Клапана двигателя

Клапана двигателя

Клапана двигателя во время его работы подвергаются высоким динамическим нагрузкам от воздействия силы давления газов, силы упругости пружины, силы инерции.
Также, на клапана двигателя воздействуют газы, которые имеют высокую температуру.
Наиболее тяжким условиям подвергнуты выпускные клапаны, которые во время такта выпуска омываются горячими газами, движущимися с большой скоростью.
В то же время впускные клапаны находятся в более легких условиях, так как во время такта впуска омываются холодным воздухом (смесью) и, соответственно, охлаждаются.

Клапан наиболее распространенной конструкции состоит из головки (в виде грибка) и стержня (штока). Головка клапана имеет коническую фаску, которая садится на коническую поверхность седла для получения необходимого уплотнения. Рабочую фаску грибка выполняют под углом 45 или 30° к плоскости, перпендикулярной к оси клапана. Клапан с фаской под углом 45° при одинаковом подъеме имеет меньшее проходное сечение, чем клапан с фаской под углом 30°, но обеспечивает более надежное уплотнение.

В верхней части стержня клапана сделана выточка, в которую вставляют сухарь, состоящий из двух половин. Сухарь имеет коническую наружную поверхность. На сухарь надевают тарелку с пружиной, которая удерживает клапан в закрытом состоянии. У высокооборотных двигателей устанавливают не одну, а две или три пружины, которые располагаются концентрично вокруг стержня клапана. Пружины обычно выполняют с навивкой в разные стороны, с тем чтобы витки одной пружины не могли попасть между витками другой. Иногда в специальную канавку в верхней части клапана устанавливают стальное пружинящее кольцо, которое не позволяет клапану проваливаться в цилиндр при выскакивании сухаря или обрыве верхней части стержня клапана.

У дизелей применяются клапаны с верхней тарелкой, которая ввертывается в нарезанное отверстие полого стержня клапана. Верхняя плоскость тарелки вала, отшлифована и отполирована. Зазор между клапаном и кулачком распредвала регулируют ввертыванием верхней тарелки. Чтобы верхняя тарелка во время работы не вывинчивалась из стержня, ее стопорят замком, который надевают на шлицы или лыски стержня клапана. Зубчики на торцовой поверхности связывают клапан с верхней тарелкой. При регулировке зазора специальным ключом отжимают замок вниз и проворачивают верхнюю тарелку. Затем замок отпускают, и он снова входит в зацепление с верхней тарелкой клапана при помощи торцовых зубчиков.

У некоторых двигателей имеется устройство для принудительного проворачивания клапана во время работы. Такое устройство способствует более равномерному износу клапана и повышает его срок службы. Механизм проворачивания клапана состоит из неподвижного корпуса, установленного в специальном гнезде головки цилиндров, шариков и их возвратных пружин, расположенных в наклонных углублениях корпуса, дисковой пружины, упорной шайбы, на которую действует клапанная пружина, и пружинящего стопорного кольца.

При закрытом клапане усилие пружины через упорную шайбу передается на наружную кромку дисковой пружины, опирающейся внутренней кромкой на заплечик корпуса. Во время открытия клапана усилие клапанной пружины увеличивается. Под действием возросшего усилия дисковая пружина распрямляется, между внутренней кромкой пружины и заплечиком корпуса появляется зазор и пружина нажимает на шарики, которые, перекатываясь по наклонным плоскостям углублений, поворачивают дисковую пружину и упорную шайбу, а вместе с ними клапанную пружину и клапан. Когда клапан закрывается, возрастает прогиб дисковой пружины, она упирается в заплечик корпуса, освобождая шарики, которые под действием пружин возвращаются в первоначальное положение. Скорость вращения клапана зависит от числа оборотов коленвала.