Динамометрический ключ бывает со шкалой измерений и с трещоткой, которая извещает о достижении необходимого момента затяжки. Лучше воспользоваться вторым вариантом — он технологичнее. Настраиваем на ручке нужное усилие и аккуратно тянем.

Схема затяжки болтов ГБЦ

При затяжке болтов важно, чтобы инструмент был с не зализанными гранями. Если заворачивать испорченные болты изношенным инструментами, есть вероятность, что результат работы вас не устроит.

Как правило, первый этап — это поочерёдное зажатие болтов с небольшим усилием. Второй этап — основной, в ходе него достигается нужный момент затяжки. Третий и четвёртый — доворачивание болтов на 90 градусов, что обеспечивает надёжную фиксацию резьбы.

Таблица: с каким усилием нужно затягивать болты

Порядок закручивания болтов всегда один и тот же. Неопытным слесарям лучше всего распечатать и держать перед глазами схему закручивания болтов. Она для каждого автомобиля уникальна и почти всегда указывается на упаковке прокладки ГБЦ. Например, момент затяжки клапанной крышки для авто Opel Astra составляет 8–10 Нм (0.8–1 кг). Работу нужно начинать с центрального верхнего болта и далее двигаться по спирали.

Схема: порядок затяжки болтов ГБЦ

После успешной затяжки болтов двигатель собирается и проверяется. На некоторых моделях автомобиля есть рекомендация по подтяжке болтов на 90 градусов после 1–2 тысяч пробега, но основная масса современных автомобилей не нуждается в такой операции, так как применяются специальные болты с пружинящим эффектом.

Как проводить работы по монтажу и демонтажу ГБЦ двигателя

Работы по снятию и правильной установке головки блока цилиндров вполне можно провести своими руками при соблюдении следующих правил:

• соблюдение чистоты деталей, особенно резьбовых колодцев и плоскостей сопрягаемых поверхностей;
• использование целого инструмента;
• наличие динамометрического ключа;
• закручивание болтов проводить в правильном порядке и с определённым усилием в несколько этапов.

Если эти требования выполнены, можно собирать остальные детали, выставлять зажигание и запускать мотор. После пробных поездок нужно убедиться, что в расширительном бачке нет пузырьков воздуха или потёков масла вдоль стыка блока и головки. Если ничего не замечено — работа выполнена правильно.

Если все же в болте оказалось внутреннее напряжение и он лопнул — не спешите отчаиваться. Зачастую обломок можно вывернуть при помощи экстракторов или полностью высверлить его.

Дотяжка или протяжка болтов, в случае необходимости производится для двигателей: с чугунными ГБЦ на горячем, а с алюминиевыми ГБЦ — на остывшем до комнатной температуры.

Видео: как затянуть головку блока цилиндров в гаражных условиях

Удовлетворение от хорошо проделанной работы не менее важно, чем ощущение экономии денег. Если вы привыкли делать все ремонтные работы самостоятельно и верите в то, что лучше вас никто не справится — вперёд! Приобретённый навык может пригодиться вам ещё не единожды.

• Автор: Вадим Карлюк
• Распечатать

Историк-религиовед, фанат старой автотехники, гитарист-любитель и просто приятный очкарик.

Оцените статью:

(2 голоса, среднее: 5 из 5)

Поделитесь с друзьями!

Уплотнение двигателя и правильное использование болтов с головкой

Насколько важны различные крепежные детали в двигателе? Учтите это: болты головки цилиндров должны выдерживать огромные нагрузки, чтобы головка блока цилиндров плотно прилегала к прокладке головки блока цилиндров и блоку цилиндров. В двигателе с диаметром цилиндра четыре дюйма и максимальным давлением сгорания около 1100 фунтов на квадратный дюйм каждый цилиндр создает около 13 827 фунтов. давления на головку блока цилиндров при полностью открытой дроссельной заслонке. На самом деле болты с головкой могут выдерживать нагрузку более пяти тонн на болт при полностью открытой дроссельной заслонке!
Усилие зажима, которое обычно требуется для сохранения герметичности прокладки головки в этих условиях эксплуатации, примерно в три раза превышает пиковое давление, оказываемое на головку (это называется усилием отрыва). В результате болты вокруг камеры сгорания должны оказывать суммарное усилие около 41 500 фунтов. держать голову на месте. Если каждый цилиндр имеет четыре болта с головкой вокруг него, каждый болт должен оказывать зажимную нагрузку в 10 375 фунтов. Если на цилиндр приходится пять болтов с головкой, нагрузка должна составлять 8300 фунтов. за болт. Если на каждое отверстие приходится шесть болтов, то требуемая нагрузка падает до 6,9.16 фунтов за болт.
В мощном двигателе или дизеле нагрузки еще выше. При пиковом давлении сгорания до 1400 фунтов на квадратный дюйм или выше в мощном двигателе или 2400 фунтов на квадратный дюйм в дизеле нагрузка на болты головки намного выше. Следовательно, усилие зажима болтов головки блока цилиндров даже более критично, чем в стандартном двигателе. Болты с головкой
действительно являются одним из самых важных крепежных элементов в любом двигателе. Следовательно, чрезвычайно важно, чтобы все болты с головкой были в идеальном состоянии, были установлены и смазаны должным образом, чтобы они не перегружались.
Болт растягивается и нагружается

