

Ремонт клапанов.

Перед разборкой клапаны размечают по цилиндрам. Газопроводы, камеры сгорания, клапаны и другие детали очищают от нагара и промывают. Если рабочая фаска клапана подгорела или корродирована, то ее шлифуют. Но при этом цилиндрическая поверхность головки клапана должна иметь высоту не менее 0,3 мм. Острый край головки клапана может перегреться и будет вызывать калильное зажигание. Если нет шлифовального станка, то клапан закрепляют в патроне токарного станка и рабочую фаску обрабатывают напильником, сохраняя при этом первоначальный угол фаски. Малый износ можно отшлифовать вручную. Для этого в клапанное гнездо кладут наждачную бумагу и по ее шероховатой стороне вращают клапан, пока фаска его не очистится. Износ торца стержня клапана отшлифовывают наждачным кругом.

Износ между стержнем клапана и его направляющей втулкой измеряют индикаторными часами. Допускается зазор до 0,15 мм. Изношенные втулки перепрессовывают и новые втулки развертывают под стержни клапана. Клапан должен под действием своего веса свободно опускаться во втулку, но в то же время рукой не должен ощущаться зазор во втулке. Хотя клапанное гнездо изготовляют из очень твердого материала, но и оно изнашивается, подгорает и корродирует. Рабочую фаску гнезда шлифуют коническими абразивными дисками, но если повреждения фаски незначительны, то они устраняются в ходе притирки.

Притирают клапан, пока на фасках клапана и гнезда не образуются пояса шириной 1,5…2,0 мм, находящиеся иа середине фаски. В случае надобности гнездо шлифуют диском под углом 15 °. Если клапан проваливается глубоко, то изношенное гнездо заменяют. Это надо проделать и тогда, когда ослаб натяг гнезда в головке блока. Для этого выпускают гнезда ремонтного размера.

Для замены гнезда головку вают до температуры 170…200 °С, углекислоте. После запрессовки зачеканивают.

Проверяют жесткость клапанных пружин. На весах сжимают пружину до определенной длины и определяют при этом возникающую силу по показанию весов. Если жесткость уменьшилась более 10 %, пружину заменяют.

Так как из-за шлифования клапана и его гнезда натяг пружины уменьшится, то под пружину надо установить дополнительную стальную шайбу. Пружину с переменным шагом витков устанавливают так, чтобы витки с меньшим шагом были в сторону головки блока.

После притирки клапанов заменяют изношенные маслоотра-жательные колпачки стержней клапанов. Маслоотражательным элементом служит кольцо 2 из фторопласта — пластмассы, стойкой к нефтепродуктам и обладающей низким коэффициентом трения и хладотекучестью, из-за чего вскоре заполняется полость между донышком колпачка и шайбой, обеспечивая надежное и долговечное уплотнение узла.

Глава II Особенности кулачкового клапана

2. 1. клапанная система

Существует множество вариантов привода клапана посредством кулачкового распределительного вала. Каждый из них имеет как преимущества, так и недостатки и соответствует уровню развития технологии производства своего времени. Конструкторы, решая задачу проектирования механизма газораспределения, выбирают компромиссные решения, наиболее полно отвечающим требованиям, предъявляемым к двигателям данного типа.

Так, на заре двигателестроения, распредвалы располагались как можно ближе к коленчатому валу, что было обусловлено технологическими трудностями – привод РВ в то время мог осуществляться только шестернями, число которых стремились свести к минимуму. Головка блока могла быть только достаточно простой формы (без мест под коромысла, втулок под клапаны, без седел), поэтому клапаны были перевернутыми, то есть стержень смотрел вниз, и сами клапаны находились в стороне от цилиндра, использовались штанги (нижнеклапанная схема). В таком варианте камера сгорания (КС) получалась вытянутой, фронт пламени долго распространялся от свечи до периферии – получались низкие детонационные свойства КС, мощностные характеристики, высокий расход топлива.

По мере развития технологий изготовления деталей двигателя и всего производства в целом, усложнялась конструкция мотора. Так строение головки блока цилиндра стало отвечать требованиям эффективного процесса смесеобразования, КС приняла ту форму, которая оптимальна для данного вида топлива и типа двигателя, остро встали проблемы снижения веса. Вместе с тем, появлялись новые и новые схемы привода клапанов.

