Справочная и техническая информация о деталях двигателей
Магазин Motorzona.ru предлагает толкатели клапанов для грузовых и гидрокомпенсаторы для легковых автомобилей самых известных мировых производителей (SWAG, Ruville, TRW, AE, BF, Diesel Technic, FP-Diesel).
Большое значение для надежной работы клапанного механизма имеет выполнение своих функций толкателями клапанов.
Толкатели клапанов предназначены для непосредственной передачи движения клапанам или штангам механизма газораспределения. Толкатели воспринимают передающиеся от кулачка боковые усилия, вследствие чего стержни и направляющие втулки как боковых, так и подвесных клапанов от этих усилий разгружаются.
В процессе работы двигателя детали клапанного механизма нагреваются, что приводит к увеличению их в размерах. Это ведет к тому, что клапан перестанет плотно закрываться и появится пространство между седлом и тарелкой клапана. Для того чтобы обеспечить бесперебойную работу двигателя, в клапанном механизме предусмотрен тепловой зазор (для впускных клапанов — от 0,15 до 0,25 мм, для выпускных — от 0,20 до 0,35 мм и более).
Величина и характер изменения зазора зависят от температурного режима двигателя, конструкции механизма газораспределения и материалов его деталей. Зазоры между клапаном и толкателем с увеличением температуры уменьшаются. Это происходит по тому, что при нагреве длина клапана увеличивается на большую величину, чем высота головки блока. На двигателях с нижним расположением распределительного вала, зазор между клапаном и ударником коромысла клапана при повышении температуры деталей наоборот, увеличивается. Это объясняется, тем, что при нагреве двигателя увеличение высоты цилиндра и головки блока оказывается большим, чем удлинение штанги толкателей.
При эксплуатации двигателя происходит естественный износ деталей газораспределительного механизма, приводящий к увеличению теплового зазора. Наличие повышенных зазоров отрицательно сказывается на работе механизма газораспределения, вызывая стук при подъеме и посадке клапана и повышенный износ соприкасающихся поверхностей. Возникают опасные удары клапана о седло, приводящие к разрушению опорной поверхности, потери компрессии, а выпускных клапанах — к обгоранию тарелки и седла клапана. С увеличением зазоров ухудшается также наполнение двигателя.
Для обеспечения плотности посадки клапана в седло в двигателях предусматривается устройство для регулировки зазора между клапаном и затылком кулачка или между клапаном и толкателем, или между клапаном и ударником коромысла. Зазор обычно регулируют при помощи ввертываемого в верхнюю часть толкателя и закрепляемого с помощью контр гайки болта.
Регулировка зазоров является регулярной процедурой при техническом обслуживании автомобиля.
В современном двигателе строении получили большое распространение гидравлические толкатели. Они автоматически выбирают зазор между стержнем клапана и толкателем (или коромыслом). Гидравлические компенсаторы (гидрокомпенсаторы) зазоров в клапанном механизме обеспечивают его безударную работу и полное закрытие клапанов.
Гидравлический толкатель состоит из: корпуса, пружины плунжера, плунжерной пары, и обратного клапана.
- Корпус — в зависимости от конструкции привода клапанов, это коромысло, цилиндрический толкатель, или часть головки блока цилиндров.
- Плунжерная пара состоит из: втулки (обеспечивающей движение плунжера в строго заданном направлении) и плунжера — стального подвижного цилиндра с отверстием в нижней части. Зазор между этими двумя деталями составляет 0,005 — 0,008 мм.
- Пружина плунжера расположена между ним и втулкой, удерживает обратный клапан.
- Обратный клапан, как правило, представляет собой стальной шарик, прижимаемый пружиной.
Гидрокомпенсатор в толкателе с верхним распредвалом работает следующим образом:
Кулачок распредвала, повернутый к толкателю тыльной стороной, не передает на него усилие, и плунжерная пружина свободно выдвигает плунжер из втулки, выбирая тем самым необходимый зазор. Образовавшаяся полость под плунжером, через шариковый клапан вбирает в себя масло. После того как масло заполнит полость, срабатывает шариковый клапан, который под действием своей пружины, закрывая появившуюся полость.
