Клапан двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный титановый сплав для него. Большая энциклопедия нефти и газа

Подготавливая к сборке головку блока цилиндров, дело дошло до клапанов. Имелись облегчённые клапаны фирмы AE, применяемые в двигателях автомобилей Audi, Seat и Volkswagen. Диаметр тарелки впускного клапана 32 мм., выпускного 27 мм., диаметр ножки 7 мм., более подробные параметры доступны в описании товара на сайте автозапчастей exist.ru .
Каталожные номера:
впускной клапан - V94110.
выпускной клапан - V94111.
Соответствующий каталожный номер нанесен на конец стержня каждого клапана.

Разностные двигатели - это строго калькуляторы. Они хрустят числа единственным способом, которым они знают, путем повторного добавления в соответствии с методом конечных разностей. Они не могут использоваться для общих арифметических расчетов. Аналитический движок гораздо больше, чем калькулятор, и отмечает прогресс от механизированной арифметики расчета до полномасштабного общего назначения. На разных этапах эволюции его идей было по крайней мере три проекта. Поэтому строго следует ссылаться на аналитические двигатели во множественном числе.

Маркировка клапана.


Клапаны пришли вместе с ГБЦ 21126, заказанной в интернет-магазине meta-S . При личной доработке клапанов (полировке ), было обнаружено, что на некоторых клапанах проточенная часть стержня (при облегчении ) имеет радиальное биение, достигающее 0,15 мм! Как человеку, имеющему высшее техническое образование и непосредственно связанным с обработкой металлов, данное отклонение дало понять, что дорабатывались данные клапаны с помощью дрели на коленках. В лучшем случае на раздолбаном токарном станке, пьяным дядей Васей. Помимо этого, разница в весе клапанов превышала 1 гр. Биение же запорной фаски, относительно стержня клапана, на всех клапанах, не превышало 0,03 мм., что считаю вполне допустимым!


Двоичные, десятичные и обнаружение ошибок

Они являются десятичными в том смысле, что они используют знакомые десять цифр от 0 до 9, и они являются цифровыми в том смысле, что только целые числа считаются действительными. колеса и каждая цифра числа имеют свое колесо. Если колесо останавливается в промежуточном положении между целыми числами, значение считается неопределенным, и двигатель предназначен для замятия, чтобы указать, что целостность расчета была скомпрометирован.

Застревание - это форма обнаружения ошибок. Он остановился на десятичной эффективности инженерной эффективности - чтобы уменьшить количество движущихся частей - а также для их повседневного знакомства. Конструкция описывает машину для автоматического вычисления серии значений и результатов печати в таблице. Интегралом с концепцией конструкции является печатающее устройство, механически связанное с расчетной секцией и неотъемлемой частью. Разность Двигатель № 1 является первой полной конструкцией для автоматического расчетного двигателя.

Впускные клапаны.


Размышляя над этим ляпом горетюнеров, взвесив все "за" и "против" принял решение доработать данный комплект клапанов и всё же собирать ГБЦ.
И вот, полируя 14-ый по счёту клапан, им оказался выпускной клапан, я замечаю царапину на стержне в зоне облегчения, которая не уходит долгое время. Мелькает мысль оставить её, но мой перфекционизм не дает мне сделать этого. Сняв достаточное количество металла наждачной бумагой в этой зоне, я начинаю подозревать самое худшее. В итоге это подтверждается - клапан имеет микротрещину, поперек ножки!

В топку рукожопый комплект клапанов! К слову скажу, с mata-S больше не имею никаких дел! И вам не советую! Гнилая контора на самом деле, каждый второй заказ был проблемным - с возвратами и долгими ожиданиями замены!
После пережитого "клапанного" шока, шерстя просторы интернета, и всевозможные интернет-магазины по продаже тюнинговых запчастей, вырисовывается следующая картина:

Время от времени Бэббидж менял способность Двигателя. Если бы он был построен, он бы весил, по оценкам, четыре тонны и стоял около восьми футов в высоту. Государственное финансирование было окончательно. Аналитический движок обладает многими существенными функциями, которые можно найти на современном цифровом компьютере. Он программировался с использованием перфокарт, идея, заимствованная из жаккардового ткацкого станка, используемая для ткачества сложных узоров в текстильных изделиях. Двигатель имел «Магазин», где могли быть проведены номера и промежуточные результаты, и отдельная «Мельница», где выполнялась арифметическая обработка.