Так, долгое время большинство соотечественников было знакомо с «классическим» механизмом газораспределения. Данный тип имеет ряд преимуществ, среди которых простота регулировки теплового зазора и ряд других. Использование цилиндрической контактной поверхности на рычаге позволяет реализовать достоинство системы SmartCAMS® в создании кулачков с заданной степенью вогнутости профиля. Это очень важно, так как пока весь потенциал этой схемы не реализован.

В настоящее время широкое распространение имеет тип привода клапана с плоской регулировочной шайбой. Данная конструкция достаточно технологична. Однако регулировка теплового зазора может быть осуществлена только подбором регулировочной шайбы нужной толщины. Это увеличивает номенклатуру используемых для ремонта деталей, увеличивает затраты, снижает ремонтопригодность. Кроме того, жесткой фиксации шайбы не предусмотрено, что может приводить в ряде случаев к ее выпадению из посадочного гнезда. Это не приемлемо для двигателей спортивной и гоночной спецификации. «Выплевывание» шайбы объясняется очень просто – в толкателе имеется U-образная технологическая выемка у внешней стороны посадочного гнезда. Как только линия контакта между кулачком и шайбой (положение вектора силы со стороны кулачка) выходит за опорную поверхность толкателя, шайба, не имея под собой опоры, начинает наклоняться.

Таким образом, каким бы не был диаметр регулировочной шайбы, определяющим является размер опорной поверхности толкателя (положение вектора силы со стороны толкателя) Через некоторое время работы, когда гнездо будет достаточно сильно деформировано – шайба вылетит. Следует заметить, что ни подъем, ни ширина фазы кулачка не являются определяющими факторами нормальной работоспособности регулировочной шайбы. Мы в описании к каждому валу четко указываем тип применяемого толкателя, таким образом, вал с самым большим подъемом и шириной фазы может надежно работать со стандартным толкателем.

В последнее время все большее и большее распространение получают двигатели с гидравлическими толкателями в приводе клапанов. Кроме отсутствия необходимости регулировки теплового зазора этот тип толкателей позволяет использовать распредвалы с большим наполнением. Это обуславливается практически полным использованием поверхности толкателя для перемещения линии контакта между кулачком и толкателем. Однако нормальная работоспособность гидрокомпенсатора может быть гарантирована только до определенных оборотов – около об/мин.

Для более высокооборотистых двигателей и двигателей с максимальным увеличением момента и мощности необходимо заменять стандартные толкатели (с регулировочной шайбой или гидрокомпенсатором) на цельные толкатели. Использование всей поверхности толкателя; гарантированный минимальный зазор между толкателем и колодцем в головке, снижающий шумность, вибрации и колебания клапанного механизма; сниженные массы поступательно-движущихся деталей привода (за счет облегченного толкателя, отсутствия тяжелой шайбы), высокая технологичность и дешевизна установки – все это преимущества плоского цельного толкателя.

2. 2 Виды кулачковых клапанов

По расположению клапанов различают верхнеклапанные (рис. 1, а) и нижнеклапанные (рис. 1, б) двигатели. У верхнеклапанного двигателя клапаны расположены в головке цилиндра и приводятся в движение от кулачкового вала с помощью толкателей 1, штанг 2 и коромысел 3. У нижнеклапанного двигателя клапаны расположены в теле цилиндра и приводятся в движение от кулачкового вала непосредственно толкателем 1.

Верхнеклапанные двигатели, имеющие относительно мало изогнутый впускной тракт, развивают мощность, которая на 30% больше мощности нижнеклапанных двигателей. Это объясняется главным образом лучшим заполнением цилиндра горючей смесью. У нижнеклапанного двигателя тракт впуска горючей смеси имеет много поворотов, тормозящих движение горючей смеси.

Стоимость изготовления верхнеклапанных двигателей несколько выше, однако они преобладают в мотоциклостроении.

Устройство и работа

Наиболее простой механизм газораспределения при нижнем расположении клапанов состоит из клапана грибообразной формы, гнезда, направляющей втулки , пружины, опорной шайбы или подпятника пружины, теплоизолирующей фасонной шайбы пружины, запорных сухариков, толкателя с регулировочным винтом и гайкой 9, кулачковых валов с подшипниками, большой распределительной шет стерни и малой распределительной шестерни, установленной на коленчатом валу.