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Хотя болты с головкой кажутся довольно жесткими крепежными элементами, на самом деле они предназначены для растяжения. Растягивание болта похоже на растяжение резиновой ленты. Это позволяет застежке прикладывать усилие к поверхности, удерживая детали вместе. Это особенно важно для поверхностей с прокладками, потому что прокладки имеют определенную деформацию, которую должны преодолевать крепежные детали для обеспечения герметичности.
Когда вы затягиваете головной болт, усилие, прилагаемое гаечным ключом, выполняет две функции. Во-первых, это преодоление трения между резьбой на крепежном элементе и резьбой отверстия в блоке и трение нижней стороны головки болта при ее вращении о головку блока цилиндров. Это составляет около 90 процентов силы, действующей на ключ! Во-вторых, затягивание застежки растягивает ее, создавая зажимное усилие. Это составляет оставшиеся 10 процентов силы, действующей на ключ.
Одно из наиболее распространенных заблуждений относительно использования динамометрического ключа для затягивания болтов с головкой состоит в том, что значение крутящего момента на ключе указывает, какая нагрузка приходится на каждый болт. Показание на гаечном ключе говорит только о том, какое усилие закручивания прикладывается к каждому болту. Фактическая зажимная нагрузка будет намного выше и будет зависеть от трения в резьбе, размера, шага и диаметра ступеней и длины болта.
Помните, мы говорили, что каждый болт головки должен прилагать усилие от четырех до пяти тонн (от 8 000 до 10 000 фунтов), чтобы удерживать прокладку головки герметичной. Таким образом, показания динамометрического ключа 80 футо-фунтов не означают, что болт имеет 80 фунтов. нагрузки на него. Шаг резьбы действует как винтовой домкрат, увеличивая коэффициент нагрузки. В результате каждый болт может оказывать зажимную нагрузку, в 100 и более раз превышающую показания вашего динамометрического ключа! Это также объясняет, как затяжка болта с головкой может оказать достаточное давление, чтобы фактически растянуть его на 0,006? до 0,010? или больше в зависимости от длины застежки.
По мере того как головка нагревается, тепловое расширение еще больше растягивает болты головки, особенно в двигателях с алюминиевыми головками. Алюминий расширяется более чем в два раза быстрее, чем чугун, что создает еще большую нагрузку на болты с головкой. В типичном двигателе простой прогрев двигателя до нормальной рабочей температуры может привести к растяжению болтов головки цилиндров на 0,005? или больше.
Болт с головкой проявляет максимальное усилие зажима, когда он растягивается до предела текучести. Это точка, в которой болт не может больше растягиваться без постоянной деформации.
Подобно резиновой ленте, болт с головкой под нагрузкой растянется и вернется к своей первоначальной длине, когда нагрузка будет снята. Но если растянуть слишком сильно, болт либо удлинится навсегда, либо сломается. Болты с головкой, которые стали постоянно удлиненными, могут деформироваться по длине стержня или в области резьбы. Таким образом, проверка болтов с головкой на предмет очевидного «сужения» в хвостовике или в верхней части резьбовой области может выявить слишком сильно растянутые болты, которые следует заменить. Повторное использование деформированного болта сопряжено с риском, потому что болт может не удерживать надлежащий крутящий момент и может выйти из строя, когда вы попытаетесь снова затянуть его. Или, что еще хуже, в какой-то момент позже он может выйти из строя, что приведет к протечке прокладки головки блока цилиндров и/или перегреву двигателя.
Когда инженеры проектируют новый двигатель, одна из многих задач, которые они должны решить, — это выяснить, какой размер болтов с головкой использовать и какой крутящий момент потребуется для достижения надлежащего усилия зажима. Что-то из этого исходит из предыдущего опыта, а что-то приходит путем проб и ошибок. Учитываются сжимаемость и упругость прокладки головки блока цилиндров, конфигурация головки блока цилиндров, количество болтов вокруг каждого цилиндра, сравнительная длина болтов головки блока цилиндров (все они одинаковой длины или разной длины) и т. д. учитывать при расчете того, какой крутящий момент требуется для достижения определенной зажимной нагрузки.
Torque-To-Yield

