8 (495) 988-61-60

Без выходных
Пн-Вск с 9-00 до 21-00

Грм с нижним расположением клапанов применяются на


Тема 13:"Газораспределительный механизм" - Автомеханик. Персональный сайт преподавателя Добровольского Е.И.

Подробности
Автор: Добровольский Е.И.

Опубликовано: 27 Октябрь 2013

 

Основные типы механизмов газораспределения

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси (у карбюраторных двигателей) или воздуха (у дизелей) и для выпуска отработавших газов. При тактах сжатия и рабочего хода газораспределительный механизм надежно изолирует камеры сгорания от окружающей среды.

Все четырехтактные карбюраторные двигатели и дизели имеют клапанные газораспределительные механизмы. У этих двигателей впуск горючей смеси или воздуха происходит через впускные клапаны, а выпуск отработавших газов — через выпускные клапаны.

У двухтактных двигателей роль клапанов выполняют три окна: выпускное, впускное и продувочное. Процесс газораспределения у двухтактных двигателей реализуется с помощью кривошипно-шатунного механизма, который при возвратно-поступательном движении поочередно открывает и закрывает окна, осуществляя впуск в цилиндр горючей смеси или выпуск отработавших газов, а также сжатие рабочей смеси и рабочий ход.

Газораспределительные механизмы могут иметь нижнее или верхнее расположение клапанов.

Газораспределительные механизмы с нижним расположением клапанов и распределительного вала (рис. 1). В настоящее время они встречаются редко (двигатели автомобилей ЗИЛ-157КД и ГАЗ-52-04). Распределительный вал  в этом случае расположен в блоке цилиндров  и на его кулачки 10 непосредственно опираются толкатели 9, в которые ввернуты регулировочные болты 7 с контргайками 8. Гнездо 1 клапана 2 запрессовано в блок цилиндров, а сам клапан помещен в направляющей втулке 3. Закрывается клапан пружиной 4, одним концом упирающейся в блок цилиндров, а другим — в тарелку пружины 6. Тарелка пружины удерживается на нижнем конце стержня клапана при помощи сухарей 5, вставленных в кольцевую проточку. Преимуществом такого механизма является простота устройства, небольшое количество деталей и низкая стоимость.

К недостаткам относят сложность регулировки тепловых зазоров между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Наполнение цилиндров при нижнем расположении клапанов недостаточное, так как горючей смеси для поступления в цилиндр нужно проделать сложный путь, проходя горизонтальные участки и подъемы.

 

Рис.1. Газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов и распределительного вала

Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, КамАЗ-5320, ГАЗ-3110 «Волга». ВАЗ-2108 «Спутник»).

Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала (рис. 2). Такие механизмы имеют более сложное устройство и применяются на двигателях автомобилей ЗИЛ-433100, -5301, «ГАЗель», «Волга», ГАЗ-3307. У этих двигателей распределительный вал 10 расположен в блоке цилиндров 19. На кулачки вала опираются толкатели 9, которые при помощи штанг 18 через регулировочные винты 16 передают усилие на коромысло 15, а с него на стержень клапана 2. Седло клапана 1 запрессовано в головку блока цилиндров. Механизм более сложный и дорогой по сравнению с механизмом с нижним расположением клапанов, но процесс регулировки тепловых зазоров намного проще, так как подготовительная работа заключается в снятии крышки головки блока 14. При таком механизме улучшается наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом, а также очистка цилиндров от отработавших газов.

 

Рис.2. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала

При верхнем расположении распределительного вала  отсутствуют толкатели и штанги, вследствие чего уменьшаются масса и инерционные силы клапанного механизма, что дает возможность увеличить частоту вращения коленчатого вала и уменьшить уровень шума при работе двигателя.

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и распределительного вала (рис. 3). Он проще по устройству, так как у него отсутствуют толкатели и штанги. Коромысла 10 устанавливаются на осях коромысел 9 и одним концом опираются на кулачки распределительного вала 11. В другой конец ввернут регулировочный винт 6, который и передает усилия на стержень клапана 2.

 

Рис.3. Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и распределительного вала

Недостатком этого механизма является более сложное устройство привода распределительного вала.

Верхнее расположение распределительного вала применяют в быстроходных двигателях, так как в этом случае движение передается от кулачка распределительного вала через коромысло на клапан и можно отказаться от промежуточных деталей механизма газораспределения (толкателей и штанг), имеющих возвратно-поступательное движение и большую инерцию.

В двигателях заднеприводных автомобилей ВАЗ (рис.4) распределительный вал расположен в отдельном картере на головке 1 блока цилиндров и вращается в подшипниках скольжения. Привод к клапанам 2, размещенным в один ряд, осуществляется непосредственно от кулачков 6 распределительного вала через одноплечие рычаги (рокеры) 4. Одним концом одноплечий рычаг опирается на стержень клапана, другим — на сферическую головку болта 7 и удерживается на ней при помощи шпилечной пружины.

 

Рис. 4. Газораспределительный  механизм  двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей  ВАЗ-2105, -2107 «Жигули»: 1 – головка цилиндров;   2 – клапан;  3 – маслоотражательный колпачок;   4 – рычаг клапана;   5 – корпус подшипников распределительного вала;  6 – распределительный вал;   7 – регулировочный болт;   8 – контргайка болта;  А – зазор между рычагом и кулачком распределительного вала

В двигателях автомобилей «Москвич» (рис. 5) клапаны 1 расположены в два ряда и приводятся в действие коромыслами 3 от кулачков 2 распределительного вала. Для регулировки теплового зазора в клапанах служит регулировочный болт 5 с контргайкой 6, который связан со сферическим наконечником 4.

В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109 верхний распределительный вал установлен в отдельном корпусе 4 (рис. 6), расположенном на головке блока цилиндров 1, в которую запрессованы чугунные седла клапанов и направляющие втулки клапанов 2. Верхняя часть втулок уплотняется металлорезиновыми маслоотражательными колпачками 7.

  

Рис.5. Газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением распределительного вала автомобиля «Москвич-21412»: 1 — клапаны; 2 — кулачки; 3— коромысла; 4 — сферический наконечник;  5 — болт; 6 — контргайка; h — тепловой зазор

Клапаны 2 приводятся в действие непосредственно кулачками 5 через цилиндрические толкатели 3 без промежуточных рычагов. В гнездах толкателей находятся шайбы 6 для регулировки зазора 8 в клапанном механизме.

    

 

Рис. 6. Газораспределительный механизм двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей  ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109: 1 — головка цилиндров; 2 — клапан; 3 — толкатель; 4 — корпус распределительного вала; 5 — кулачок; 6 — регулировочная шайба; 7 — маслоотражательный колпачок; 8 — тепловой зазор

 

 

Рис. 7. Газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением распределительных валов автомобиля ГАЗ-3110 «Волга»

Во время сжатия и рабочего хода клапаны неподвижны и пружинами плотно прижаты к гнездам, закрывая впускные и выпускные каналы. При вращении коленчатого вала вращение через шестерни передается на распределительный вал, который, вращаясь, кулачками набегает на толкатели и поднимает их вместе со штангами. Штанга поворачивает на оси коромысло, которое бойком нажимает на стержень клапана и опускает его, открывая впускной или выпускной трубопроводы. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок выходит из-под толкателя, освобождая толкатель и коромысло, и клапанный механизм под действием пружин возвращается в первоначальное положение. Затем весь процесс повторяется.

Механизм газораспределения V-образного двигателя

На V-образных восьмицилиндровых двигателях применяют верхнее расположение клапанов (рис. 8). Нижний распределительный вал таких двигателей, установленный в развале блока, является общим для клапанов правого и левого рядов цилиндров.