Цена на данные клапаны (облегченные ), составляет от 5500 руб. до 10500 руб. за комплект. Ни один магазин, не смог гарантировать мне качество доработки. У всех какой то неизвестный поставщик, который привозит готовые доработанные клапаны, а продавцы просто их продают. Я догадываюсь кто этот поставщик - дядя Вася. Понимая, что имею возможность сделать себе клапаны как я хочу - обращаюсь к своему коллеге-токарю, который работает на токарном станке с ЧПУ. Как я и ожидал, он не отказал, но предостерег меня тем, что возможно клапаны имеют поверхностное упрочнение и, что при облегчении, этот поверхностный слой снимается резцом. Почитав немного информации про технологию изготовления клапанов ДВС, становится понятным, что клапаны изготавливаются методом штамповки и в дальнейшем подвергаются объемной закалке. Дополнительно, поверхностно закаляется лишь конец клапана (замок сухаря ) преимущественно методом ТВЧ (токами высокой частоты ). Теперь сомнений не стало, облегчение клапанов кардинальным образом не изменяет их прочностные характеристики, если конечно не уменьшать их массу в два раза! В общем всё просто - чем больше снимаем металла с клапана, тем менее прочным он становится!
Для полной уверенности ломаю клапан с трещиной, зажатый в тиски, ударом молотка по тарелке.

Он имел внутренний репертуар четырех арифметических функций и мог выполнять прямое умножение и деление. Он также был способен выполнять функции, для которых у нас есть современные имена: условное разветвление, циклизация, микропрограммирование, параллельная обработка, итерация, фиксация, опрос и формирование импульсов, среди прочих, хотя Бэббидж нигде не использовал эти условия. Он имел множество выходных данных, включая печатную распечатку, перфокарты, графику и автоматическое производство стереотипов - лотки из мягкого материала, в которые были получены впечатления, которые можно было использовать в качестве пресс-форм для изготовления печатных форм.


Разлом клапана по направлению микротрещины.


Как видно из фото, структура металла по всей площади разлома однородна, что подтверждает одинаковую твердость стержня на всей глубине. Темное пятно сверху и есть площадь распространения трещины. Для сравнения со структурой металла с поверхностным упрочнением, приведу пример отломанного конца напильника квадратного сечения.


Логическая структура Аналитического Двигателя была в основном такой же, как и то, что доминировало в компьютерном дизайне в электронной эре - отделение памяти от центрального процессора, последовательная работа с использованием цикла «выборки-выполнения» и средства для ввода и вывода данных и инструкций. Вызов Бэббиджа «первым компьютерным пионером» - не случайная дань.

Этот движок вычисляет цифры длиной тридцать один и может приводить в таблицу любой полином до седьмого порядка. Дизайн был изящно прост и требовал лишь приблизительно одну треть деталей, требуемых для разностного двигателя № 1, обеспечивая при этом аналогичную вычислительную мощность.


Как видно из фото, снаружи напильник имеет высокую твердость, при том как сердцевина меньшую.

Возвращаясь к дефекту клапана, можно с большой долей вероятности сказать, что скорее всего он был изготовлен изначально с дефектом. Клапан выдержал проточку резцом, при его облегчении, и один удар молотком по тарелке, т.к. сломался клапан лишь со второго удара. Но, сколько бы он продержался в работающем двигателе, сказать уже невозможно - думаю недолго, а вот цена ремонта мотора, после его поломки, могла оказаться бы в разы дороже, чем цена нового комплекта клапанов!
Поэтому, контролировать детали двигателя перед сборкой нужно тщательно и не торопясь! Ведь даже дорогие импортные комплектующие могут оказаться бракованными!

Он не только печатает печатную распечатку на бумаге в качестве контрольной копии, но также автоматически создает стереотипы результатов, то есть производит впечатление на мягкие материалы, например, штукатурка Парижа, которые могут быть использованы в качестве формы, из которой может быть печатная пластина сделал. Наборы аппаратных средств выводятся автоматически и позволяют программируемое форматирование, то есть позволяет оператору задавать компоновку результатов на странице.

Пользовательские функции включают в себя переменную высоту строки, число переменных столбцов, поля столбцов переменных, автоматическое обертывание строк или обертывание столбцов и оставляют пустые строки в нескольких строках для удобства чтения. Это безупречно работает по сей день и является первым успешным автоматическим вычислительным устройством для воплощения математического правила в механизме. Небольшая экспериментальная часть Аналитического двигателя строилась во время смерти Бэббиджа.