Torque-To-Yield (TTY) — это термин, с которым вы должны быть знакомы, поскольку он описывает тип болта с головкой, который используется на многих двигателях последних моделей. В отличие от обычных болтов с головкой, болты с головкой TTY предназначены для деформации, но делают это контролируемым образом. Как и стандартный болт с головкой, болт TTY будет растягиваться и пружинить до своего предела текучести. Но как только предел текучести пройден, болт постоянно растягивается и не возвращается к своей первоначальной длине. По этой причине болты TTY нельзя использовать повторно.
Зачем намеренно растягивать болты головки? Инженеры обнаружили, что они могут получить гораздо более равномерный зажим прокладки головки блока цилиндров, если все болты будут равномерно нагружены. Поскольку различия в трении между болтами всегда вызывают некоторую неравномерную нагрузку, растяжение болтов гарантирует, что все болты будут оказывать одинаковое усилие зажима независимо от показаний крутящего момента на ключе. Результатом является улучшенная герметизация цилиндра, увеличенный срок службы прокладки головки блока цилиндров и меньшая деформация отверстия цилиндра (для уменьшения прорыва газов и повышения мощности). 9Болты с головкой 0003 TTY обычно используются в двигателях с алюминиевыми головками цилиндров (с большим тепловым расширением) и с прокладками головок из многослойной стали (MLS). Прокладки головки блока цилиндров MLS представляют собой очень жесткие прокладки с гораздо меньшей сжимаемостью, чем стандартные прокладки головки блока цилиндров с мягким покрытием. С другой стороны, прокладки ГБЦ MLS почти пуленепробиваемы и вызывают гораздо меньшую деформацию отверстия, чем другие типы прокладок ГБЦ, потому что они требуют меньшего усилия зажима. Но для правильной герметизации прокладкам головки MLS требуются очень гладкие (почти полированные) плоские поверхности головки и блока. Это, в свою очередь, требует очень точных и равномерных прижимных усилий головными болтами. Вот почему в этих двигателях используются болты с головкой TTY.
Как отличить болты с головкой TTY от болтов с обычной головкой? Болты с головкой TTY обычно длиннее и уже, чем болты со стандартной головкой. Заводские руководства по обслуживанию сообщат вам, в каких случаях используются болты TTY, и вы часто можете определить по процедуре затяжки головных болтов, являются ли болты TTY или стандартными. Болты TTY обычно имеют спецификацию затяжки под углом, а не конкретное значение крутящего момента (что требует использования углового манометра при затяжке болтов).
Процедура затяжки болта с головкой TTY с крутящим моментом включает его затяжку до достижения определенного крутящего момента. Затем болту делают дополнительный оборот на заданный угол (скажем, на дополнительные 45–9°).0 градусов), чтобы нагрузить болт выше его предела текучести для максимального давления зажима.