Открытие клапанов  впускного 6 и выпускного 2, перемещающихся в направляющих втулках, происходит под действием усилия, передаваемого от кулачков и через толкатели 8 штанги 7 и коромысла 4, установленные на осях 5 коромысел. Закрытие клапанов осуществляется под действием пружин, нижние концы которых упираются в шайбы. При наличии у выпускных клапанов механизма вращения их пружины опираются на опорные шайбы этих механизмов. Верхними концами пружины обоих клапанов упираются в тарелки. За два оборота коленчатого вала впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открываются один раз, а распределительный вал за этот период делает один оборот. Следовательно, распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому зубчатое колесо распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем ведущая шестерня коленчатого вала.

 

 

Рис. 8. Газораспределительный механизм V-образного двигателя: 1 — выпускной трубопровод;

 2 — выпускной клапан; 3 — впускной трубопровод; 4 — коромысло; 5 — ось коромысла; 6 — впускной клапан; 7 — штанга; 8 — толкатель; 9 — распределительный вал

Распределительный вал. Распределительный вал изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков, как впускных, так и выпускных, у большинства двигателей делают одинаковым.

 

Рис.9. Распределительный вал

Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90°, в шестицилиндровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом — под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.

Начиная с передней опорной шейки, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки  опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом.

Привод распределительного вала. Распределительный вал приводится от коленчатого вала зубчатой, цепной передачей или посредством зубчатого ремня. На двигателях ЗИЛ-508 автомобилей семейства ЗИЛ ведущая шестерня 1 (рис. 10) установлена на переднем конце коленчатого вала, а ведомое колесо 8 — на переднем конце распределительного вала и закреплено гайкой.

Зубчатые колеса привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводятся в зацепление по меткам (метка «а» на рис.10) на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни).

 

Рис. 10. Установочные метки на распределительных шестернях:

1- ведущая шестерня; 2 – ведомая шестерня; а – метки

Чтобы уменьшить уровень шума зубчатых колес, их изготавливают с косыми зубьями и из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают стальную шестерню, а на распределительном — чугунное (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, МАЗ-5335) или текстолитовое колесо (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, -3302. -2705 «ГАЗель»).

В двигателях автомобилей ВАЗ (с приводом на задние колеса) газораспределительный механизм приводится в действие от коленчатого вала двухрядной втулочно-роликовой цепью 4 (рис. 11), которая соединяет ведущую звездочку 1 коленчатого вала со звездочкой 5 распределительного вала и звездочкой 2 валика привода масляного насоса и распределителя зажигания. При резком изменении частоты вращения коленчатого вала появляются колебания ветви цепи, для гашения которых служит пластмассовая колодка 3 (успокоитель). С противоположной стороны колодки 3 размещается башмак 7 натяжного устройства. Один конец башмака закреплен на оси, а другой соединяется с регулировочным механизмом 6, прижимающим башмак к цепи. Цепь натягивают при помощи гайки  регулировочного механизма.

 

Рис.11.Цепной привод распределительного вала

В двигателях переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109 и других привод газораспределительного механизма (рис.12) состоит из двух зубчатых шкивов 1 и 4, установленных на коленчатом и распределительном валах 5, натяжного ролика 3 и зубчатого ремня 2. Этим же ремнем приводится во вращение и шкив насоса охлаждающей жидкости.

 

Рис.12.Ременной привод распределительного вала

Основной особенностью такого привода является зубчатый эластичный ремень с зубьями полукруглой формы. Его изготавливают из маслостойкой резины, армированной кордом из стекловолокна. Зубья для повышения износостойкости покрыты эластичной тканью.

Детали клапанного привода

В газораспределительном механизме с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала клапаны имеют привод через передаточные детали (толкатели, штанги и коромысла).

Толкатели. Они предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливают их из стали или чугуна. Толкатели (рис.13) бывают цилиндрические и рычажно-роликовые. В дизелях ЯМЗ-236М2 и -238М2 применяют рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис. 13, а), установленные на оси 1 над распределительным валом. Ролик 2 толкателя 3 опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения, что повышает срок службы толкателя. Сверху на толкатель опирается штанга 4.

В двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и КамАЗ-740, Д-245.12 применяют цилиндрические толкатели 7(рис. 13, б), установленные в специальных отверстиях — направляющих. В дизеле КамАЗ-740 применяют съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком наплавляют специальным износостойким чугуном.

Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, которые изготавливают из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-508) или стержня из алюминиевого сплава (двигатели ЗМЗ-511 и -4022) со стальными сферическими наконечниками.

В дизелях ЯМЗ и КамАЗ, Д-245.12 штанги 4 (рис. 13, б) делают обычно из стальной трубки. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 5 (рис. 13, а), ввернутых в коромысла 6, а с другой — в толкатели.

Коромысла. Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо а коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча b. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов.

Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 5 (рис. 8), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и сферическим наконечникам регулировочных болтов 15. Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены как одно целое со стойками и каждое коромысло качается на своей оси.

 

Рис. 13. Детали привода клапанов дизелей: а — ЯМЗ; б — КамАЗ; 1 — ось; 2 — ролик; 3, 7 — толкатели; 4 — штанги; 5 — регулировочный винт; 6 — коромысло; 8 — сферическая поверхность под штангу; 9 — отверстие для слива масла; 10 — наплавленная поверхность толкателей; 11 — наконечник; а и b — плечи коромысла

Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 14, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного.

Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600...800°С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов.

Для плотного прилегания к седлам рабочие поверхности головок клапанов делают коническими, в виде тщательно обработанных фасок (под углами 45 или 30°).

Стержни 1 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемешаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности тарелки 9 под действием пружины 8.

В дизелях ЯМЗ, КамАЗ и двигателях автомобилей ГАЗ, «Москвич», ВАЗ для улучшения резонансной характеристики и повышения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попали между витками другой и не нарушилась безотказная работа клапанного механизма.

На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) устанавливают резиновые манжеты или колпачки, которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска).

 

Рис. 14. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 с механизмом вращения:

а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б, в — соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана; 1 — стержень клапана; 2 — направляющая втулка; 3 — замочное кольцо; 4 — корпус механизма вращения; 5 — шарики; 6 — опорная шайба; 7 — замочное кольцо; 8 — пружина; 9 — тарелка; 10 — сухарики; 11 — дисковая пружина; 12 — возвратная пружина; 13 — металлический натрий; 14— головка цилиндров; 15 — седло; 16 — головка клапана

В двигателях ЗИЛ-508 и -511 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым и его полость заполняют на 3/4 объема металлическим натрием 13 (рис. 14, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С. Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости.

Выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вращения. Он состоит из корпуса 4 (рис. 14, а), который расположен в углублении головки цилиндра 14 на направляющей втулке 2, закрепленной замочным кольцом 3; пяти шариков 5, установленных вместе с возвратными пружинами 12 в наклонных пазах корпуса; опорной шайбы 6 и конической дисковой пружины 11. Пружина 11 и шайба 6 свободно надеты на выступ корпуса и закреплены на нем замочным кольцом 7.

При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико (рис. 14, б), дисковая пружина 11 выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4 механизма вращения. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты возвратными пружинами 12 в крайнее положение.

Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 (рис. 14, в) выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу 6, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения.

Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины 8 уменьшается. При этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием возвратных пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготавливая механизм вращения к новому циклу поворота клапана.

При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.

Чтобы обеспечить плотное прилегание головки клапана к седлу, необходим определенный тепловой зазор между стержнем клапана и носком (винтом) коромысла. Тепловые зазоры в клапанах изменяются вследствие их нагрева, изнашивания и нарушений регулировок. Когда зазор в клапанах увеличен, они открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания, а также повышаются ударные нагрузки на детали клапанного механизма.

При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся на седла, вследствие чего происходят утечки газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Из-за неплотной посадки клапанов при такте сжатия рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в процессе такта расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться в впускной газопровод, вследствие чего в этих газопроводах возможны хлопки или вспышки, что является признаком неплотной посадки клапанов.