Клапаны, перекрывающие впускные и выпускные отверстия цилиндров двигателя, имеют ограниченные размеры и работают в тяжелых условиях: большие динамические нагрузки и высокие скорости перемещения в направляющих втулках при ограниченной смазке, сложность теплоотвода и неравномерный нагрев отдельных участков продуктами сгорания, обладающими повышенной коррозийной агрессивностью. Поэтому принятые материалы и конструкцияотдельных элементов клапана должны обеспечивать ему высокую прочность, износостойкость, стойкость против коробления корродирования.

Многие из небольших экспериментальных сборок сохранились, как и полный архив его рисунков и блокнотов. Только в последние десятилетия его работа была детально изучена и что степень того, что он добился, становится все более очевидной. Рекомендация по выбору автомобиля, который будет настроен на выбор самой мощной версии двигателя, уже стала необычной.

Однако, что должно быть сделано в таком гипотетическом случае, если выбор между двумя двигателями, мощность которых по существу одинакова, но одна из них атмосферная и другая турбина? Было бы разумно выбирать мотоциклы на основе намеченных целей? Попробуем сравнить два предполагаемых четырехцилиндровых двигателя.

Клапаны поршневых двигателей состоят из головки 2 и стерж-ня 3 (рис. 1). Различают клапаны с плоской 2, выпуклой 7 и тюльпанообразной 8 головками. Головки обычно имеют небольшой (около 2 мм) цилиндрический поясок и уплотнительную фаску» снятую под углом 45 или 30°. Фаска с углом 30° применяется только для впускных клапанов, а угол 45° используется как для впускных, так и выпускных клапанов. Цилиндрический поясок позволяет сохранять основной размер клапана (d k) в случае перешлифовки уплотняющей фаски при ремонтах, увеличивает жесткость его головки и предохраняет ее кромки от разрушения. Клапаны, оставшиеся без цилиндрического пояска, легко обгорают и стано-вятся непригодными для работы.

Во-первых, оба двигателя сравнимы по размеру, и, как это ни странно, атмосферный двигатель более подделан и более мощный, чем турбина. Очевидно, что атмосферный двигатель, скорее всего, повернется, но турбина имеет как высокий крутящий момент, так и гораздо более высокий крутящий момент, что означает, что это не вопрос повседневности.

Однако, поскольку мы используем турбокомпрессор, всегда можно создавать турбинные приводы. Это, скорее всего, добавит 5, для максимум 7-10 дуги, к Атмосферному двигателю. Мощность турбины увеличивается с гораздо меньшей скоростью - не менее 30 и, скорее всего, на 40.

Рис. 1 - Клапаны, направляющие втулки и седла клапанов

Чтобы улучшить теплоотвод и увеличить жесткость клапана поверхность его головки со стороны стержня выполняют наклонной с углом подъема 10-30° и плавным переходом к стержню (см. рис. 1). Для впускных клапанов угол выбирают около 10-15°, у выпускных он ближе к 20—30°.

По-прежнему можно получить 175 гигабайт агрессивной нагрузки и настроить программу управления двигателем в соответствии с турбинным двигателем. Увеличение мощности атмосферного двигателя до 175 л.с. уже немного сложнее - вам не придется обойтись без пробоя двигателя - вам нужно увеличить скорость сжатия, быстрее изменить распределение роликов, модифицировать головку двигателя, переместить шарниры до упора и т.д. для того чтобы такой двигатель имел как минимум больший крутящий момент, также стоит увеличить рабочую мощность двигателя.

После таких модификаций гипотетический двигатель может содержать 175 Аг и около 195 Нм. Для сравнения, турбинный двигатель имеет мощность до 240 Нм. В случае атмосферного двигателя имеются две дороги. Первый - углубление упомянутых выше модификаций. Другой способ - установить низкоуровневую турбосистему. Такая система для монтажа двигателя обычно не нужна, но ее установка довольно сложная, требующая много работы и не очень дешевая. В ценовом отношении он все же дороже, чем заставляя турбинный двигатель соответствовать его пропускной способности.