Уловки с крутящим моментом

Как мы уже говорили ранее, величина крутящего момента, необходимая для достижения заданной зажимной нагрузки при затяжке болта с головкой, будет варьироваться в зависимости от величины трения между резьбой крепежного элемента и головкой болта о головку цилиндра. Таким образом, все, что уменьшает трение в резьбе, также уменьшает величину крутящего момента, необходимого для крепления. Другими словами, все, что снижает трение, также увеличивает зажимную нагрузку, создаваемую болтом с головкой при заданном значении крутящего момента.
Как правило, перед установкой болтов резьбу и нижнюю сторону головки большинства стандартных автомобильных болтов следует смазывать моторным маслом. Значения крутящего момента, указанные производителем двигателя, обычно основаны на смазанных маслом резьбах и крепежных элементах, а не на сухих крепежных элементах. В большинстве руководств по техническому обслуживанию рекомендуется использовать чистое масло 30W или мультивязкое масло 10W-30. Хотя 10W-30, очевидно, является более жидким маслом, чем обычное масло 30W, один инженер по прокладкам, с которым мы беседовали, сказал, что разница незначительна и почти не оказывает заметного влияния на нагрузку на болты.
Однако при использовании других смазок для резьбы результаты могут отличаться. Сборочные смазки на основе молибдена, графит, продукты на основе тефлона и даже пчелиный воск можно использовать для смазки резьбы и головок болтов. Но эти смазочные материалы обычно снижают трение намного больше, чем обычное моторное масло, поэтому использование любого из этих продуктов требует соответствующего уменьшения приложенного крутящего момента. Некоторые эксперты рекомендуют использовать на 20% меньший крутящий момент при затягивании болта с головкой, смазанного молибденом, графитом, тефлоном или воском. Следуйте рекомендациям производителя смазочного материала или болтов (болты и шпильки с головкой вторичного рынка обычно поставляются со специальной смазкой).
Те же меры предосторожности применяются к болтам с головкой, которые ввинчиваются в водяную рубашку. Резьба должна быть покрыта герметиком, чтобы предотвратить утечку охлаждающей жидкости, а герметик будет действовать как смазка для уменьшения трения. При использовании герметика следуйте рекомендациям OEM-производителя или поставщика герметика в отношении того, какой крутящий момент следует прикладывать к болту (болтам).
Установка болтов с головкой всухую может привести к проблемам, поскольку повышенное трение в резьбе может снизить усилие зажима до 25 процентов и более при том же указанном значении крутящего момента.
Грязная, деформированная или поврежденная резьба также может вызвать проблемы при затяжке болтов с головкой. Вы можете подумать, что приложили правильный крутящий момент, но болт может оказывать гораздо меньшее усилие зажима, чем обычно, в зависимости от того, насколько велико трение в резьбе. Грязная резьба может снизить усилие зажима до 50 и более процентов!
Количество спусков болта с головкой также влияет на крутящий момент и усилие зажима. Новая резьба более шероховатая, чем использованная, и создает большее трение (что снижает усилие зажима). Когда болт с головкой сбивается, новая резьба слегка полируется. Это уменьшает трение и увеличивает усилие зажима при следующем повторном использовании того же болта. После четырех или пяти циклов может наблюдаться значительное снижение трения и значительное увеличение силы зажима. В результате болты со стандартной головкой могут быть растянуты или сломаны, если болт со стандартной головкой используется повторно более нескольких раз.
Одна вещь, которую вы, как производитель двигателей, никогда не знаете, это то, был ли двигатель ранее перестроен, или сколько раз головка блока цилиндров была включена и снята с двигателя в течение его срока службы. С двигателем с небольшим пробегом, вероятно, можно с уверенностью предположить, что головки никогда не снимались с двигателя, а если и снимались, то только один раз. Поэтому, вероятно, безопасно повторно использовать оригинальные болты с головкой, если они не являются болтами с головкой TTY (которые не следует использовать повторно).
На двигателе с большим пробегом или высокопроизводительном двигателе рискованно повторно использовать оригинальные болты головки блока цилиндров, поскольку двигатель уже мог быть разобран несколько раз. Гораздо безопаснее выбросить старые болты и установить новые.
Когда используются новые болты с головкой, некоторые эксперты рекомендуют «задействовать» болты несколько раз, чтобы повысить точность загрузки. Несколько раз затяните болты примерно до 50 процентов от их конечного значения крутящего момента, прежде чем окончательно затянуть их до полного значения.
С гоночными двигателями большинство гонщиков все равно не используют болты с головкой. Все они используют шпильки. Шпильки обеспечивают более равномерный зажим, чем болты, и не изнашивают резьбу в блоке, если головки приходится неоднократно снимать для демонтажа и осмотра.
Точность крутящего момента

Многие никогда не проверяют точность своих динамометрических ключей. «Старомодные» динамометрические ключи с отклоняющей балкой являются наименее дорогими ключами, но также наиболее точными с точки зрения удерживающей калибровки. К сожалению, их труднее всего читать из-за указателя и шкалы на ручке. Динамометрические ключи с циферблатом легче считываются, но они дороже и могут быть повреждены при падении. Ключи с регулируемым крутящим моментом, которые можно предварительно настроить на «щелчок» или проскальзывание при достижении определенного значения крутящего момента, являются самыми простыми в использовании, но они дороги и требуют регулярной повторной калибровки (каждые 100 двигателей или шесть месяцев, в зависимости от использования). .
Советы по установке