Фазы газораспределения

Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей.

При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мёртвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ.

 

Рис. 15. Диаграмма фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-508:

1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан

Из диаграммы фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-508 (рис. 15) видно, что впускной клапан открывается за 31° до прихода поршня в ВМТ, а выпускной клапан закрывается при угле 47° поворота коленчатого вала после прохождения ВМТ, следовательно, угол перекрытия клапанов составляет 78°. Открытие выпускного клапана происходит с опережением на 67° до прихода поршня в НМТ, а закрытие выпускного клапана — с запаздыванием на 83° после прохождения поршнем НМТ. Таким образом, общая продолжительность открытия каждого клапана составляет 294° по углу поворота коленчатого вала двигателя.

Моменты, когда оба клапана одновременно открыты, называют перекрытием клапанов. В это время происходит продувка цилиндров от отработавших газов свежей горючей смесью.

Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-508 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора — уменьшается.

Для закрепления полученных знаний просмотрите видеоролик " Газораспределительный механизм "

Просмотр доступен только для авторизованных пользователей сайта.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Пузанков А.Г.   Автомобили: устройство и техническое обслуживание: учебник для студ. Учреждений сред.проф. образования/ - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 640 с.

2. Морозов Н.Д. и др. Устройство и ремонт автомобилей. Учебник, Изд.2-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1972.-304с.

3.Иллюстрации, находящиеся в сети Интернет в свободном доступе.

4. Материалы, размещенные на сайтах:

www.youtube.com/   

tezcar.ru

www.autoprospect.ru

autoustroistvo.ru/

ru.wikipedia.org/

 

Подробности

Просмотров: 2044

Регулируемая синхронизация клапана (VVT)

Регулируемый клапан ГРМ (VVT)

Базовый Теория

После мультиклапанная технология стала стандартом в конструкции двигателя, регулируемые фазы газораспределения становится следующим шагом к увеличению мощности двигателя, независимо от мощности или крутящего момента.

Как ты знаете, клапаны активируют дыхание двигателя. Время дыхания, которое время впуска и выпуска воздуха регулируется формой и фазой угол кулачков.Чтобы оптимизировать дыхание, двигатель требует разных фаз газораспределения на разных оборотах. Когда обороты увеличиваются, продолжительность такта впуска и выпуска уменьшается, так что свежий воздух не достаточно быстро, чтобы попасть в камеру сгорания, при этом выхлоп становится не быстрым достаточно, чтобы покинуть камеру сгорания. Поэтому лучшее решение - открыть впускные клапаны раньше и закрытие выпускных клапанов позже. Другими словами, Перекрытие между периодом впуска и периодом выпуска должно быть увеличивается с увеличением оборотов.


Без переменной Технология Valve Timing, инженеры использовали для выбора лучшего компромиссного времени. Например, фургон может иметь меньшее перекрытие ради преимущества низкой скорости. выход. Гоночный двигатель может иметь значительное перекрытие для высокой скорости мощность. Обычный седан может принять оптимизацию фаз газораспределения для средних оборотов, так что управляемость на низкой и высокой скорости будет не нужно слишком много жертвовать.Независимо от того, какой из них, результат просто оптимизируется для конкретной скорости.

с Регулируемая синхронизация клапана, мощность и крутящий момент можно оптимизировать в широком диапазоне оборотов. Наиболее заметные результаты:

    • Двигатель может вращаться выше, тем самым повышается пиковая мощность. Например, 2-литровый Neo VVL от Nissan. мощность двигателя на 25% больше, чем у его версии без VVT.
    • Низкоскоростной крутящий момент увеличивается, тем самым улучшая управляемость.Например, двигатель Fiat Barchetta 1.8 VVT обеспечивает максимальный крутящий момент 90%. между 2000 и 6000 об / мин.


Причем все эти преимущества приходят без каких-либо недостатков.

переменная Подъемник

В некоторых конструкции, высота подъема клапана также может изменяться в зависимости от частоты вращения двигателя. На высоком скорость, более высокий подъем ускоряет всасывание и выхлоп воздуха, таким образом оптимизируя дыхание. Конечно, на меньшей скорости такой подъемник вызовет противодействующие эффекты, такие как ухудшение процесса смешивания топлива и воздух, что снижает мощность или даже приводит к пропуску зажигания.Поэтому подъемник должен изменяться в зависимости от частоты вращения двигателя.

1) Кулачок сменный VVT

Honda впервые применила VVT для дорожных автомобилей в конце 80-х. запустив свою знаменитую систему VTEC (Valve Timing Electronic Control). Первый появился в Civic, CRX и NS-X, затем стал стандартом для большинства моделей.

Можно рассматривайте это как 2 набора кулачков разной формы, чтобы обеспечить различное время и лифт. Один комплект работает на нормальной скорости, скажем, ниже 4500 об / мин.Другая заменяет на более высокой скорости. Очевидно, такая компоновка не позволяет изменение фаз газораспределения, поэтому двигатель работает скромно ниже 4500 об / мин, но выше этого он внезапно превратится в дикое животное.

Это Система действительно улучшает пиковую мощность - она ​​может поднять красную линию почти до 8000 об / мин (даже 9000 об / мин в С2000), как двигатель с гоночными распредвалами, и увеличить максимальную мощность на целых 30 л.с. для 1,6-литрового двигателя !! Однако, чтобы использовать такой прирост мощности, вам необходимо поддерживать температуру двигателя выше пороговые обороты, поэтому требуется частое переключение передач.Как низкоскоростной крутящий момент слишком мало (помните, кулачки нормального двигателя обычно 0-6000 об / мин, при этом "медленные кулачки" двигателя VTEC еще должны обслуживать при 0–4500 об / мин) управляемость не будет слишком впечатляющей. Коротко, Система кулачкового переключения лучше всего подходит для спортивных автомобилей.

Honda уже улучшил свой двухступенчатый VTEC до трех ступеней для некоторых моделей. Конечно, чем больше стадий, тем более утонченным он становится. Он по-прежнему предлагает менее широкий распространение крутящего момента, как и в других бесступенчатых системах.Однако кулачковый система остается самой мощной VVT, так как никакая другая система не может изменить Lift клапана, как это делает.

Преимущество:

Мощный на верхнем конце

Недостаток:

2 или только 3 этапа, непостоянно; нет значительного улучшения крутящего момента; комплекс

Кто используй это ?

Honda VTEC, Mitsubishi MIVEC, Nissan Neo VVL.

Хонды последний трехступенчатый VTEC был применен в Civic sohc двигатель в Японии. Механизм имеет 3 кулачка с разным профилем синхронизации и подъема. Обратите внимание, что их размеры тоже разные - средний кулачок (быстрый тайминг, высокий подъем), как показано на диаграмме выше, является самым большим; кулачок правой стороны (медленный ГРМ, средний подъем) среднего размера; левый кулачок (медленный выбор времени, низкий лифт) самый маленький.

Это механизм работает так:

Этап 1 (низкая скорость): 3 части коромысел передвигается самостоятельно. Поэтому левый коромысел, который приводит в действие левый впускной клапан приводится в движение левым кулачком пониженного подъема. Правая коромысла, которая приводит в действие правый впускной клапан, приводится в движение правым кулачком среднего подъема. Обе синхронизация кулачков относительно медленная по сравнению со средним кулачком, который не срабатывает. клапан сейчас.

Этап 2 (средняя скорость) : гидравлическое давление (окрашен оранжевым на картинке) соединяет левую и правую коромысла вместе, оставляя среднюю коромысло и кулачок работать самостоятельно.Поскольку правый кулачок больше, чем левый, эти соединенные коромысла на самом деле управляется правым кулачком. В результате оба впускных клапана работают медленно, но средний лифт.