Клапан к седлу прижимает пружина. При вращении коленчатого вала малая распределительная шестерня вращает большую шестерню распределительного вала с вдвое меньшим числом оборотов. Кулачки поднимают толкатели, которые, преодолевая сопротивление пружины, приподнимают клапан на расстояние 6*-8 мм от гнезда. По мере вращения кулачка, толкатель начинает опускаться, и пружина возвращает клапан в гнездо. Цилиндр и клапан сделаны из различных металлов и при работе двигателя имеют неодинаковую тем 800° С* клапан при удлинении не упирался в головку толкателя, а под воздействием пружины плотно садился в гнездо, между толкателем и торцом стержня клапана имеется регулируемый тепловой зазор. Клапаны, нагреваемые горячими газами, передают тепло от головок через рабочие фаски седлам, а от стержней — направляющим втулкам. Впускной клапан нагревается меньше выпускного, так как охлаждается горючей смесью.

У клапана различают головку (тарелку) и стержень. Головка клапана бывает плоской, выпуклой или вогнутой тюльпанообразной формы. Рабочая фаска головки расположена под углом 45° или 30° к оси клапана. При угле'30° обеспечивается лучшее наполнение цилиндра, но клапан хуже центрируется в гнезде. Головки клапанов стремятся делать большего размера (он ограничивается только возможностью размещения клапана в цилиндре или в головке цилиндра). Чтобы удобнее было производить притирку клапана к гнезду, на головке клапана имеется прорезь для отвертки. Однако прорезь ослабляет головку клапана и делает ее менее обтекаемой, поэтому на клапанах некоторых двигателей прорези не имеется. Для улучшения обтекания клапана газами и передачи тепла переход головки в стержень делают плавным. Вверху на стержне имеется кольцевая канавка 3 для запорных сухариков. Клапаны изготовляют из специальных сталей.

Гнезда клапанов у алюминиевой головки верхнеклапанного двигателя вставные из жаропрочного чугуна или бронзы, направляющие втулки Клапана — бронзовые или металлокерамические. У нижнеклапанного двигателя гнездо растачивается непосредст - венно в теле цилиндра или применяется вставное гнездо из легированного чугуна; направляющая втулка клапана отливается вместе с цилиндром или запрессовывается в цилиндр.

Для клапанов применяют цилиндрические с равномерным шагом и более совершенные с неравномерным шагом пружины. Каждый клапан имеет одну или две, расположенные

внутри другой цилиндрические пружины.

Для верхнеклапанных двигателей применяют также пружины шпилечного типа Для теплоизоляции пружины между ней и фланцем направляющей втулки или непосредственно между пружиной и головкой или цилиндром ставят фасонную шайбу.

Другой конец пружины опирается на шайбу (подпятник). В шайбе имеется конусное отверстие для запорных сухариков.

Распределительный вал двухцилиндрового и одноцилиндрового двигателей, как правило, изготовляют как одно целое кулачками впускных и выпускных клапанов, а иногда и с червяком привода масляного насоса. Применяются также отдельные для каждого клапана шестерни. Распределительный вал нижнеклапанного двигателя приводится во вращение с помощью шестеренчатой или цепной передачи. Число зубьев шестерни на распределительном валу вдвое больше числа зубьев шестерни на коленчатом валу.

Толкатель представляет собой цилиндрический цельный или полый стержень, имеющий внизу шлифованный торец, которым он опирается на кулачок, а наверху гнездо для наконечника штанги или резьбовое отверстие для болта, регулирующего тепловой зазор между головкой болта и стержнем клапана. В некоторых конструкциях механизма газораспределения кулачок поднимает толкатель посредством промежуточного рычага, называемого рокером.

В зависимости от расположения распределительного вала верхнеклапанные двигатели разделяют на двигатели с нижним валом и приводом к клапанам с помощью штанг и коромысел и двигатели с верхним валом (в головке цилиндра). При расположении распределительного вала в головке цилиндра применяется один вал с кулачками, открывающими клапаны с помощью коромысел, или два вала (для впускного и выпускного клапанов) с кулачками, которые открывают клапаны без коромысел.