Тепловое расширение деталей клапанного механизма приводит к изменению объема «восстанавливающей» порции масла и длину гидрокомпенсатора, то есть он автоматически восстанавливает зазор, как от теплового расширения материала, так и от естественного износа деталей газораспределительного механизма.
Гидравлические толкатели работают надежно лишь при применении масла высокого качества, сохраняющего при изменении температуры примерно постоянную вязкость.
Расположение гидрокомпенсаторов в толкателе с нижним распредвалом, в коромысле и в опоре рычага привода клапана ГРМ:
Где: 1 — кулачок; 2 — плунжер; 3 — втулка плунжера; 4 — полость под плунжером; 5 — плунжерная пружина; 6 — пружина обратного клапана; 7 — фиксирующее кольцо; 8 — рычаг привода клапана; 9 — сливное отверстие.
Принцип работы гидрокомпенсатора — Лада мастер
Не нужно быть особенно опытным специалистом в области регулировки газораспределительного механизма для того, чтобы на слух отличить работу Жигулей от Самар. Если старый фиатовский мотор запущен и не обслужен, а регулировки двигателя выполняются от случая к случаю, то работу мотора классических ВАЗ можно спутать с небольшим тракторным дизелем.
Содержание:
- Зачем нужен гидрокомпенсатор
- Из истории гидрокомпенсатора
- Как работает гидрокомпенсатор
- Устройство и конструкция системы гидрокомпенсации зазора
- Как проверить и разрядить гидрокомпенсатор
Зачем нужен гидрокомпенсатор
В старых Жигулях шумит обычно привод газораспределительного механизма и изношенные детали. Шум может проявляться периодически и пропадать после прогрева мотора, а это уже явный признак того, что с тепловыми зазорами в головке блока цилиндров не все в порядке.
В принципе, какие проблемы, отрегулировали зазоры и поехали дальше, но конструкция газораспределительного механизма со времени появления двигателя Фиат 124 в конце 50-х годов ушла далеко вперед, а конструкторская муза озарила КБ АвтоВАЗа только в 80-е года, через полвека после того, как во всем мире уже активно использовались гидрокомпенсаторы.
Из истории гидрокомпенсатора
Гидрокомпенсаторный механизм был запатентован еще в 20-х годах прошлого века в США, откуда, собственно, и исходят все свежие автомобильные напасти. Работу двигателя Кадиллака модели 462 с мотором V16 можно было отличить от любого другого автомобиля по небывало низкому уровню шума. Именно в этой машине в 32-м году впервые в мире были установлены гидрокомпенсаторы теплового зазора клапанного механизма.
Особого распространения они, однако, не получили. В то время не слишком много внимания уделялось как акустическому комфорту, так и точности проведения регулировок и доводок ДВС, поэтому излишнее удорожание конструкции автомобильного двигателя производители считали не первостепенной задачей. Все американские автомобили массово перешли на гидрокомпенсаторы уже в 60-е годы. Только в 80-х годах массово на немецких моделях и на Фордах, собираемых за океаном, стали применяться гидрокомпенсаторы, а японцы подхватили эту идею со свойственным им самурайским энтузиазмом и с тех пор ни один автомобиль в мире не обходится без этого устройства.
Как работает гидрокомпенсатор
Головка блока цилиндров работает в кошмарных условиях. Это и неравномерность прогрева деталей, связанная с применением разных по структуре металлов, и недостаток смазки, и высочайшие нагрузки, и постоянные тепловые перепады и расширения. Поэтому приходилось постоянно регулировать клапанный механизм, чтобы компенсировать тепловой зазор между клапаном и кулачком распредвала, грубо говоря.
Механизм гидрокомпенсатора выполняет эту работу за нас. Благодаря плунжерному устройству, принцип работы гидрокомпенсатора совершенно не влияет на характеристики двигателя, а заключается он в следующем. Плунжерная пара, которая заполнена маслом, полностью компенсирует тепловой зазор между кулачком распредвала и клапаном, а регулируется этот зазор обычным давлением масла, поступающим в плунжер по специальному масляному каналу. Устройство нескольких вариантов гидрокомпенсатора мы привели на схемах, но принцип работы и их обслуживание общие для всех.