Этап 3 (высокая скорость): гидравлическое давление соединяет все 3 коромысла вместе. Поскольку средний кулачок самый большой, оба впускных клапаны фактически приводятся в движение этим быстрым кулачком. Таким образом, быстрое время и высокий подъем достигается в обоих клапанах.

Очень похож на систему Хонды, но правильный и левые кулачки того же профиля.На малой скорости приводятся оба коромысла. независимо от этих правых и левых кулачков с низкой синхронизацией и низким подъемом. На высоком скорости, 3 коромысла соединены вместе таким образом, что они приводятся в движение быстрый средний кулачок с высоким подъемом.

Вы может подумать, что это должна быть двухступенчатая система. Нет это не так. Начиная с Nissan Neo VVL дублирует такой же механизм в выпускном распредвале, может быть 3 ступени получается следующим образом:

Этап 1 (низкая скорость): и впускной, и выпускной клапаны работают медленно.
Stage 2 (средняя скорость): быстро конфигурация впуска + конфигурация медленного выпуска.
Stage 3 (высокая скорость): оба впускные и выпускные клапаны в быстрой комплектации.

2) Кулачок VVT

VVT с фазированием кулачка - самый простой, дешевый и наиболее часто используемый механизм на данный момент. Тем не менее, его прирост производительности также минимален, очень действительно справедливо.

В основном, он изменяет фазу газораспределения, изменяя фазовый угол распредвалов.За Например, на высоких оборотах распредвал впускных клапанов будет повернут заранее на 30, так что для более раннего приема. Это движение контролируется системой управления двигателем. система в соответствии с потребностями и приводится в действие шестернями гидравлического клапана.

Обратите внимание, что фаза кулачка VVT не может изменять продолжительность открытия клапана. Он просто позволяет раньше или позже открыть клапан. Ранее открыт приводит к более раннему закрытию, конечно. Он также не может изменять подъем клапана, в отличие от кулачковый VVT.Однако VVT с фазированием кулачка - самый простой и дешевый вид VVT, потому что каждому распределительному валу нужен только один гидравлический привод фазирования, в отличие от другие системы, использующие индивидуальный механизм для каждого цилиндра.

Непрерывный или дискретный

Проще фазировка кулачка VVT имеет 2 или 3 фиксированных угла сдвига на выбор, например как 0 или 30. Лучшая система имеет непрерывное переключение переменной, скажем, любое произвольное значение от 0 до 30, зависит от оборотов.Очевидно, это обеспечивает наиболее подходящие фазы газораспределения на любой скорости, таким образом значительно повысить гибкость двигателя. Более того, переход настолько гладкий, что практически незаметен.

Впускной и выхлоп

Некоторые дизайн, такой как система BMW Double Vanos, имеет фазовращение VVT как на впускном, так и на выпускном распредвалах, что позволяет перекрытие, следовательно, более высокая эффективность. Это объясняет, почему BMW M3 3.2 (100 л.с. / литр) более эффективен, чем его предшественник M3 3.0 (95 л.с. / литр), VVT которого ограничены впускными клапанами.

В E46 3-й серии, Двойной Ванос сдвигает впуск распредвал в пределах максимального диапазона 40. Выпускной распредвал 25.

Преимущество:

Дешево и простой, непрерывный VVT улучшает передачу крутящего момента на всем обороте диапазон.

Недостаток:

Отсутствие переменного подъема и переменной продолжительности открытия клапана, что снижает максимальную мощность чем кулачковый VVT.

Кто используй это ?

Мост автопроизводители, такие как:

Audi V8 - впуск, 2-ступенчатый дискретный

BMW Double Vanos - впуск и выпуск, непрерывный

Феррари 360 Модена - выхлоп, 2-ступенчатый дискретный

Fiat (Альфа) СУПЕР ПОЖАР - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Ford Puma 1.7 Zetec SE - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Jaguar AJ-V6 и обновленный AJ-V8 - впускной, непрерывный

Lamborghini Diablo SV двигатель - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Porsche Variocam - впускной, 3-ступенчатый дискретный

Рено 2.0-литровый - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Toyota VVT-i - впускной, непрерывный

Volvo 4/5/6 цилиндров модульные двигатели - впускные, непрерывного действия

По картинке легко понять его работу. Конец распределительный вал имеет зубчатую резьбу. Нить соединена колпачком, который может двигайтесь к распределительному валу и от него. Поскольку резьба шестерни не в параллельно оси распределительного вала, фазовый угол сместится вперед, если крышка толкнул в сторону распредвала.Аналогичным образом снимаем колпачок с распредвала. приводит к сдвигу фазового угла назад.

Ли толкать или тянуть определяется гидравлическим давлением. Есть 2 камеры рядом с крышкой, и они заполнены жидкостью (эти камеры окрашены в зеленый и желтый цвета соответственно на картинке) Тонкий поршень разделяет Эти 2 камеры, первая жестко крепится к крышке. Жидкость попадает в камеры через электромагнитные клапаны, которые контролируют гидравлическое давление действующие на какие камеры.Например, если система управления двигателем сигнализирует клапан в зеленой камере открывается, тогда гидравлическое давление действует на тонкий поршень и толкните его вместе с крышкой в ​​направлении распределительного вала, таким образом сдвинуть фазовый угол вперед.

непрерывный вариацию по времени легко реализовать, поместив колпачок на подходящую расстояние в зависимости от оборотов двигателя.


Макрос изображение привода фазирования

Toyota VVT-i (Регулируемая синхронизация клапана - Интеллектуальная) распространяется на все больше и больше свои модели, от крошечного Yaris (Vitz) к Supra.Его механизм более или менее такой же, как у BMW Vanos, но это также бесступенчатая конструкция.

Однако слово "Integillent" подчеркивает умный программа управления. Не только меняет время в зависимости от оборотов двигателя, но и примите во внимание другие условия, такие как ускорение, подъем или спуск.

3) Замена кулачка + Кулачковый Фазинг VVT

Комбинация VVT с переключением кулачков и VVT с фазированием кулачка может удовлетворить требование максимальной мощности и гибкости на всем обороте диапазон, но он неизбежно более сложен.На момент написания только Toyota и Porsche имеют такие конструкции. Однако я верю, что в будущем все больше и больше спортивных автомобилей будут принять на вооружение этот вид ВВТ.

Toyota VVTL-i это самая изощренная конструкция VVT. Его мощные функции включают:

    • Непрерывный фаза газораспределения регулируемая фаза газораспределения
    • 2-ступенчатая переменная подъем клапана плюс продолжительность открытия клапана
    • Применяется к обоим впускные и выпускные клапаны


Система может быть рассматривается как комбинация существующих VVT-i и Honda VTEC, хотя механизм вариатора отличается от Хонда.

Нравится VVT-i, изменение фаз газораспределения реализовано сдвиг фазового угла всего распределительного вала вперед или назад с помощью Гидравлический привод закреплен на конце распределительного вала. Время рассчитывается системой управления двигателем с учетом оборотов двигателя, ускорения, при подъеме или спуске и т. д. с учетом. Более того, изменение непрерывно в широком диапазоне до 60, поэтому Одна только переменная синхронизация - это, пожалуй, самый совершенный дизайн на сегодняшний день.

Что делает VVTL-i лучше обычного VVT-i - это буква «L», что означает «подъем» (подъем клапана). как всем известно. Давайте посмотрим на следующую иллюстрацию:

Как и VTEC, в системе Toyotas используется один коромысло. толкатель для приведения в действие обоих впускных клапанов (или выпускных клапанов). Он также имеет 2 камеры лепестки действуют на толкатель коромысла, лепестки имеют другой профиль - один с более длинным профилем времени открытия клапана (для высокой скорости), другой с более короткий профиль продолжительности открытия клапана (для низкой скорости).На низкой скорости медленный кулачок приводит в действие толкатель коромысла через роликовый подшипник (для уменьшения трения). Высокоскоростной кулачок не влияет на толкатель коромысла, потому что под его гидравлическим толкателем имеется достаточный зазор.