1) Убедитесь, что все болты с головкой находятся в идеальном состоянии с чистой и неповрежденной резьбой. Грязная или поврежденная резьба может давать ложные показания крутящего момента, а также снижать усилие зажима болта на целых 50 процентов! Проволочной щеткой почистите резьбу всех болтов, внимательно осмотрите каждый и замените те, которые имеют надрезы, деформированы или изношены. Если болт не вкручивается плавно в отверстие одним лишь усилием пальца, возникает проблема.
На шпильках или болтах вторичного рынка никогда не используйте плашку для повторной нарезки резьбы. Большинство из них имеют «скрученные» нити, которые прочнее стандартных. Используйте нитеобрезатель, чтобы очистить нитки.
2) Грязная или деформированная резьба отверстий в блоке цилиндров может уменьшить усилие зажима так же, как грязная или поврежденная резьба на болтах. Пропустите донный метчик в каждое отверстие под болт в блоке. Вершины отверстий также должны быть скошены, чтобы самые верхние нити не выходили за поверхность настила при затягивании болтов. Наконец, очистите все отверстия, чтобы удалить мусор.
Если поверхность блока была восстановлена ​​и вы используете шпильки, а не болты с головкой, снимите фаску с верхней части каждого отверстия
3) Для болтов с головкой, которые ввинчиваются в глухие отверстия, слегка смажьте резьбу болтов, а также нижнюю сторону головок болтов. с моторным маслом. Убедитесь, что болты не упираются в дно и не гидроблокируются из-за попадания масла в глухое отверстие.
Для болтов с головкой, которые входят в кожух охлаждающей жидкости, покройте резьбу гибким герметиком. Отсутствие покрытия на резьбе может привести к просачиванию охлаждающей жидкости через болт.
4) Поскольку болты с головкой TTY необратимо деформируются после затяжки, их нельзя использовать повторно. Повторное использование болтов TTY приведет к их дальнейшему растяжению, что увеличивает риск поломки. Растянутый болт также не будет выдерживать такой же крутящий момент, как раньше, что может привести к потере зажимного усилия, что приведет к протечке прокладки головки.
5) Проверьте длину болтов. Убедитесь, что у вас есть болты правильной длины для применения и для каждого отверстия (некоторые отверстия требуют более длинных или более коротких болтов, чем другие). Если болт слишком короткий и зацепляет только несколько витков резьбы в блоке, он может вырвать резьбу из блока.
Болты также следует измерять или сравнивать друг с другом для проверки на растяжение. Любой растянутый болт должен быть заменен, потому что 1) он может быть опасно слабым, 2) он не будет должным образом удерживать крутящий момент и 3) он может выйти из строя при установке в глухое отверстие.
6) При установке болтов с головками в алюминиевые головки цилиндров под головки болтов необходимо использовать шайбы из закаленной стали, чтобы предотвратить истирание мягкого алюминия и помочь распределить нагрузку. Убедитесь, что шайбы расположены закругленной или скошенной стороной вверх и что под шайбами ​​нет мусора или заусенцев.
7) Замена поверхности головки блока цилиндров уменьшает ее общую высоту, поэтому обязательно проверьте длину болтов, чтобы убедиться, что они не упираются в глухие отверстия. Если болт доходит до дна, он будет прикладывать небольшое усилие зажима к головке, что может привести к протечке прокладки.
Если головка была фрезерована и один или несколько болтов головки могут находиться в опасной близости от нижней точки, проблему можно решить, установив шайбы из закаленной стали под болты, чтобы поднять их, или используя медную прокладку головки вместе с с новой прокладкой головки, чтобы восстановить правильную высоту головки.
8) Перед установкой прокладки головки всегда проверяйте указанную последовательность затяжки и рекомендуемые значения момента затяжки болтов головки блока цилиндров для двигателя. Никогда не угадывайте. Полные спецификации крутящего момента головки блока цилиндров для автомобилей отечественного и импортного производства можно найти в руководствах по обслуживанию и таблицах крутящего момента, опубликованных производителями прокладок.
9) Используйте точный динамометрический ключ для затягивания болтов с головкой стандартного типа в 3-5 шагов, следуя рекомендуемой последовательности и спецификациям крутящего момента для применения. Постепенное затягивание болтов создает равномерное прижимное усилие на прокладке и уменьшает деформацию головки. Рекомендуется дважды проверить окончательные показания крутящего момента на каждом головном болте, чтобы убедиться, что ни один из них не был упущен, и что болты нормально сохраняют крутящий момент.
Если болт не достигает нормального крутящего момента или не держит показания, это означает проблему. Либо болт растягивается, либо резьба вырывается из блока.
Для болтов с головкой TTY используйте индикатор момента затяжки с динамометрическим ключом, чтобы обеспечить правильную нагрузку на болт. Не гадайте на ракурсе. Будьте точны.
10) Если требуется повторная затяжка прокладки головки блока цилиндров (в большинстве случаев этого не требуется), дайте двигателю поработать до тех пор, пока он не достигнет нормальной рабочей температуры (обычно от 10 до 15 минут), затем выключите его. Затяните каждый болт головки в той же последовательности, что и раньше, пока двигатель еще теплый. Однако, если двигатель имеет алюминиевую головку или блок цилиндров, не затягивайте болты крепления головки цилиндров до тех пор, пока двигатель не остынет до комнатной температуры.
В некоторых случаях с прокладками головки с повторным затягиванием может потребоваться повторная затяжка головки в третий раз через определенное время или интервал пробега из-за конструкции двигателя. Следуйте рекомендациям производителя автомобиля.
Дополнительную информацию о уплотнении двигателя можно найти в Руководстве покупателя для производителей двигателей.
Больше самых читаемых статей…

Как не выдернуть резьбу и не закрутить болты

«Что-то не так».

Стив Брюле из Westech закручивал болты головки блока цилиндров двигателя LS 6.0L, который только что получил новый комплект головок. Мы использовали шпильки головки ARP, а спецификация крутящего момента требовала крутящего момента 70 фунт-футов. Но что-то определенно было не так, и Стив чувствовал это в динамометрическом ключе. Когда он приложил более 60 фунт-футов, сопротивление в динамометрическом ключе казалось, что либо шпилька выходит из строя, либо резьба вырывается из блока.