Размещенные в головке цилиндра распределительные валы приводятся во вращение от коленчатого вала цилиндрическими шестернями или валом, расположенным вдоль цилиндра, и двумя парами конических шестерен, или с помощью цепной передачи. В механизме газораспределения находит применение зубоременная передача.

Увеличение числа оборотов, являющееся одним из способов повышения мощности двигателя, ограничивается механизмом газораспределения верхнеклапанного двигателя. При больших числах оборотов во время открытия клапана инерционные силы коромысла, толкателя, рычага и пружины, действуя в том же направлении, что и силы инерции клапана, стремятся приподнять его от гнезда на высоту большую, чем предусмотрено. Вследствие этого нарушаются фазы газораспределения, а клапан может удариться о поршень, так как пружина с нормальной упругостью не может нейтрализовать действие инерционных сил деталей механизма газораспределения и не успевает своевременно посадить клапан в гнездо. Применение более сильных пружин может вызвать обрыв стержня клапана. При утолщении клапана в опасных сечениях увеличивается его масса, что, в свою очередь, должно быть компенсировано соответствующим увеличением упругости пружины. В случае установки сильных пружин механизм газораспределения будет работать со стуком и недопустимой перегрузкой.

Чтобы уменьшить силу пружин, стремятся до возможного предела уменьшить массу деталей, движущихся возвратно-поступательно (пружин, толкателей, промежуточных рычагов, коромысел и клапанов). У верхнеклапанного двигателя с нижним расположением распределительного вала масса промежуточных деталей (между кулачком и клапаном) наибольшая. При верхнем расположении газораспределительного механизма т одним валом масса промежуточных деталей уменьшается. Наконец, при двух распределительных валах масса промежуточных деталей достигает возможного минимума.

Двигатели с верхним расположением распределительного вала применяются преимущественно на дорогостоящих спортивных мотоциклах. Фазы газораспределения.

Впускной клапан открывается до прихода поршня в в. м. т. и закрывается после прохождения поршнем н. м. т. Выпускной клапан открывается до прихода поршня в н. м. т., закрывается после прохождения поршня в. м. т. Вследствие опережения начала открытия впускного клапана к приходу поршня в в. м. т. пространство между клапаном и седлом является вполне достаточным для впуска смеси. Если бы начало открытия клапана совпадало с приходом поршня в в. м. т., то щель под клапаном образовалась бы после того, как поршень совершил часть такта впуска. Закрывается впускной клапан после прохождения поршнем н. м. т. во время его движения вверх. Из-за запаздывания конца впуска в цилиндр по инерции поступает дополнительное количество горючей смеси. Таким образом, .горючая смесь поступает в цилиндр в начале такта впуска под действием. разрежения в цилиндре а в конце такта впуска — по инерции.

Выпускной клапан открывается до прихода поршня в - н. м. т., остается открытым в течение всего такта выпуска и закрывается после прохождения поршнем в. м. т. в начальный период такта впуска. К этому времени впускной клапан также будет открыт.

Период одновременного открытия клапанов называется перекрытием клапанов. Опережение начала открытия выпускного клапана вызвано тем, что к концу рабочего хода газы только нагревают двигатель, не оказывая существенного давления на поршень. Кроме того, при этом противодавление на поршень во время выпуска становится слабее и улучшается очистка цилиндра.

В результате запаздывания закрытия выпускного клапана удлиняется время очистки, и хотя уже начинается такт впуска, отработавшие газы продолжают выходить из цилиндра по инерции. Таким образом, в начале такта выпуска газы выходят из цилиндра под действием повышенного давления в цилиндре, затем выталкиваются поршнем и в начале такта впуска выходят по инерции.

Начало открытия и конец закрытия клапанов относительно положения поршня в цилиндре выражаются в градусах поворота коленчатого вала. Кроме того, положение поршня можно определить по расстоянию (в мм), на котором поршень должен находиться от мертвых точек.

Наивыгоднейшие фазы газораспределения для каждого типа двигателя определяются при его конструировании и испытании с учетом назначения мощности, числа оборотов двигателя, а также расхода топлива, расположения клапанов, формы камеры сгорания, формы и сечения впускных и выпускных патрубков и других особенностей двигателя.