<Плоский крутящий момент выход (синяя кривая)

Когда скорость увеличилась до пороговой, скользящий штифт толкается гидравлическое давление для заполнения промежутка. Включается высокоскоростной кулачок.Обратите внимание, что быстрый кулачок обеспечивает более длительное открытие клапана, в то время как скользящий штифт увеличивает подъем клапана. (для Honda VTEC продолжительность и подъем реализуется кулачками)

Очевидно, переменная продолжительность открытия клапана является двухступенчатой ​​конструкцией, в отличие от непрерывной конструкции Rover VVC. Однако VVTL-i предлагает регулируемый подъемник, что значительно увеличивает выходную мощность на высоких скоростях. Сравнить с Honda VTEC и аналогичными конструкциями для Mitsubishi и Nissan система Toyotas имеет бесступенчатую регулировку фаза газораспределения, которая помогает ему достичь гораздо лучших низких и средних оборотов гибкость.Поэтому на сегодняшний день это, несомненно, лучший VVT. Однако это также более сложный и, вероятно, более дорогой в сборке.

Преимущество:

непрерывный VVT улучшает передачу крутящего момента во всем диапазоне оборотов; Переменный лифт и длительность подъема на высоких оборотах.

Недостаток:

Подробнее сложный и дорогой

Кто используй это ?

Тойота Селика GT-S

Variocam Plus использует гидравлический фазирующий привод и регулируемые толкатели

Variocam из 911 Carrera

использует цепь привода ГРМ для

фазировка кулачка.


Porsches Variocam Plus, как сообщается, был разработан на основе Variocam, который обслуживает Carrera. и Боксстер. Однако я нашел их механизмы практически ничего не поделитесь. Variocam был первым введен в 968 в 1991 году. В нем использовалась цепь привода ГРМ для изменения фазового угла распределительного вала, при этом предусмотрена 3-х ступенчатая система изменения фаз газораспределения. 996 Carrera и Boxster также используют ту же систему. Этот дизайн уникальный и запатентованный, но на самом деле он уступает гидравлическому приводу, который предпочитают другие автопроизводители, особенно он не позволяет столько же изменений фазового угла.

Следовательно, наконец, Variocam Plus, используемый в новом 911 Turbo Follow использует популярный гидравлический привод вместо цепи. Один известный Эксперт Porsche охарактеризовал изменение фаз газораспределения как непрерывное, но, похоже, противоречит официальному заявлению, сделанному ранее, в котором раскрывается система имеет 2-х ступенчатые фазы газораспределения.

Однако Самым значительным изменением «Плюса» является добавление регулируемый подъем клапана. Это реализуется с помощью регулируемых гидравлических толкателей.Как Как показано на рисунке, каждый клапан обслуживается 3 кулачками - центральный очевидно меньший подъем (всего 3 мм) и меньшее время открытия клапана. В Другими словами, это «медленный» кулачок. Два наружных выступа кулачка точно так же, с быстрой синхронизацией и большим подъемом (10 мм). Выбор камеры лепестки образованы регулируемым толкателем, который на самом деле состоит из внутреннего толкатель и внешний (кольцевой) толкатель. Они могли быть заперты вместе проходящий через них штифт с гидравлическим приводом.Таким образом, «быстрый» Лепестки кулачка приводят в действие клапан, обеспечивая высокий подъем и длительное открытие. Если толкатели не заблокированы вместе, клапан будет приводиться в действие «медленный» выступ кулачка через внутренний толкатель. Внешний толкатель будет двигаться независимо от толкателя клапана.

как Как видно, механизм регулируемого подъема необычайно прост и экономит место. В регулируемые толкатели лишь немного тяжелее обычных толкателей и зацепляются почти не осталось места.

Тем не менее, на данный момент Variocam Plus предлагается только для впускные клапаны.

Преимущество:

VVT улучшает передачу крутящего момента на низкой / средней скорости; Переменный подъем и продолжительность подъемник на высоких оборотах.

Недостаток:

Подробнее сложный и дорогой

Кто используй это ?

Порше 911 Турбо

4) Ровера уникальный Система ВВЦ

Rover представил собственные системные вызовы VVC (Variable Valve Control) в MGF в 1995 г.Многие эксперты считают его лучшим VVT по универсальности. возможность - в отличие от кулачкового VVT, он обеспечивает плавную регулировку времени, таким образом улучшается передача крутящего момента на низких и средних оборотах; и в отличие от кулачкового VVT, он может увеличивать продолжительность открытия клапанов (и постоянно), тем самым увеличивая мощность.

В основном, VVC использует эксцентриковый вращающийся диск для привода впускных клапанов каждых двух цилиндр. Поскольку эксцентричная форма создает нелинейное вращение, открытие клапанов период можно варьировать.Все еще не понимаете? ну, любой умный механизм должен трудно понять. В противном случае Rover будет не единственным автопроизводителем, использующим Это.

ВВЦ имеет один недостаток: поскольку каждый отдельный механизм обслуживает 2 соседних цилиндра, Для двигателя V6 нужно 4 таких механизма, а это недешево. V8 тоже нужно 4 таких механизм. V12 невозможно установить, так как недостаточно места для установите эксцентриковый диск и ведущие шестерни между цилиндрами.

Преимущество:

постоянно регулируемые сроки и продолжительность открывания позволяют добиться как управляемости, так и высокой скорость мощность.

Недостаток:

Нет в конечном итоге такой же мощный, как VVT с кулачковым переключением, из-за отсутствия переменной лифт; Дорого для V6 и V8; невозможно для V12.

Кто используй это ?

Ровер Двигатель 1.8 VVC, обслуживающий MGF, Caterham и Lotus Elise 111S.

EGR (рециркуляция выхлопных газов) обычно принятый метод снижения выбросов и повышения топливной экономичности.Однако это VVT действительно использует весь потенциал EGR.

В Теоретически необходимо максимальное перекрытие между впускными и выпускными клапанами открывается, когда двигатель работает на высоких оборотах. Однако, когда машина работает на средней скорости по шоссе, другими словами, двигатель работает на небольшая нагрузка, максимальное перекрытие может быть полезно как средство уменьшения расхода топлива потребление и выбросы. Поскольку выпускные клапаны не закрываются, пока впускные клапаны были открыты некоторое время, некоторые из выхлопных газов рециркулируют обратно в цилиндр одновременно с впрыскивается новая топливно-воздушная смесь.В составе топливно-воздушной смеси заменяется на выхлопные газы, нужно меньше топлива. Поскольку выхлопные газы состоят в основном из негорючий газ, такой как CO2, двигатель работает нормально на бедном топливе / воздушная смесь не загорается.

.Руководство по клапанам

- Клапаны - это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе.

Что такое клапаны?

Клапаны - это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами системы трубопроводов, по которым проходят жидкости, газы, пары, шламы и т. Д.

Доступны различные типы клапанов: запорные, проходные, пробковые, шаровые, дроссельные, обратные, диафрагменные, пережимные, предохранительные, регулирующие и т. Д.У каждого из этих типов есть несколько моделей, каждая с различными функциями и функциональными возможностями. Некоторые клапаны являются самоуправляемыми, другие - вручную или с приводом, пневматическим или гидравлическим приводом.

Функции клапанов:

  • Остановка и запуск потока
  • Уменьшить или увеличить расход
  • Управление направлением потока
  • Регулировка расхода или рабочего давления
  • Сбросить определенное давление в трубопроводной системе

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов для широкого диапазона промышленных применений.Все они удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше. Клапаны - дорогостоящие изделия, и важно, чтобы для их функции был указан правильный клапан, и он должен быть изготовлен из материала, подходящего для технологической жидкости.