Клапаны изготовляют из пруткового материала на горизонтально-ковочных машинах и тщательно обрабатывают. Уплотнительные фаски клапанов шлифуют и притирают к сёдлам, а стержни подвергают термообработке, шлифовке и полировке. В некоторых моделях ГАЗ, ЗИЛ и других двигателей стержни клапанов покры-вают пористым хромом. Торцы стержней, соударяющиеся с коро-мыслами (регулировочными болтами в нижнеклапанных механиз-мах), на длине 3—5 мм закаливают до высокой твердости (двига-тели ГАЗ, ЗИЛ и др.). Иногда их наплавляют твердыми сплавами или снабжают специальными легкосъемными стальными термообработанными наконечниками — колпачками, обладающими высо-кой износостойкостью (двигатель МЗМА-408).

Вы не сможете никуда ехать без турбины. Также ясно, что для достижения такой мощности одних только периферийных модификаций будет недостаточно - без турбины, выпускного коллектора, высокого промежуточного охладителя, топливного насоса, большого топливного бака и т.д. все больше и больше, а также демонтаж двигателей и повторная сборка со специальными, адаптированными к высоким нагрузкам части - пистолеты, поршни, клапаны и т.д. обе модификации двигателей стоят больше той же суммы. В этом случае, очевидно, необходимо выбирать в соответствии с некоторыми другими критериями - насколько конструкция двигателя подходит для рассеивания большего количества лошадей и какой вариант будет более устойчивым.

На концах стержней клапанов в зависимости от принятого спо-соба крепления клапанных пружин делают цилиндрические, конус-ные или фасонные проточки (см. рис. 1). Иногда в стержнях делают отверстия под чеку (ЗИЛ-5 и 120), а в дизеле В-2 стержни клапанов имеют осевое сверление с нарезкой и продольные шлицы с наруж-ной стороны.

В автомобильных двигателях распространение получили кла-паны (как впускные, так и выпускные) с плоской головкой и углом фаски 45°, причем с целью улучшения наполнения цилиндров головку впускного клапана делают больше головки выпускного. Отношение их диаметров в существующих конструкциях изменяется в пределах 1,1-1,3.

Существует так много идей о выборе этого: турбинные двигатели с или без них. Индукционный клапан является конечной точкой системы впуска. Смесь воздуха и топлива, необходимых для правильного функционирования двигателя, проталкивается через индукционный клапан в камеру сгорания. Распределительный вал контролирует открытие и закрытие индукционного клапана. Конструкция металла индукционного клапана значительно отличается от выпускных клапанов. Это связано с различными условиями эксплуатации. Мощность двигателя прямо пропорциональна количеству горючей смеси и топлива, поступающего в цилиндр через впускные клапаны, а также к качеству глушителя из выпускного клапана для дыма.

Для впускных клапанов применяют также тюльпанообразные головки (см. рис. 1, позиция 8). По сравнению с плоскими голов-ками они имеют лучшую обтекаемость со стороны входа потока и несколько улучшают процесс вихреобразования в цилиндре. Объясняется это тем, что за клапаном возникает движение потока воздуха, повторяющее геометрическую форму впадины в его головке.

Для улучшения наполнения двигателя входной клапан имеет диаметр больше, чем сливной клапан. Во время выгрузки скорость потока промытой смеси выше, чем свежее впускное отверстие, из-за того, что смог вытолкнут через поршень. Впускной клапан обеспечивает возможность вставки головки цилиндров и высоты поршня с эффективностью клапана.

Тем не менее, он не должен быть слишком большим, чтобы его можно было избежать за счет установки сильных пружинных клапанов, так как это ухудшает износ шестерен. Основными элементами клапана являются головка и стержень. Чтобы уменьшить гидравлические потери во впускном и выпускном отверстиях, переход от головки к полюсу очень плавный.

Головка впускных клапанов во время работы периодически омывается сравнительно холодным потоком, но все-таки нагревается до температуры 300—400°С. Однако для впускных клапанов, изготовляемых обычно из хромистых 40Х, хромоникелевых 40ХН и аналогичных им сталей, это не представляет опасности. Поэтому головки их выполняют иногда с углом фаски 30° (например, в дви-гателях ЗИЛ-130 и др.). Такая фаска хотя и снижает общую жест-кость клапана, но обеспечивает большую величину площади его проходного отверстия при заданной высоте подъема.