Правильная, работа механизма газораспределения обеспечивается соответствующей формой кулачка, промежуточных рычагов, толкателей и коромысел. Фазы, указываемые заводом, получаются только в случае правильной установки газораспределения и соблюдения рекомендованного для двигателя теплового зазора в приводе клапанов.

В связи с трудностью изготовления эффективно и надежно работающего клапанного механизма газораспределения для высокооборотных двигателей применяют усовершенствованные и новые механизмы газораспределения. Снова, например, выпускаются мотоциклы с двигателем, имеющим такой механизм газораспределения, в котором не только открытие, но и закрытие клапанов осуществляется кулачками без пружин. Создаются роторные поршневые двигатели (например, двигатели Ванкеля) и двигатели с золотниковым газораспределением. При испытаниях некоторых двигателей с такими механизмами газораспределения получены хорошие результаты. Однако до сих пор ни одной из предложенных конструкций не удается успешно конкурировать с широко распространенным обычным клапанным механизмом газораспределения.

Обслуживание

Регулировка теплового зазора.

Тепловой зазор между коромыслом и клапаном и между толкателем и клапаном периодически проверяют через 500 км пробега. Зазор требуется проверять при появлении постороннего стука и ухудшении компрессии в цилиндре; при обратных вспышках в карбюраторе и «выстрелах» в глушителе, если система питания исправна; после подтяжки крепления цилиндра и головки и других работ, при которых может измениться зазор.

Увеличенный зазор вызывает усиленный стук в механизме газораспределения и несколько ускоряет его износ. Уменьшенный зазор (а тем более отсутствие зазора) недопустим, так как при этом нарушается плотность посадки клапана в гнездо и происходит быстрое обгорание клапана и гнезда.

Зазор регулируют на горячем или на холодном двигателе, по указанию завода. Например, зазоры у впускного и выпускного клапанов двигателей мотоцикла М-62 (зазор 0,05 мм) и двигателей мотоциклов К-750 и М-72 (зазор 0,1 мм) регулируют на холодном двигателе.

Если заводские указания неизвестны, можно установить зазор 0,1—0,15 мм на холодном двигателе и затем прогреть его. Если зазор увеличится, надо оставить прежнюю регулировку. Если же зазор уменьшится, то нужно повторить регулировку на горячем двигателе, тем самым будет исключена возможность устранения зазора. Однако во йсех случаях менее серьезные нарушения в работе газораспределительного механизма наблюдаются при увеличении зазора.

Нужно учитывать также, что зазор у впускного и выпускного клапанов может быть одинаковым или у выпускного клапана несколько большим. Во время регулировки зазора поршень должен быть установлен в в. м. т. в конце такта сжатия. Повторные регулировки необходимо производить при одном и том же положении поршня. При других положениях поршня зазор может измениться.

Для облегчения установки поршня в в. м. т., а также для установки зажигания, желательно сделать в картере маховика, около левого карбюратора, отверстие диаметром 15—20 мм, закрываемое резиновой пробкой, а на маховике — риску, соответствующую в. м. т.

Для регулировки зазора у большинства верхнеклапанных двигателей (в частности, у двигателя мотоцикла М-62) ослабляют контргайку 5 (см. рис. 1, а) винта 4, ввернутого в плечо коромысла клапана. Затем устанавливают винтом зазор по щупу. При завертывании контргайки 5 винт 4 следует держать гаечным ключом. У мотоцикла М-62, прежде чем снять крышку головки цилиндра для регулировки зазора, надо подставить под крышку посуду для стока масла.

Для регулировки зазора у нижнеклапанных двигателей, а также двигателей мотоциклов старых моделей одним ключом удерживают за грани толкатель, а другим ключом отвертывают контргайку регулировочного винта. Вращая регулировочный винт, устанавливают требуемый зазор по щупу 6 и осторожно контрят винт гайкой. Щуп 6 должен перемещаться в зазоре с ощутимым усилием. Нельзя регулировать зазор на ощупь, даже квалифицированные механики пользуются щупами.

Притирка клапанов.

В зависимости от состояния клапанов их требуется притирать примерно через 6000—10 000 км пробега мотоцикла. При применении бензина А-74 и малом расходе масла клапаны работают дольше. В случае нарушения герметичности клапанов производят внеочередную притирку.