Независимо от типа, все клапаны имеют следующие основные части: корпус, крышку, трим (внутренние элементы), привод и сальник. Основные части клапана показаны на изображении справа.

Корпус клапана

Корпус клапана, который иногда называют оболочку, является основной границей клапана давления.Он служит основным элементом клапана в сборе, потому что это каркас, удерживающий все части вместе.

Корпус, первая граница давления клапана, выдерживает нагрузки давления жидкости от соединительного трубопровода. Он принимает входной и выходной трубопроводы через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с патрубком трубопровода или оборудования с помощью различных типов торцевых соединений, таких как приварные встык или раструб, резьбовые или фланцевые.

Корпуса клапанов

отливаются или кованы в различных формах, и каждый компонент выполняет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Крышка клапана

Крышка для отверстия в теле капота, и он является вторым наиболее важной границей клапана давления. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих конструкциях и моделях.

Крышка действует как крышка корпуса клапана, она отлита или выкована из того же материала, что и корпус.Обычно он соединяется с корпусом с помощью резьбового, болтового или сварного соединения. Во время изготовления клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. Д., Вставляются в корпус, а затем прикрепляется крышка, чтобы удерживать все части вместе внутри.

Во всех случаях крепление крышки к кузову считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, соединяющие крышку с корпусом, являются деталями, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, представляют собой повод для беспокойства.Крышки могут усложнять производство клапанов, увеличивать размер клапана, составлять значительную часть стоимости клапана и являются источником потенциальных утечек.

Трим клапана

Съемные и заменяемые внутренние части клапана , которые контактируют с протекающей средой, в совокупности обозначаются как Трим клапана . К этим деталям относятся седло (а) клапана, диск, сальники, распорки, направляющие, втулки и внутренние пружины. Корпус клапана, крышка, набивка и т. Д., Которые также контактируют с текучей средой, не считаются тримом клапана.

A Характеристики трима клапана определяются поверхностью сопряжения диска и седла и соотношением положения диска к седлу. Благодаря дифференту возможны основные движения и управление потоком. В конструкции трима с вращательным движением диск скользит вплотную к седлу, чтобы изменить отверстие для потока. В конструкциях трима с линейным движением диск поднимается перпендикулярно от седла, так что появляется кольцевое отверстие.

Детали трима клапана могут быть изготовлены из различных материалов, так как они обладают разными свойствами, необходимыми для противодействия различным силам и условиям.Втулки и сальники не подвергаются таким же нагрузкам и условиям, как диск клапана и седло (а).

Свойства проточной среды, химический состав, давление, температура, расход, скорость и вязкость - вот некоторые из важных соображений при выборе подходящих материалов для затвора. Материалы трима могут быть или не совпадать с материалом корпуса клапана или крышки.

Трим клапана API 600 №

Диск клапана и седло (а)

Диск

Диск - это часть, которая позволяет, дросселировать или останавливать поток, в зависимости от его положения.В случае пробки или шарового крана диск называется пробкой или шаром. Диск является третьей по важности первичной границей давления. При закрытом клапане к диску прикладывается полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, связанным с давлением.

Диски обычно кованые и в некоторых конструкциях имеют твердое покрытие для обеспечения хороших износостойких свойств. Большинство клапанов названы, конструкция их дисков.

Сиденье (а)

Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска.Клапан может иметь одно или несколько седел. В случае шарового или обратного клапана обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском, чтобы остановить поток. В случае задвижки имеется два седла; один на стороне входа, а другой на стороне выхода. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые входят в контакт с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока.

Для повышения износостойкости уплотнительных колец поверхность часто наплавляется наплавкой с последующей обработкой контактной поверхности уплотнительного кольца.Для хорошего уплотнения при закрытом клапане необходима чистовая обработка поверхности посадочного места. Уплотнительные кольца обычно не считаются частями, ограничивающими давление, потому что корпус имеет достаточную толщину стенки, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Шток клапана

Шток клапана обеспечивает необходимое перемещение диска, плунжера или шара для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное положение диска.Он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом с одного конца, а с другой стороны с диском клапана. В задвижках или шаровых клапанах для открытия или закрытия клапана требуется линейное движение диска, в то время как в плунжерных, шаровых и дисковых затворах диск вращается для открытия или закрытия клапана.

Штоки обычно кованые и соединяются с диском резьбой или другими способами. Чтобы предотвратить утечку, в области уплотнения необходима чистовая обработка поверхности штока.

Существует пять типов штоков клапана:

  • Подъемный шток с наружным винтом и вилкой
    Наружная часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая.Резьба штока изолирована от рабочей среды уплотнением штока. Доступны два разных стиля этих дизайнов; один с маховиком, прикрепленным к штоку, чтобы они могли подниматься вместе, а другой с резьбовой втулкой, которая заставляет шток подниматься через маховик. Этот тип клапана обозначается буквами «О.С. и Й.» это обычная конструкция для клапанов NPS 2 и более.
  • Подъемный шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а уплотнение штока - вдоль гладкой части, которая подвергается воздействию атмосферы снаружи.В этом случае резьба штока находится в контакте с текучей средой. При вращении шток и маховик поднимаются вместе, чтобы открыть клапан.
  • Невыдвижной шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана движется по штоку, как гайка, если шток вращается. Резьба штока подвергается воздействию текучей среды и, как таковая, подвергается ударам. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено для обеспечения линейного движения, а текучая среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.
  • Скользящий шток
    Шток клапана не вращается и не вращается. Он скользит внутрь и наружу клапана, чтобы открыть или закрыть клапан. Эта конструкция используется в рычажных быстро открывающихся клапанах с ручным управлением. Он также используется в регулирующих клапанах, приводимых в действие гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
  • Поворотный шток
    Это широко используемая модель в шаровых, пробковых и дисковых затворах. Движение штока на четверть оборота открывает или закрывает клапан.

В главном меню «Клапаны» вы найдете несколько ссылок на подробные (большие) изображения клапанов с поднимающимся и НЕ поднимающимся штоком.

Уплотнение штока клапана

Для надежного уплотнения между штоком и крышкой необходима прокладка. Это называется упаковкой, и она оснащена, например, следующие компоненты:

  • Толкатель сальника, втулка, сжимающая набивку, посредством сальника в так называемую сальниковую камеру.
  • Сальник, разновидность втулки, которая сжимает сальник в сальник.
  • Сальник, камера, в которой сальник сжимается.
  • Уплотнение, доступное из нескольких материалов, таких как Teflon®, эластомерный материал, волокнистый материал и т. Д..
  • Заднее сиденье - это сиденье внутри капота. Он обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает повышение давления в системе против уплотнения клапана, когда клапан полностью открыт. Задние сиденья часто применяются в задвижках и запорных клапанах.

Важным аспектом срока службы клапана является узел уплотнения. Почти все клапаны, такие как стандартные шаровые, проходные, задвижки, пробки и дисковые затворы, имеют свой узел уплотнения, основанный на усилии сдвига, трения и разрыва.

Следовательно, упаковка клапана должна быть выполнена надлежащим образом, чтобы предотвратить повреждение штока и потери жидкости или газа. Когда набивка слишком ослаблена, клапан протекает. Если набивка будет слишком плотной, это повлияет на движение и может повредить шток.

Типовой уплотнительный узел

1. Сальник Follover 2. Сальник 3. Сальник с набивкой 4. Заднее сиденье

Совет по техническому обслуживанию
: 1. Как установить сальник.

Совет по техническому обслуживанию: 2.Как установить сальник

Бугель клапана и гайка бугеля

Хомут

Хомут соединяет корпус клапана или крышку с приводным механизмом. Верхняя часть бугеля, удерживающая гайку бугеля, гайку штока или втулку бугеля, и шток клапана проходят через нее. Ярмо обычно имеет отверстия для доступа к сальниковой коробке, звеньям привода и т.д. Конструктивно ярмо должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать усилия, моменты и крутящий момент, развиваемые приводом.