Клапаны также могут быть подвергнуты коррозии. Поэтому материалы всегда должны быть стойкими к износу, так как смазки недостаточно. Если вы хотите продлить срок службы, клапан необходимо продолжить. Чтобы улучшить сопротивление клапана износу и его полезные свойства, его необходимо обработать азотом или хромом.

Итак, каковы признаки того, что сжатие не то, что должно быть. Если сжатие критически уменьшено в одном или во всех цилиндрах, последствия будут. Двигатель начинает работать неустойчиво. Автомобиль начинает использовать больше топлива. Давление в системе охлаждения увеличивается.

Выпускные клапаны работают в условиях более тяжелых, чем впускные, так как периодически омываются горячим потоком отработавших газов, содержащих сернистые и другие агрессивные компоненты. В карбюраторных двигателях они нагреваются до 700÷900°С (до темно-вишневого цвета), а в дизелях имеют обычно несколько меньшую температуру нагрева, но достаточную для того, чтобы заметно снизить прочность материала и вызвать опасность повышенного корродирования, коробления или обгорания кромок головки. Поэтому головку выпускных клапанов изготовляют из кремнехромистых, кремнехромоникелевых и других высоколе-гированных жаростойких и коррозионно-стойких сталей (напри-мер: 4Х9С2, Х12Н7С, 2Х18Н9 и т.д.), а стержни из хромистой или хромоникелевой сталей, обладающих хорошей износостойко-стью. Клапаны, изготовленные из двух таких материалов путем метода стыковой сварки, отличаются высокой жаростойкостью, хорошей износостойкостью и не вызывают излишнего удорожания производства.

Для этого есть несколько причин. Сжатие осуществляется с помощью компрессионных колец цилиндра. Недостаточная утечка в выпускных или впускных клапанах. Потеря топливных форсунок и утечка через сжатие. Другие механические повреждения поршней и цилиндров.

На состояние компрессионных колец влияет время работы двигателя - чем больше он приводится в движение, тем хуже кольца. Клапан не закрывается и не закрывается. Это может произойти из-за неправильного регулирования, естественного износа или низкого расхода топлива.

Это может привести к повреждению неправильной охлаждающей жидкости. Из-за этой неисправности возможно введение топлива и охлаждающей жидкости в смазку. Система заправки устроена таким образом, что форсунки сглаживают двигатель, даже когда один цилиндр не работает.

Выпускные клапаны часто делают с выпуклой головкой (см. рис. 1, позиция 7), что улучшает их обтекаемость со стороны цилиндра, а также увеличивает общую прочность и жесткость конструкции.

Чтобы уменьшить тепловую напряженность выпускных клапа-нов в ряде двигателей (особенно форсированных), применяют нат-риевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым с утолщен-ным стержнем (см. рис. 1, позиция 9) и примерно наполовину полости заполняют металлическим натрием, температура плавле-ния которого составляет около 100° С. В рабочем (горячем) состоя-нии двигателя натрий, будучи в расплавленном виде и переме-щаясь внутри полости при возвратно-поступательном движении клапана, увеличивает интенсивность отвода тепла от горячей головки к более холодному стержню и далее к направляющей втул-ке. Благодаря этому, а также затрате тепла на испарение натрия нагревание головки клапана уменьшается на 100—200°С.

Натриевое охлаждение применяется, в частности, для выпуск-ных клапанов V-образных двигателей ЗМЗ-66 и ЗИЛ-130. Полость в стержне 1 заполнена в них натрием 11 и заделана накладкой 13, как показано на рис. 2, а. На уплотнительные фаски выпускных клапанов этих двигателей наплавляют слой 12 особо твердого, износостойкого и антикоррозионного сплава.



Рис. 2 - Впускной клапан двигателя ЗИЛ-130 с механизмом вращения

Метод наплавки фасок у выпускных клапанов вообще широко применяется в современном автомобильном двигателестроении. Для этих целей используются сплавы типа стеллита с кобальтовой основой и содержанием хрома и вольфрама. Наплавка имеет обычно толщину около 2 мм и позволяет значительно дольше сохранять удовлетворительную герметичность закрытия выпускных отверстий цилиндров.

Для поддержания в рабочем состоянии контактных поверхно-стей уплотнительных фасок выпускных клапанов иногда приме-няют специальные устройства, позволяющие принудительно про-ворачивать клапаны в процессе работы. В качестве примера на рис. 2 показано устройство, применяемое на двигателе ЗИЛ-130.