Устройство и конструкция системы гидрокомпенсации зазора
Сам принцип работы устройства основан на свойствах моторного масла — высокому сопротивлению на сжатие. Именно благодаря несжимаемости масла и появилась возможность автоматически выбирать зазор при помощи регуляторного шарикового клапана с пружиной и подачей масла по каналу маслопровода в головке блока. Когда кулачок распредвала повернут к толкателю тыльной стороной, пружина подводит толкатель практически впритык к кулачку. Как только распредвал проворачивается рабочей поверхностью к толкателю и опускает его, компенсатор открывает клапан. В это время подача масла в плунжер прекращается, так как масляный канал перекрывается самим корпусом компенсатора, как показано на рисунке.
Поскольку масло не сжимается, а объем его в плунжерной паре уже постоянный, то усилие полностью передается на клапан. Когда вал с кулачком начинают проворачиваться, компенсатор поднимается и позволяет закрываться клапану двигателя. В это время масло по каналу снова начинает поступать в плунжерную пару, практически полностью выбирая тепловой зазор, каким бы он ни был. Простое и эффективное устройство, но требующее определенного ухода и обслуживания.
Как проверить и разрядить гидрокомпенсатор
Для того чтобы гидрокомпенсаторы не создавали проблем, необходимо следовать простым правилам:
- Двигатель должен быть максимально чистым. Мы имеем в виду не блестящую крышку фильтра, а чистое масло, чистые фильтры, своевременная их замена и применение только сертифицированного, дорогого, качественного масла.
- Промывать двигатель после замены масла, но не быстродействующими ракетными присадками. Это только будет способствовать закоксовыванию технологических зазоров в гидрокомпенсаторах.
- При появлении стуков в компенсаторах, необходимо знать, как разрядить гидрокомпенсатор. То есть, стравить воздух, удалить воздушную пробку, которая может образоваться при установке. Это можно сделать при помощи простой струбцины — перед установкой нужно заполнить компенсатор маслом и струбциной сжать его до полного выхода воздуха.
- После установки компенсаторов необходимо провернуть 4-5 раз коленвал двигателя перед запуском, после чего выждать 15-20 минут. Только тогда плунжеры смогут автоматически занять рабочее положение.
- Гидрокомпенсаторы подлежат замене после 120-180 тысяч пробега и меняются только комплектом.
Самой распространенной причиной стука в гидрокомпенсаторах есть завоздушивание. Воздух может проникнуть в плунжер либо по причине чрезмерного износа, либо после длительного простоя автомобиля. В этом случае необходимо дать поработать прогретому двигателю без нагрузки в режиме средних стабильных оборотов минуты три-четыре, после на переменных в районе 3-3,5 тысяч оборотов, а после этого около минуты мотор должен отработать на холостых.
Это все, что нужно знать для того, чтобы гидрокомпенсаторы служили долго и без проблем выполняли свои функции. Тихой работы вашему двигателю и удачи всем в дороге!
Проверка редукционных клапанов с компенсацией давления
Джек Л. Джонсон, P.E.
Редукционный регулирующий клапан с компенсацией давления показан в конфигурации картриджа на рисунке 1. Однако он также изготавливается в стандартной конфигурации золотника. Принципы работы одинаковы в обоих, немного отличаются только геометрия и математические модели. Рисунок 1 также послужит обзором, охватывающим функцию, подробно описанную в предыдущих выпусках.
Рисунок 1. Конфигурация картриджа является предметом этого взгляда на редукционный клапан с компенсацией давления. |
Анатомия клапана
Подвижная шпуля показана в разрезе красной штриховкой, а неподвижный корпус картриджа показан в разрезе зеленым зигзагом. На этом рисунке показано, как измерение расхода и регулирование осуществляются при круговом измерении окна золотника и как они меняют свое совмещение с фиксированными круглыми дозирующими окнами корпуса.
Катушка имеет край внизу, выступ которого предотвращает выталкивание пружиной смещения катушки из верхней части или носовой части корпуса картриджа. Край также образует барьер, который гидравлически изолирует полость пружины (порт измерения нагрузки) от выходного отверстия компенсатора в его носовой части.