Именно тогда я вспомнил недавнюю дискуссию с Крисом Рашке из ARP, в которой он рассказал мне, что ARP недавно получала технические звонки о вытягивании резьбы из блока и даже о некоторых отказах головных болтов, которые, по-видимому, были вызваны чрезмерной затяжкой.

Вот как это объяснил Рашке:

«Что касается литья и обработки головок цилиндров, наш мир 21-го века намного лучше. Обработка на станках с ЧПУ и превосходная оснастка позволили создать превосходные алюминиевые отливки, которые имеют очень гладкую поверхность на точечной поверхности для головных болтов. Похоже, это относится ко всем двигателям последних моделей, таким как двигатели Coyote, Modular и EcoBoost Ford, Chrysler Hemi V8 и семейству двигателей GM LS. Это также может быть легко применимо к любой новой высокопроизводительной алюминиевой головке блока цилиндров, которая подвергается механической обработке на станках с ЧПУ».

Приблизительно 50 процентов от общего значения крутящего момента для создания заданной зажимной нагрузки требуется только для преодоления трения между нижней стороной болта с головкой и верхней частью шайбы или, в данном случае, между шайбой и гайкой.

В чем проблема?

Вот что обнаружил ARP. За последнее время производственные процессы ARP улучшили отделку болтов с головками и шайб с головками шпилек. Эта превосходная отделка также имела непреднамеренный эффект уменьшения трения между шайбой и точечной поверхностью головки блока цилиндров. Это, в сочетании с улучшенным маслом, снижающим трение, используемым в большинстве двигателей, привело к непредвиденным последствиям.

Вот как это работает.
В любом крепеже, когда к болту прикладывается крутящий момент для создания заданной зажимной нагрузки, возникает трение.

В качестве примера возьмем болт с головкой. Производитель болтов тестирует свои болты, чтобы создать заданную зажимную нагрузку, которая позволит прокладке головки правильно герметизировать. Эта зажимная нагрузка требует заданного крутящего момента на крепежном элементе. В качестве примера мы выберем 70 lb-ft в качестве нашего числа. Из этого количества крутящего момента, приложенного к болту, примерно от 50 до 55 процентов этого крутящего момента используется для преодоления трения между нижней стороной головки болта и шайбой головки болта. Еще примерно от 30 до 35 процентов используется для преодоления трения в резьбе. Это оставляет от 10 до 15 процентов оставшегося крутящего момента для растяжения болта и создания желаемой зажимной нагрузки.

Частично причина того, что шайбы болтов головки имеют тенденцию проворачиваться, заключается в том, что поверхность пятна на большинстве современных двигателей стала очень гладкой благодаря высококачественной обработке с ЧПУ. Добавьте к этому очень гладкую поверхность шайбы болта головки, и именно поэтому шайба имеет тенденцию вращаться при нагрузке.

Давайте посмотрим на эти цифры в перспективе. Из типичного крутящего момента в 70 фунт-футов на шпильке головки ARP, как в нашем исходном примере, от 59 до 60 фунт-футов из 70 используются для преодоления трения, а 35 фунт-футов (50 процентов) используются для преодоления трения. под головкой болта или между гайкой и шайбой на шпильке головки.

Это трение предполагает, что шайба остается стабильной под нагрузкой. Но если эта шайба болта головки достаточно гладкая, она может поворачиваться при приложении нагрузки. Это эффективно превращает эту шайбу в подшипник, уменьшая трение. Если эта вращающаяся шайба уменьшает трение даже на треть, это добавляет еще 10-15 процентов крутящего момента к растяжению болта. Как вы, наверное, догадались, это радикально увеличивает фактическую величину крутящего момента, необходимого для создания растяжения болта. Затем этот дополнительный крутящий момент либо разрушает болт, растягивая его сверх предела текучести, либо этот дополнительный крутящий момент вырывает резьбу из блока. Обе эти ситуации лучше избегать.

То, что Стив почувствовал, когда дошел до точки, где динамометрический ключ почувствовал, что болт растягивается, было на самом деле вращением шайбы головки шпильки, что уменьшило трение. У Стива достаточно опыта, чтобы знать, что, поскольку это казалось неправильным, он прекратил применять дополнительный крутящий момент до того, как был нанесен какой-либо ущерб.

На этом LS 6.0L мы столкнулись с проблемой, когда шайба под этой гайкой шпильки начала вращаться, когда крутящий момент достиг примерно 55 фунт-футов. Эта вращающаяся шайба действовала как подшипник, уменьшая трение, и если бы мы достигли фактической спецификации ARP в 70 фунтов на фут, возможно, мы могли бы потянуть резьбу в блоке или вынуть шпильку.

Исправление уже сделано

Эта странная ситуация возникла из-за сочетания более гладкой поверхности шайбы болта головки с более гладкой поверхностью точечной поверхности на многих новых головках цилиндров. Хорошей новостью является то, что исправить это очень просто и ничего не стоит. Простое решение ARP состоит в том, чтобы просто придать шероховатость отделке на одной стороне шайбы болта с головкой наждачной бумагой с зернистостью 60, и проблема решена.