Притирку клапанов удобнее приурочивать к работам по удалению нагара.

Для притирки клапаны вынимают, предварительно сняв с двигателя головку цилиндра (у нижнеклапанного двигателя снимают головку и цилиндр). Для снятия пружин клапанов применяют универсальный съемник или съемник для верхнеклапанного двигателя М-62. Чтобы не допустить ошибки при сборке, надо обращать внимание на обозначения, имеющиеся на головке клапана. Впускной клапан, установленный на место выпускного клапана, во время работы быстро обгорает.

С клапана и участков, прилегающих к его седлу, нагар удаляют скребками. Эту операцию надо производить с большой осторожностью, чтобы случайно не сделать риски на рабочих фасках клапана и седла.

Встречаются два вида повреждений рабочих фасок клапанов и седел:

1) небольшие раковины и налет нагара, не изменяющие конусной формы фасок (рис. 9, в);

2) глубокие раковины и нагар, образование ступенчатой фаски на конусной поверхности клапана, закругление конусной фаски седла.

При повреждении первого вида клапан достаточно притереть. В случае повреждений второго вида перед притиркой рабочую фаску клапана надо проточить на токарном станке или прошлифовать, а гнездо, обработать конусной шарошкой. При притирке клапана с такими повреждениями без предварительного шлифования происходит нежелательное углубление гнезда.

У двигателей, клапаны которых многократно притирались, рабочие фаски седел могут иметь правильную форму, но ширина их при этом значительно увеличивается. Нормальная рабочая ширина фаски составляет 1—1,5 Мм. С увеличением ширины фаски клапан обгорает быстрее вследствие того, что уменьшается создаваемое пружиной давление клапана на седло. Нормальное давление клапана 2, перемещающегося в направляющей втулке 1, восстанавливают уменьшением ширины фаски седла до требуемой величины с помощью конусных шарошек с углами 45°, 75° и 15°.

На рис. 10, а показано увеличившееся в ширину гнездо до обработки его шарошкой. Обработку гнезда 3 начинают конусной шарошкой 4 с углом, равным углу фаски (45° или 30°), которой снимают металл с поверхности рабочей фаски; затем срезают верхний пояс гнезда шарошкой 5 с углом 75° после чего шарошкой 6 с углом 15° снимают фаску в нижней части гнезда. Этим обеспечивают ширину рабочей фаски 1—1,5 мм. Клапаны притирают с помощью специальной притирочной дрели, при вращении которой клапан автоматически повертывается то в одну, то другую сторону. Можно также пользоваться обычной ручной дрелью, коловоротом или отверткой.

Для притирки под клапан устанавливают слабую пружину из проволоки диаметром 1 мм. На рабочую поверхность клапана для грубой притирки наносят слой пасты из карборундового или наждачного порошка, смешанного с автотракторным маслом и керосином. Клапан поворачивают по часовой стрелке примерно на 120° и против часовой стрелки на 90° дрелью или другим из указанных выше инструментов, слегка нажимая на него. При перемене направления вращения клапана его слегка приподнимают. При притирке ручку дрели следует время от времени повертывать на полный оборот, приподнимая клапан. При этом вследствие некратного отношения чисел зубьев шестерен положение клапана в гнезде будет меняться. Во время притирки пасту, потерявшую абразивные свойства, удаляют и на притираемые поверхности наносят слой свежей пасты. Поверхности притирают до исчезновения всех раковин. После этого клапан и гнездо обтирают концами и притирают с пастой из более мелкого порошка до приобретения рабочими поверхностями равномерного матового серого цвета. По окончании притирки с пастой клапан таким же способом желательно отполировать, применяя пасту ГОИ или масло, разведенное керосином.

Для предварительной проверки качества притирки на рабочих поверхностях клапана и седла проводят мягким карандашом поперечные черточки. Если клапан притерт хорошо, то от одного поворота его на небольшой угол с легким нажимом все черточки на рабочих фасках должны стереться. Если после длительной притирки черточки стираются не по всей окружности гнезда, то это означает, что направляющая втулка клапана перекошена (рис. 50, д). Наличие нестертых черточек на клапане указывает на неперпендикулярность стержня клапана к его головке. В первом случае гнездо обрабатывают шарошкой, а во втором — заменяют клапан. Если запасного клапана нет, то искривленный клапан выпрямляют и шлифуют. В обоих случаях клапаны следует вновь притереть.