Рабочая зона золотника, чувствительная к давлению, образована носовой частью золотника, и, таким образом, золотник воспринимает перепад давления на измерительном отверстии KVPL. Золотник одновременно измеряет собственное выходное давление, PC, на выходе картриджа, и давление нагрузки, PL, через порт датчика нагрузки, соединенный с полостью пружины смещения. Взаимодействие перепада давления и пружины заставляет компенсатор поддерживать постоянный перепад давления на измерительном отверстии. Таким образом, он поддерживает постоянный поток к нагрузке с заданной 4-ходовой настройкой даже при изменении давления. Вскоре мы увидим, что это верно лишь приблизительно.
Шпуля плотно прилегает к каналу патрона, но должна свободно двигаться без заеданий. Обработанные по окружности балансировочные канавки (не показаны на рис. 1) предотвращают заедание, которое будет сопровождать дисбаланс радиального давления. Плавное движение без заеданий также требует округлости, прямолинейности и гладкости шпули и отверстия, потому что радиальный зазор между ними обычно составляет всего несколько десятитысячных дюйма. Небольшой зазор обеспечивает контроль утечки байпаса золотника. Как и во всех золотниковых клапанах, происходит некоторая утечка. Тем не менее, утечка не будет моделироваться в этом исследовании, потому что небольшая ее величина не оказывает существенного влияния на работу клапана. Другие факторы, как мы увидим, гораздо важнее.
На рис. 1 также показано, как жидкость входит в картридж в радиальном направлении и выходит из носика в осевом направлении, направляясь к 4-ходовой дозирующей площадке KVPL, а затем к нагрузке. Картриджная конфигурация позволяет выделить по одному компенсатору на каждую из нескольких 4-ходовых секций в блоке клапанов. Как пояснялось в предыдущих выпусках «Motion Control», этот метод проектирования помогает изолировать работу одной функции от других, чтобы свести к минимуму интерактивные эффекты нагрузок во время одновременных операций. По крайней мере, это намерение; вскоре мы рассмотрим фактический результат.
Настройка для тестирования
На рис. 2 показана принципиальная схема стандартной процедуры испытаний для измерения рабочих характеристик и построения математической модели системы. Он показывает как регулируемое давление нагрузки, P L , так и давление подачи, P S . K VPL представляет собой 4-позиционную электрическую площадку, которая также регулируется.
Рис. 2. Комбинация разреза и принципиальной схемы показывает тестовую схему и служит основой для разработки математической модели схемы. |
Упрощенная процедура испытаний требует открытия 4-ходовой контактной площадки до некоторого значения и блокировки ее в этом положении, установки давления подачи на некоторое значение, а затем регулировки давления нагрузки от близкого к нулю до значения, близкого к давлению подачи. Однако это приводит к множеству наблюдений и большому количеству данных. Вместо этого обратите внимание, что управляющее давление, P S – P L , перепад давления во всем контуре. Это упрощает процедуру тестирования и уменьшает объем данных без потери производительности.
Общепринятой практикой является установка давления нагрузки на ноль, а затем просто увеличение давления подачи до удобного и безопасного максимального значения, начиная с 0 фунтов на кв. дюйм или около него. 4-ходовая измерительная площадка устанавливается на другое значение, снова блокируется, и давление подачи снова изменяется от минимума до максимума. Результатом является карта полного давления-потока ( P-Q ) характеристики.
На рис. 3 приведен пример типичных характеристик P-Q для конкретного клапана. Важно понимать, что представленные в нем данные были созданы с помощью математической модели стационарных условий для этого клапана. Это не фактические данные испытаний, однако характеристики очень близки к характеристикам, ожидаемым от настоящего клапана. Наиболее важной реальностью является то, что модель можно изменить, настроить и/или отрегулировать для изменения и улучшения характеристик точно так же, как можно изменить реальный клапан. Разница, однако, в том, что настроить математическую модель должно быть быстрее, проще и дешевле, чем резать металл для изготовления новых прототипов. То, что можно сделать с моделью для повышения производительности, — это то же самое, что можно сделать для повышения производительности реального оборудования.