Исправить легко. Мы сняли гайки шпилек головки на этом двигателе по одной и отшлифовали шайбы с одной стороны наждачной бумагой с зернистостью 60, чтобы создать грубую поверхность, которую вы видите здесь. Это все, что потребовалось.

Они рекомендуют протолкнуть шайбу со стороны головки блока цилиндров на 12-дюймовую наждачную бумагу с зернистостью 60 три раза. Это создаст шероховатую поверхность, которая предотвратит вращение шайбы при приложении крутящего момента. Конечно, вы уже должны знать, что все качественные шайбы для головок болтов поставляются с радиусом, встроенным в шайбу, который предназначен для дополнения плавного радиуса, созданного под головкой болта, чтобы свести к минимуму создание точки разрушения под напряжением. Это означает, что вы должны создать шероховатую поверхность на стороне головки цилиндров шайбы, чтобы предотвратить ее вращение.

Мы поместили шайбу шероховатой стороной к головке блока цилиндров, затянули каждую шпильку с усилием 70 фунт-футов, шайба не вращалась, и ангелы возрадовались.

В комплектах шпилек головки ARP нет радиуса, потому что он не нужен. В этом случае не имеет значения, какая сторона шайбы будет отшлифована, главное, чтобы шероховатая сторона была обращена к ГБЦ.

Еще одним важным вопросом является правильное использование смазки. ARP рекомендует использовать Ultra-Torque, который следует размещать только между шайбой и головным болтом или гайкой, если это шпилька. Старайтесь, чтобы головка шайбы и головка блока цилиндров были покрыты минимальным количеством смазки. Сухой предпочтительнее, но это не всегда возможно. Это поможет предотвратить вращение стиральной машины.

Это не обязательно проблема вторичного рынка. У оригинальных производителей были похожие проблемы, и, по крайней мере, Chrysler решил эту проблему. ARP показал нам, что Chrysler теперь интегрирует небольшие собачки или зубья во внешний край шайбы головки болта, где она соприкасается с головкой блока цилиндров. Эти зубья будут захватывать головку и предотвращать вращение шайбы при затягивании болта головки, сохраняя надлежащий крутящий момент.

Высококачественные болты с головкой, такие как эти детали ARP, имеют радиус, который всегда должен быть обращен к нижней стороне болта с головкой. Шайбы, используемые со шпильками, не нуждаются в этом радиусе.

Использование Смазка

Смазка для крепежа является важным фактором в этом общем уравнении. В прошлом мы всегда покрывали маслом шайбы головных болтов с обеих сторон шайбы, но очевидно, что это неправильный путь. Гораздо лучшим решением будет держать поверхность головки блока цилиндров и сторону шайбы головки блока цилиндров как можно более сухими без смазки. Это увеличит трение и предотвратит вращение стиральной машины.

Это стандартная замена стандартного болта с головкой с пределом текучести для Hemi последней модели. Обратите внимание на маленькие зубья или собачки, расположенные по внешнему диаметру шайбы. Это предотвратит вращение стиральной машины.

На стороне болта или гайки шайбы ARP рекомендует использовать смазку Ultra-Torque. В то время как некоторые производители двигателей, вероятно, всегда будут использовать моторное масло, испытания ARP показали, что повторный крутящий момент с использованием моторного масла резко меняет трение. Установление надлежащей прижимной нагрузки на высокопроизводительном двигателе важно, поэтому не имеет смысла рисковать тем, что прижимная нагрузка несовместима между крепежными элементами из-за смазки. Вот почему ARP создала Ultra-Torque. Он не только снижает трение, но и намного более стабилен при нескольких приложениях крутящего момента. Таким образом, нагрузка зажима остается стабильной.

Болт с головкой — это довольно простое устройство, однако при создании такого качественного продукта, как застежка ARP, было затрачено значительное количество технических средств. Немного знаний имеет большое значение для уменьшения проблем. Нам просто нравится передавать эту информацию, которая, надеюсь, сделает вашу жизнь немного проще.

Дизайн и выбор головок цилиндров – UnderhoodService

«Отлитые» головки могут течь так же, как и головки с отверстиями, обработанными на станке с ЧПУ. Однако отливки обычно имеют несколько более слабые производственные допуски, чем головки с ЧПУ.

Выбор «правильных» головок блока цилиндров для сборки двигателя может иметь решающее значение для двигателя, который работает, и двигателя, который не соответствует своему потенциалу. Мощность, крутящий момент и реакция дроссельной заслонки зависят от того, насколько хорошо работают вместе головки блока цилиндров, распределительный вал и система впуска. Выберите правильную комбинацию, и вы создадите победителя. Выберите неправильную комбинацию, и вы получите несоответствие, которое никогда не достигнет того, чего вы намеревались достичь.