После притирки смывают керосином остатки пасты с седла и направляющей втулки клапана. Поверхности должны быть промыты тщательно, так как при наличии даже очень маленьких посторонних частиц на притертых поверхностях нельзя проверить герметичность клапана. Чистый со смазанным стержнем клапан устанавливают на место, сжимают съемником клапанные пружины и вставляют запорные сухарики.

Для проверки герметичности клапана, собранного с пружинами, на клапан или под него наливают немного керосина. Хорошо притертый клапан в течение 15 мин не должен пропускать керосина.

Установка газораспределения.

Установка газораспределения заключается во введении в зацепление распределительных шестерен коленчатого и распределительного валов в положении, при котором обеспечиваются открытие и закрытие клапанов в соответствии с заданными фазами. Для правильной установки газораспределения на распределительных шестернях имеются установочные метки: на зубе и у впадины. При этом необходимо удостовериться в том, что шестерни закреплены на шпонках и не провернулись. При установке газораспределения в двигателях мотоциклов М-62, МТ72 и других мотоциклов из этого семейства распределительные шестерни вводят в зацепление согласно имеющимся на них меткам.

При отсутствии установочных меток или при проверке правильности установки газораспределения пользуются специальным приспособлением, штангенциркулем или линейкой, если фазы даны в миллиметрах хода поршня, и градуированным на 360° установочным диском, если фазы указаны в градусах.

Установочный диск закрепляют на коленчатом валу двигателя, а стрелку — на картере. Отсчеты вести легче, если стрелка на установочном диске сделана из плексигласа. Градуированный диск закрепляют так, чтобы при положении поршня в в. м. т. нулевое деление совпадало со стрелкой. Принято устанавливать газораспределение по началу открытия впускного клапана. Для этого коленчатый вал из нулевого положения поворачивают в сторону, противоположную вращению его при работе двигателя, и останавливают, когда стрелка укажет количество градусов опережения впуска, соответствующее требуемым фазам.

Распределительный вал поворачивают в положение, соответствующее началу открытия впускного клапана, и вводят в зацепление распределительные шестерни. Установка произведена правильно, если при поворачивании коленчатого вала и проходе мимо стрелки риски на установочном диске, соответствующей началу впуска, толкатель впускного клапана начнет подниматься.

Если при обусловленном тепловом зазоре клапан открывается позже или раньше, чем требуется, то, удерживая в неподвижном состоянии шестерню коленчатого вала, переставляют относительно нее на один зуб соответственно вперед или назад шестерню распределительного вала.

Ремонт направляющей втулки клапана

При образовании между клапаном и направляющей втулкой большого зазора, превышающего у впускного клапана 0, 2 мм и у выпускного клапана 0,25 мм, рекомендуется заменить направляющую втулку и клапан. Небольшое увеличение зазора не приведет к повреждению двигателя, а вызывает только несколько усиленный шум при его работе. При большом увеличении зазора клапан плохо центрируется в гнезде и быстро обгорает. Кроме того, возможно небольшое подсасывание масла в цилиндр через направляющую втулку впускного клапана. Отработавшие газы, проникая внутрь картера через втулку выпускного клапана, загрязняют масло.

Несменную направляющую втулку у нижнеклапанных двигателей обрабатывают разверткой под клапан с утолщенным стержнем. Изношенную сменную втулку впрессовывают и заменяют новой, а не развертывают, так как такая втулка, особенно у верхнеклапанных двигателей, имеет резко выраженный односторонний износ. Запрессовывают втулку в отверстие с помощью вспомогательного болта и. отрезков труб.

При отсутствии запасной втулки направляющую втулку изготовляют из бронзы. Втулка, изготовленная из чугуна, менее износостойка и ухудшает охлаждение клапана.

Зазор между стержнем клапана и новой втулкой должен составлять не менее 0,66— 0,08 мм. При уменьшении зазора клапан может во время работы заклиниться в направляющей втулке и не опуститься в гнездо. Заклинивание клапана у верхнеклапанного двигателя сопровождается ударом поршня по клапану, что вызывает очень серьезные повреждения. У нижнеклапанного двигателя заклинивание клапана особой опасности не представляет.