На рис. 3 показано, что можно ожидать от клапана с шестью различными настройками 4-ходового клапана, когда перепад давления в контуре ( P S – P L ) изменяется от нуля до чуть более 3000 фунтов на квадратный дюйм. Наиболее заметной чертой является то, что при низких значениях 4-ходового открытия (отверстия 1,0 и 3,1) способность клапана поддерживать постоянный поток очень хорошая. Однако при больших значениях 4-стороннего открытия регулирование расхода значительно ухудшается.
Проверка характеристик модели клапана
Прежде чем продолжить, мы должны определить соответствующие входные данные, которые определяли расчетные значения в результатах программы моделирования установившегося режима на рис. 3. Диаметр золотника компенсатора клапана был установлен на 34 дюйма. Во время проектирования клапана не все значения размеров очень хорошо известны или даже известны. По этой причине программа не требует ввода диаметров замера круглого окна. Вместо этого мы вводим процент окружности, который будет использоваться для измерения расхода. В нашем случае это 60%.
Рис. 3. Рабочие характеристики давление-расход для типичного редукционного клапана, сгенерированные на основе стационарной математической модели. |
Следующим элементом данных является число радиальных отверстий по окружности . С этим дополнительным значением мы можем рассчитать фактический диаметр окна. Из этого следует, что 40% окружности обеспечивает физическую прочность катушки. В нашем случае каждое окно имеет диаметр 0,235 дюйма, что дает максимальный эффективный ход золотника около 14 дюймов 9.0003
Следующий входной параметр, процент открытия золотника, когда угол потока достигает 70° , был установлен на 40%. Это означает, что угол нагнетания потока достигает своего максимального значения, когда золотник смещается на 40% от 0,235-дюймового. диаметр окна. Это вычисляется как 0,094 дюйма, что означает, что окна открыты или перекрываются примерно на 0,141 дюйма.
Эта стратегия используется на этапе проектирования, поскольку степень открытия, необходимая для достижения максимального угла нагнетания, зависит от зазора между золотником и отверстием в конкретном клапане. Величина зазора зависит от набора допусков в конкретном образце клапана. Во время разработки это значение неизвестно, поскольку прототипа еще не существует. Кроме того, для небольших отверстий угол нагнетания потока является самым низким, а затем увеличивается по мере увеличения отверстия. В нашем случае пружина смещения удерживает окна золотника и отверстия в максимально открытом положении, поэтому клапан закрывается с повышенным давлением. Эта реальность была учтена в уравнениях моделирования. Следовательно, угол потока начинается с наибольшего значения и уменьшается с увеличением давления и закрытием окна.
Продолжая установку входных данных, давление отрыва золотника было установлено на 100 фунтов на кв. дюйм. Параметр максимального смоделированного давления — завершение расчета был установлен на 3500 фунтов на квадратный дюйм, что означает, что программа будет рассчитывать и сохранять значения только в том случае, если расчетное давление ниже этого значения. Следующим элементом входных данных является коэффициент пружины . Программа использует это значение и давление отрыва для расчета величины предварительного сжатия пружины, необходимой для смоделированного давления отрыва.
Теперь у нас есть представление о размере клапана и значениях параметров, поэтому вернемся к результатам моделирования на рисунке 3. Если мы посмотрим на кривую, где K VPL = 11,5 отверстий, и проследим ее от нуля до максимальное испытательное давление, мы можем видеть, что происходит внутри клапана. Напомним, что давление нагрузки устанавливается равным нулю в моделируемой процедуре испытаний, а давление подачи увеличивается от нуля до максимального значения. Кроме того, 4-стороннее открытие удерживается в некотором фиксированном положении, и мы записываем выходной поток вместе с другими переменными производительности. Результат показан на рисунке 3.9.0003
При низком давлении смещающая пружина удерживает золотник компенсатора в полностью открытом положении. Поэтому поток быстро увеличивается, следуя характеристикам потока через фиксированное отверстие. Когда давление достигает 100 psig, усилие пружины смещения преодолевается, и золотник компенсатора начинает закрываться. Но закрытие происходит не сразу, поэтому поток не уменьшается, даже несмотря на то, что отверстие золотника компенсатора уменьшается. Фактически поток продолжает увеличиваться после отрыва и достигает максимального расхода около 125 дюймов 9 .0135 3 /сек при 220 фунтов на кв. дюйм — почти вдвое больше давления отрыва. Этот ответ очень типичен для этого типа компенсатора потока.