Гайка хомута

Гайка траверсы - это гайка с внутренней резьбой, которая помещается в верхней части вилки, через которую проходит шток.Например, в задвижке гайка вилки поворачивается, а шток перемещается вверх или вниз. В случае шаровых клапанов гайка закреплена, а шток вращается через нее.

Привод клапана

Клапаны с ручным управлением обычно оснащены маховиком, прикрепленным к штоку клапана или гайке хомута, который вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы закрыть или открыть клапан. Таким образом открываются и закрываются запорные и задвижки.

Ручные четвертьоборотные клапаны, такие как шаровые, заглушки или бабочки, имеют рычаг для приведения в действие клапана.

Существуют приложения, в которых невозможно или нежелательно приводить в действие клапан вручную с помощью маховика или рычага. Эти приложения включают:

  • Большие клапаны, которые должны работать против высокого гидростатического давления
  • Клапаны должны управляться удаленно
  • Когда время для открытия, закрытия, дросселирования или ручного управления клапаном больше, чем требуется по критериям проектирования системы

Эти клапаны обычно оснащены приводом.
Привод в самом широком определении - это устройство, которое производит линейное и вращательное движение источника энергии под действием источника управления.

Базовые приводы используются для полного открытия или полного закрытия клапана. Приводы для управления или регулирования клапанов получают сигнал позиционирования для перемещения в любое промежуточное положение. Существует много различных типов приводов, но вот некоторые из наиболее часто используемых приводов клапанов:

  • Редукторы
  • Приводы электродвигателей
  • Пневматические приводы
  • Гидравлические приводы
  • Электромагнитные приводы

Для получения дополнительной информации о приводах см. Главное меню «Клапаны» - Приводы клапанов -

Классификация клапанов

Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых классификаций клапанов, основанных на механическом движении:

  • Клапаны линейного перемещения.Клапаны, в которых запорный элемент, как в запорных, шаровых, диафрагменных, пережимных и подъемных обратных клапанах, движется по прямой линии, чтобы позволить, остановить или дросселировать поток.
  • Клапаны поворотного действия. Когда запорный элемент клапана перемещается по угловой или круговой траектории, как в дисковых, шаровых, плунжерных, эксцентриковых и поворотных обратных клапанах, клапаны называются клапанами вращательного движения.
  • Четвертьоборотные клапаны. Некоторым поворотным клапанам требуется примерно четверть оборота, от 0 до 90 °, чтобы шток полностью открылся из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов на основе движения

Типы клапанов Линейное перемещение Вращательное движение Четвертьоборот
Ворота ДА НЕТ НЕТ
Глобус ДА НЕТ НЕТ
Заглушка НЕТ ДА ДА
Мяч НЕТ ДА ДА
Бабочка НЕТ ДА ДА
Swing Check НЕТ ДА НЕТ
Диафрагма ДА НЕТ НЕТ
Щипок ДА НЕТ НЕТ
Безопасность ДА НЕТ НЕТ
Разгрузка ДА НЕТ НЕТ
Типы клапанов Линейное перемещение Вращательное движение Четверть оборота

Рейтинги класса

Номинальные значения давления-температуры клапанов обозначены номерами классов.ASME B16.34, Клапаны с фланцевыми, резьбовыми и приварными соединениями - один из наиболее широко используемых стандартов клапанов. Он определяет три типа классов: стандартные, специальные и ограниченные. ASME B16.34 распространяется на клапаны классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 и 4500.

Сводка

На этой странице определен ряд основной информации от клапанов.

Как вы могли видеть в главном меню «Клапаны», вы также можете найти информацию о нескольких и часто используемых клапанах в нефтегазовой и химической промышленности.
Это может дать вам представление и хорошее понимание различий между различными типами клапанов и того, как эти различия влияют на работу клапана. Это поможет правильно применить каждый тип клапана во время проектирования и правильно использовать каждый тип клапана во время работы.

.Регулирующие клапаны

- EnggCyclopedia

Регулирующие клапаны - это элементы, используемые в контурах управления процессом для регулировки переменных процесса, таких как расход, уровни жидкости, давление, температура и т. Д. присутствует в определенных случаях.

Эти клапаны достигают желаемого регулирующего эффекта, главным образом, за счет дросселирования потока.

ХАРАКТЕРИСТИКИ УПРАВЛЯЮЩЕГО КЛАПАНА

Соотношение между открытием регулирующего клапана (также известным как «ход клапана») и проточным клапаном известно как характеристика потока этого клапана.Характерной характеристикой расхода является соотношение между открытием клапана и расходом в условиях постоянного давления.

Коэффициент усиления клапана определяется как изменение расхода на единицу% изменения открытия клапана.

  • Линейная характеристика расхода имеет постоянный наклон, что означает, что клапаны этого типа имеют постоянный коэффициент усиления во всем диапазоне потоков. Эти клапаны часто используются для контроля уровня жидкости и некоторых операций регулирования расхода, требующих постоянного усиления.
  • Равнопроцентные клапаны известны под этим именем, потому что всякий раз, когда изменяется открытие клапана, процентное изменение расхода равно процентному изменению открытия клапана. Это означает изменение расхода, пропорциональное расходу, непосредственно перед тем, как будет выполнено постепенное открытие клапана. Это также можно увидеть на следующем рисунке. Этот тип клапанов обычно используется для регулирования давления. Их можно использовать в приложениях, где ожидаются большие колебания перепада давления.
  • Клапаны быстрого открытия Тип не имеет специального математического определения. Эти клапаны дают большое приращение потока при относительно меньшем открытии клапана, что можно увидеть на следующем рисунке. Эти клапаны обычно находят применение для двухпозиционных сервисных приложений.
  • Модифицированные параболические клапаны находятся где-то между линейными клапанами и равнопроцентными клапанами. Как видно на следующем рисунке, они могут использоваться для дросселирования при низких уровнях расхода и имеют почти линейные характеристики при более высоких расходах.

ОБЩИЕ КАТАГОРИИ

Клапаны

можно разделить на категории в зависимости от типа движения штока - линейного или поворотного.

Проходные клапаны: Проходные клапаны являются наиболее часто используемыми регулирующими клапанами со штоком с вкладышем. Регулирование расхода для этого типа клапанов достигается перемещением пробки, как показано на следующем рисунке. Форма и тип плюса также определяют характеристики потока клапана.

Задвижка: Задвижка использует линейный тип движения штока для открытия и закрытия задвижки.Эти клапаны используют диски в качестве запорного элемента, как можно видеть на следующем рисунке. Грани этого диска могут быть параллельными или иметь форму клина.

Поворотные затворы: Поворотные затворы известны своим компактным размером и низкими начальными затратами, что в первую очередь связано с малыми размерами пластины и корпуса этих затворов, а также простотой конструкции. Этот клапан относится к клапанам с вращающимся штоком.

Шаровые краны: В этих клапанах используется запорный элемент сферической формы с цилиндрическим отверстием в элементе для прохождения потока.Этот сферический закрывающий элемент необходимо повернуть на 90 градусов, чтобы перевести клапан из полностью закрытого положения в полностью открытое положение. Этот тип получил название от формы закрывающего элемента. Если диаметр цилиндрического отверстия такой же, как у соединительной трубы, клапан известен как полнопроходной клапан. Если этот диаметр меньше диаметра соединительной трубы, клапан известен как клапан типа Вентури. Эти клапаны вращательного движения штока.