Заключение

На данный момент времени существуют множество различных видов клапанов, гнезд клапанов и т. д. Знание использования и их применение, ремонт, позволяет нам наиболее быстро и правильно справиться с проблемами, возникающими в доме, а так же при работе. Тема дипломной работы очень актуальна для нашего времени тем, что знания, полученные при изучении этой детали, позволяют использовать их не только в рабочих условиях, но и для самостоятельного использования. Тем самым, давая возможность экономить и время и деньги семейного бюджета.

Изучение токарного дела является всегда актуальным и полезным потому что эти знания могут использоваться в каждом доме, домашнем хозяйстве.

Также при написании дипломной работы мы выявили следующие преимущества шарового клапана в сравнении с клапанами иной конструкции:

1.  В шаровом клапане отсутствуют эластичные элементы запорной части, подвергающиеся периодической деформации и как следствие, теряющие свои свойства под действием агрессивных сред (скважинной жидкости, промывочных растворов и пр.).

2. Малая площадь «контактного пятна» гарантирует высокие контактные давления, что позволяет увеличить надежность запирания клапана. Клапан КОШМ с шариковой клапанной парой выгодно отличается от аналогов (шариковых клапанов прочих конструкций КОШ-73 и т. д.) конструкций, позволяющей многократное использование (клапан защищен от механического воздействия технологического сбивного лома). Кроме того, конструкция клапана позволяет производить его дефектовку (ремонт) без применения специального инструмента. Простая сборка (разборка) клапана обеспечена тем, что все резьбовые соединения выполнены в зоне, защищенной коррозии и механических воздействий, осадков скважинного раствора.

Изначально нами были поставлены некоторые задачи, которые мы решили благодаря рассмотрению различных видов гнезд клапана; изучили особенности кулачкового клапана; провели анализ, разобрались в составе и технологии сборки кулачкового клапана; изучили по детально строение некоторых видов клапанов; просмотрели какие виды ремонтных работ можно совершать над кулачковым клапаном для дальнейшего его использования.

На начальной стадии написания работы мы ставили задачи изучить особенности, материал, ремонт, влияние внешних источников на гнедо клапана. С помощью авторов книг , и других авторов мы смогли разобраться в этой проблеме более глубоко, понять сущность поставленной задачи и найти способы ее решения.

Список используемой литературы

1.  Багдасарова дело 2000 г. Академия

2.  "Токарное дело" 1980 г. Высшая школа [Учебник для подгот. рабочих на пр-ве] — 3-е изд., перераб. и доп

3.  , , ; справочник токаря-универсала 1987 г. 560с. Издательство: М. Машиностроение

4.  И Токарное дело 2006 г. Академия

5.  Вереина токаря 2006 г. Учебное пособие Академия

6.  , Черпаков и механизация производства2004 г. Академия

7.  Маликов токарного мастерства 1990 г Издательство: М. Машиностроение

8.  "Руководство для обучения токарей по металлу" (djvu, 1976), Учебное пособие

9.  . , Справочник мастера токарного участка, Handbook for Lathe Operators And Foremen

10.  "Справочник молодого токаря" 1978 г. Издательство: Москва, «Московский рабочий»,

11.  , , Токарное дело 1976 г. Издательство: М. Высшая школа

12.  "Основы токарного дела" 1967 г. Страниц: — 385 с, ил. Издательство: Л.: МАШИНОСТРОЕНИЕ

13.  . "Руководство для обучения токарей по металлу" (djvu, 1987)

14.  , Токарная обработка. (М.: Высшая школа, 20стр, ~8 M

15.  http://www. *****/

16.  http://www. *****/chtivo=3&bkid=630441.htm

17.  http:///knigi/professii/-tokarnoe-delo-uchebnoe-posobie-dlja. html

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….3

Глава I Клапаны, их система крепления, ремонт

1.4  Способ крепления клапанов……………………………………….……….5

1.5  Износы деталей топливного оборудования………………………….……11

1.6  Ремонт клапанов……………………………………………………..……..19

Глава II Особенности кулачкового клапана

2.1. Клапанная система…………………………………………….…………26

2.2. Виды кулачковых клапанов…………………………………..……….28

Заключение………………………………………………….….….….38

Список используемой литературы…………………………...……..39