Прежде чем углубляться в это обсуждение, было бы полезно рассмотреть уравнение для силы потока, с которого начнется выпуск в следующем месяце.
Базовая электроника для гидравлического управления движением Здесь есть все, о чем вы думали и что вам нужно: преобразователи, интерфейсы, преобразователи сигналов, широтно-импульсная модуляция, контроллеры, усилители, транзисторы, аналоговая электроника, цифровая электроника и многое, многое другое. Ее необходимо прочитать и использовать в качестве справочной информации для всех, кто интересуется сертификацией технологии взрывных работ в электрогидравлике. Он использует ваши знания о гидроэнергетике, чтобы помочь вам изучить и понять электронику. Закажите копию сейчас и получите книгу, которая сделает изучение электроники увлекательным и легким. Учебник в твердом переплете (ISBN 0-932905-07-2), созданный Джеком Л. Джонсоном, PE, отредактированный Hydraulics & Pneumatics и опубликованный Penton Media, содержит 438 страниц и продается за 99 долларов США, плюс налог на доставку и налог с продаж. Чтобы заказать или получить дополнительную информацию, посетите Книжный магазин. |
Что делает клапан управления потоком?
Веб-стол событие 16 марта 2019 г. 11:33 видимость 405
Клапаны являются важными частями гидравлической системы. В зависимости от применения тип и количество используемых клапанов будут различаться. Основными обязанностями клапанов являются направление потока жидкости, регулирование давления и контроль потока жидкости. Направленный регулирующий клапан, клапаны управления давлением и клапаны управления потоком являются одними из различных доступных типов клапанов. Здесь вы можете найти больше о клапане управления потоком.
Через любую гидравлическую систему будет течь жидкость. В некоторых случаях эти потоки необходимо контролировать, чтобы уменьшить попадание жидкостей в определенные компоненты. Так, в таких случаях используются гидрораспределители. Регулирование скорости режущего инструмента, шпинделя, плоскошлифовального станка и т. д. — вот некоторые из областей применения этих клапанов. Кроме того, эти гидравлические клапаны будут использоваться в большинстве конструкций и тяжелой сельскохозяйственной техники. Простая конструкция, простота в эксплуатации и широкий диапазон регулировок являются преимуществами регулирующих клапанов.
Основной целью клапана управления потоком является регулирование скорости потока жидкостей к различным компонентам в гидравлическом контуре. Другими функциями являются регулировка скорости линейных и поворотных приводов, регулировка мощности для подконтуров, разделение и регулировка потока насоса и т. д.
Теперь мы можем обсудить принцип работы гидравлического клапана управления потоком. Компенсатор давления, ограничитель и отверстие с острой кромкой являются основными компонентами клапана. Эти компоненты не зависят от таких факторов, как давление, вязкость и температура.
Читайте также: Типы гидравлических клапанов
Размер отверстия, температура и перепад давления являются тремя важными факторами, влияющими на поток жидкости. Клапаны без компенсации давления и клапаны с компенсацией давления представляют собой два типа регулирующих клапанов.
Клапаны без компенсации давления будут работать путем ручного дросселирования (регулировки ограничения) прохода масла. Работа этих клапанов основана на теории, согласно которой поток через отверстие будет зависеть от давления. Мы не можем рассчитать скорость поршня при изменении нагрузки и давления. Это важный недостаток этих клапанов без компенсации давления.
В клапанах с компенсацией давления расход через клапан будет фиксированным при изменении рабочего давления. Эти клапаны устранят недостатки клапанов без компенсации давления. Регулятор расхода ограничительного типа и регулирующий клапан байпасного типа представляют собой две категории клапанов с компенсацией давления.
Счетчик в контуре, расходомер на выходе и выпускной контур являются цепями управления скоростью. Счетчик в контуре будет контролировать поток в цилиндр, а счетчик на выходе будет контролировать поток на выходе из цилиндра.