Размеры регулирующих клапанов

Отверстия регулирующих клапанов можно отрегулировать для управления потоком через них.Размер и выбор регулирующего клапана основаны на сочетании теории и эмпирических данных. Производительность, характеристика, диапазон регулирования и возврат - четыре важных элемента при выборе регулирующего клапана. C v известен как коэффициент расхода или коэффициент диафрагмы клапана. Этот коэффициент C v связан с условиями расхода и давления следующим основным уравнением жидкости.

Следовательно,

Таким образом, требуемое C v для клапана может быть рассчитано на основе условий расхода и давления.Затем этот C v должен быть согласован с имеющимся клапаном, и следует выбрать подходящий клапан, чтобы требуемый C v находился в пределах от 70% до 90% от возможностей выбранных клапанов C v . При выборе клапана необходимо также учитывать возможность максимальных и минимальных технологических потоков.

Многие случаи потока могут часто выходить за пределы диапазона основного уравнения жидкости, упомянутого выше для расчета C v . Для этих случаев модифицированное уравнение жидкости для расчета C v дается как,

Упомянутое выше основное уравнение для жидкостей приведено ниже в модифицированной форме для газов.

Вместимость регулирующего клапана представлена ​​как,

C d = C v / d 2 (d - диаметр клапана)

Характеристика клапана - это соотношение между открытием клапана (ходом клапана) и расходом через клапан.

Диапазон изменения клапана можно определить как отношение максимального к минимальному расходу, при котором можно добиться хорошего управления с помощью клапана.

Восстановление относится к восстановлению давления от низкого давления в сокращенной вене до выхода клапана.Восстановление давления является высоким для хорошо обтекаемых клапанов.

.

типов обратных клапанов | Обратные клапаны разные

Обратный клапан используется для остановки обратного потока в системе трубопроводов. Это также называется обратным клапаном (NRV).

Типы обратных клапанов

Обратные клапаны доступны в следующих исполнениях:

  1. Обратные клапаны поворотные
  2. Обратные клапаны с поворотным диском
  3. Межфланцевые обратные клапаны
  4. Дисковые обратные клапаны
  5. Поршневые обратные клапаны
  6. Шаровые обратные клапаны
  7. Двойные обратные клапаны
  8. Предохранительные обратные клапаны

КЛАПАН ОБРАТНЫЙ ПОВОРОТНЫЙ

Поворотные обратные клапаны

доступны с прямым корпусом и Y-образной конструкцией.Диск подвешивается к корпусу с помощью шарнирного пальца и уплотняет седло, которое является одним целым с корпусом.

Эти клапаны обычно используются размером 2 дюйма и более. Обратные клапаны поворотные могут быть установлены как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Они не подходят для пульсирующего потока.

Реакция закрытия поворотного обратного клапана медленнее по сравнению с обратным клапаном подъема из-за более длительного хода диска и инерции диска.

Отраслевые нормы и стандарты
  • Конструкция клапана: BS 1868 / API 6D
  • Испытание под давлением: BS 6755-I
  • Лицом к лицу: ANSI B 16.10
  • Сверление фланца: ANSI B 16.5 / BS 10 Table / DIN / IS / JIS Std.
  • Конец под сварку встык: ANSI B 16.25
  • Лицом к лицу: ANSI B 16.10
  • Конец под сварку внахлест: ANSI B 16.11
  • Резьбовой конец: ANSI B 1.20.1 (BSP / NPT)

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН НАКЛОННОГО ДИСКА

Обратные клапаны

с наклонным диском устанавливаются между двумя фланцами и обеспечивают компактную установку для приложений большого диаметра.

Эти клапаны могут быть установлены в горизонтальном и вертикальном положении.

Они обеспечивают быстрое закрытие и особенно подходят для пульсирующих потоков сжимаемых жидкостей.

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН С СТАКАННЫМ ТИПОМ

Обратный клапан бесфланцевого типа

имеет короткие габаритные размеры и малый вес, что позволяет легко и экономить место между сопутствующими фланцами.

Клапаны подходят для установки между приварной шейкой или накладными фланцами различных стандартов.

Они специально разработаны для применений, где важна низкая потеря давления.Открытие и закрытие клапана происходит при чрезвычайно низком перепаде давления на диске клапана.

Комбинация эксцентрикового вала диска с седлом диска гарантирует принудительное отключение возвратной среды. Бесфланцевые обратные клапаны становятся предпочтительным типом обратных клапанов для большинства применений из-за их компактной конструкции и относительно низкой стоимости.

ДИСКОВЫЙ ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

Однодисковый обратный клапан (дисковый обратный клапан бесфланцевого типа) состоит из четырех основных компонентов: корпуса, диска, звездообразной направляющей и пружины.

Дисковые обратные клапаны открываются давлением жидкости и закрываются пружиной сжатия, как только поток останавливается, что предотвращает обратный поток.

Конструкция межфланцевых однодисковых обратных клапанов с пружинной нагрузкой сэндвич-типа позволяет устанавливать их между любыми фланцами различного стандарта и в любом положении; включая вертикальные трубопроводы, по которым жидкость течет вниз.

КЛАПАН ОБРАТНЫЙ ПОРШЕНЬ

Поршневые обратные клапаны

обычно используются для защиты насосов или аналогичного оборудования, позволяя потоку течь только в одном направлении и предотвращая реверсирование потока из-за противодавления.

Поршневые обратные клапаны сконструированы с корпусами шаровых клапанов, создающих повышенное падение давления в трубопроводе. Такая конструкция обеспечивает плотное уплотнение, а также быструю реакцию на импульс закрытия.

Обратные клапаны с металлическими седлами могут не обеспечивать герметичность при использовании в газовой системе или системе жидкости с низким давлением обратного потока или жидкостях, содержащих частицы.

КЛАПАН ОБРАТНЫЙ ШАРОВОЙ

Шаровой обратный клапан - один из немногих обратных клапанов, который хорошо подходит как для водоснабжения, так и для сточных вод.

Шаровые обратные клапаны

просты в эксплуатации и обычно используются в небольших насосах и в системах с низким напором.

Рассмотрите возможность добавления дополнительной дуги безопасности к системе трубопроводов для обеспечения безопасности; шаровые обратные клапаны имеют наибольшую тенденцию к захлопыванию из-за высокой инерции большого хода шара.

Когда шаровые обратные клапаны сталкиваются с высоким давлением и динамикой, это может привести к сильному хлопку.

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН С ДВОЙНОЙ ПЛАСТИНКОЙ

Двойной пластинчатый обратный клапан состоит из двух подпружиненных пластин, шарнирно закрепленных на центральном шарнирном пальце.

Когда поток уменьшается, пластины закрываются под действием торсионной пружины до того, как произойдет реверсирование потока.

Совокупность всех функций делает обратный клапан с двумя пластинами наиболее эффективной и универсальной конструкцией. Его также называют SILENT CHECK VALVE .

Его намного проще установить между стандартными прокладками и фланцами трубопровода, и поэтому его установка и обслуживание более экономичны. Его конструкция соответствует API 594 и API 6D, тестирование - API 598.

Его также называют обратным клапаном-бабочкой .

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН БЕЗЗАХЛОПНОЙ

Поворотный обратный клапан внезапно закрывается под действием силы тяжести и вызывает скачок давления, вызывающий ударные волны.

Эти волны высокого давления вызывают серьезную нагрузку на систему трубопроводов.

Эту проблему можно минимизировать, установив обратный клапан Non-Slam. Обратный клапан Non-Slam не зависит от силы тяжести. По мере того, как скорость жидкости на входе замедляется, усилитель пружины на клапане начинает закрывать диск.

К тому времени, когда скорость на входе достигает 0, диск полностью закрывается. С устранением обратного потока сила, необходимая для создания гидравлического удара с обеих сторон клапана, существенно снижается.

статей, которые могут вам понравиться:
Кавитация регулирующего клапана
Принцип действия управляющего клапана
Характеристики трима клапана
Приводы для молотков
седельный клапан против Задвижка
.

Смотрите также