Тарілчастий клапан

Тарі́лчастий кла́пан (англ. poppet valve або англ. mushroom valve) — клапан, деталь більшості поршневих двигунів внутрішнього згоряння, є частиною газорозподільного механізму, що безпосередньо управляє потоками робочого тіла, що надходить і виходить з циліндра. Використовуються у великих компресорах, парових машинах.

Тарілчастий клапан з основними деталями його монтажу: тарілкою пружини, клапанною пружиною та сухариками

Використання у двигунах внутрішнього згоряння

Функції

Такого типу клапани безпосередньо керують подаванням в циліндри повітря (паливо-повітряної суміші) та випуском відпрацьованих газів. Вони відкривають і закривають впускні й випускні канали, що сполучають циліндри з газопроводами впускної системи та випускної системи.

Конструктивні особливості

Тарілчастий клапан складається з плоскої головки і стрижня, з'єднаних між собою плавним переходом. Для кращого наповнення циліндрів паливо-повітряною сумішшю діаметр головки впускного клапана роблять значно більшим, ніж діаметр випускного. Стрижень впускного клапана, зазвичай є суцільним, а випускного — порожнистим, з натрієвим наповнювачем для кращого тепловідведення.

Тарілчасті клапани у роботі (верхня частина рисунка)

Оскільки клапани працюють в умовах високих температур, їх виготовляють із високоякісних сталей (впускні — з хромистої, випускні, які контактують з гарячими відпрацьованими газами й нагріваються до температури 600…800 °С, — із жаротривкої) і в головку блока циліндрів запресовують спеціальні вставки (сідла) із жароміцного чавуну. Застосування вставних сідел підвищує термін служби головки блока циліндрів і клапанів. Робоча поверхня головки клапана (фаска) має кут 45 або 30°. Фаску головки клапана ретельно обробляють і притирають до сідла.

На сучасних двигунах клапани розташовуються у головці блока циліндрів. Стрижні клапанів мають циліндричну форму. Вони переміщуються у втулках, виготовлених із чавуну або спечених матеріалів і запресованих у головку блока. На кінці стрижня проточені циліндричні рівці під виступи конічних сухариків, які притискаються до конічної поверхні тарілки клапанної пружини під дією стиснутої пружини. Клапан клапанною пружиною утримується у закритому стані, а відкривається при натисканні на стрижень. Клапанні пружини мають певну механічну жорсткість, що забезпечує закриття клапана в реальних умовах роботи. Для попередження появи резонансних коливань на клапанах можуть встановлюватись дві пружини меншої жорсткості, що мають протилежне навивання.

Компонувальні вирішення за кількістю клапанів на циліндр

Більшість сучасних двигунів внутрішнього згоряння мають по два впускних і два випускних клапана на кожен циліндр. Крім даної схеми газорозподільні механізми можуть виконуватись за: двоклапанною схемою (один впускний, один випускний), триклапанною схемою (два впускних, один випускний), п'ятиклапанною схемою (три впускних, два випускних). Використання більшої кількості клапанів обмежується розміром камери згоряння і складністю забезпечення їх урухомлення.

Відкриття клапана здійснюється за допомогою привода, що забезпечує передачу зусилля від розподільного вала на клапан. У двигунах сучасних конструкцій застосовуються дві основні схеми приводу клапанів: гідравлічні штовхачі та роликові важелі.

Несправності клапанів

Основними несправностями тарілчастих клапанів є:

• нещільність;
• прогоряння тарілки;
• знос стрижня, зазор по напрямній клапана;
• вигин клапанів після зіткнення з поршнем.

Нещільність клапанів може бути з моменту виготовлення, розвинутися протягом роботи, або бути наслідком неякісного ремонту або неправильного регулювання клапанів. Впускний клапан може тривалий час пропускати газ без прогоряння, але іскровий двигун при цьому зазвичай трусить: у впускний тракт закидає відпрацьовані гази, і запалення такої розбавленої суміші стає ненадійним. Дизель відповідно димить. Ще однією причиною може бути загинання клапанів, двигун при цьому трясеться дуже сильно, або взагалі не заводиться.

У разі помірної нещільності клапанів вони ще можуть бути притерті, але найчастіше їх змінюють комплектом. Причина в тому, що до цього часу зазвичай відбувається зношування стрижня клапана зі збільшенням витрати масла, а при довгому притиранні старого клапана виступання його торця над площиною головки збільшується — гідрокомпенсатор може вийти з робочої зони. Якщо виступ перевищує допустиме вже з новим клапаном, то за інструкцією потрібно міняти головку блоку, на практиці торець клапана шліфують для зменшення висоти.

Прогоряння тарілки випускного клапана завжди є наслідком сильного перегріву за відсутності клапанного зазору та великого прориву газів. Тарілка впускного клапана прогоріти не може, оскільки задовго до цього при прорив газів на впуск циліндр працювати перестане, і температура газів знизиться. Однак у дизелів можуть виникати інші проблеми.

Зношування стрижня та/або втулки клапана призводить до порушення роботи сальників клапанів, а значить — високої витрати масла. Тому при ремонті головки блоку циліндрів може виникати потреба у заміні клапанів та/або напрямних. Після зміни напрямних потрібно зазвичай обробити сідло шарошками на оправці, що базується на новій напрямній, після чого притерти клапан. Зазвичай разом змінюють усі напрямні, або тільки впускні (зазор у втулках впускних клапанів вирішальний для витрати олії, зважаючи на менший тиск у впускній трубі).

Див. також

• Кулачковий вал
• Газорозподільний механізм
• Коромисло клапана
• Клапан Шрадера

Примітки

1. A. L. Dyke (1921), Dyke's Automobile and Gasoline Encyclopedia
2. Автомобильные двигатели: теория и техническое обслуживание, 4-е издание (рос.). Издательский дом Вильямс. ISBN .
3. Анатольевич, Гладкий Алексей (2011). Техоблуживание и мелкий ремонт автомобиля своими руками (англ.). БХВ-Петербург. ISBN .
4. Буров, Александр Леонидович (2008). Основы технического обслуживания автомобилей: учеб. пособие (рос.). МГИУ. ISBN .

Джерела

• Кисликов В. Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: Підручник. — 6-те вид. — К.: Либідь, 2006. — 400 с. — .
• Сирота В. І. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник для вузів. К.: Арістей, 2005. — 280 с. —