Выбор комплекта головок цилиндров с высокими эксплуатационными характеристиками не так прост, как может показаться, потому что существует так много различных головок, из которых можно выбирать. Сравнение головок от разных поставщиков не совсем простой процесс, потому что цифры могут вводить в заблуждение.

Одно можно сказать наверняка. Слишком много внимания уделяется пиковым значениям воздушного потока. «Первое, что обычно спрашивает клиент, когда звонит по поводу набора головок, — сколько воздуха они пропускают? Или какой объем порта? Ни одно из этих чисел не скажет вам, сколько лошадиных сил на самом деле будет производить набор головок, потому что выходная мощность зависит от комбинации деталей в двигателе и области применения», — сказал один из поставщиков головок.

Не переусердствуйте!

Одна вещь, против которой предостерегает каждый поставщик головок, — это установка слишком большого напора на двигатель, который не может с этим справиться. Точно так же, как слишком много карбюратора или слишком большая продолжительность кулачка, головки, кулачок и система впуска (и выхлопная система тоже) должны работать вместе для достижения наилучших возможных результатов.

Распространенное мнение (которое часто является заблуждением) заключается в том, что набор головок с самыми высокими показателями воздушного потока всегда будет обеспечивать наибольшую мощность. Они будут при правильных обстоятельствах, если двигатель сможет в полной мере использовать потенциал потока головок. Но часто существует тенденция использовать головы, которые слишком велики для данного приложения, что в конечном итоге больше снижает производительность, чем помогает.

Головки дизельных двигателей обычно имеют клапаны, расположенные вертикально по отношению к поверхности головки. Стандартные порты предназначены для воздушного потока с низкими оборотами. Обработка с ЧПУ может открыть порты для большей мощности и скорости вращения.

Например, уличная модель Chevy 350 с гидравлическим распредвалом никогда не будет тянуть столько воздуха, сколько могут подать многие гоночные головки. Гоночные головки спроектированы с увеличенным объемом портов и большими клапанами, поэтому они могут обрабатывать больший поток воздуха для двигателей с большим рабочим объемом и/или двигателей с высоким сопротивлением оборотов или двигателей с кольцевой гусеницей с увеличенным сроком службы и высоким подъемом кулачков. Прикрепите комплект гоночных головок к обычному 350-му уличному автомобилю, и вы получите собаку, у которой нет отклика на газ или крутящий момент в диапазоне от низкого до среднего. Головки должны соответствовать размеру приложения.

С другой стороны, если вы строите большой ходовой двигатель, вам потребуются головки с большими отверстиями, чтобы справиться с увеличенным объемом воздуха, который требуется двигателю. Набор головок с портами на 185 куб. см обеспечит наилучшую универсальную производительность для двигателя 350 CID, в то время как набор головок с портами от 200 до 220 куб. См лучше подойдет для двигателя с двигателем от 383 до 400. Чем больше рабочий объем двигателя, тем больший объем портов требуется головкам для доставки воздушного потока. То же самое для высокооборотистого гоночного двигателя с большим подъемом кулачка и продолжительностью.

Цифры расхода воздуха

Расход воздуха измеряется в кубических футах в минуту (CFM) на стенде измерения расхода воздуха. Как правило, расход воздуха измеряется с шагом открытия клапана 0,10 дюйма от примерно 0,200 дюйма подъема до пикового подъема клапана. Для штатных головок и большинства уличных головок пиковый подъем клапана будет составлять от 0,500 дюйма до, возможно, 0,650 дюйма с коромыслами с высоким подъемом, поэтому измерение воздушного потока за пределами пикового подъема клапана для таких применений бессмысленно. Тем не менее, пиковые значения воздушного потока, рекламируемые для некоторых головок, достигаются при гораздо большем подъеме клапана (до одного дюйма). Если вы строите фрикционный двигатель ProStock, который будет развивать скорость более 11 000 об / мин с подъемом клапана более одного дюйма, то важны пиковые значения воздушного потока при подъеме клапана на один дюйм. В противном случае это не имеет значения.

Обработка на станке с ЧПУ позволяет дублировать профили портов, на разработку которых на поточном стенде уходит много часов. Это также более точно, чем литье или портирование вручную.

Большинство поставщиков головок говорят, что значения расхода воздуха, которые имеют наибольшее значение для уличных характеристик, составляют примерно от 0,200 до 0,500 дюйма подъема клапана. Головка, обеспечивающая наибольший расход воздуха в этом диапазоне, часто превосходит головку с более высокими значениями пикового расхода воздуха при высоте подъема клапана 0,500 дюйма и выше. Почему? Потому что пиковый поток воздуха возникает только в одной точке цикла подъема клапана (когда клапан полностью открыт), тогда как поток воздуха, который возникает, когда клапан наполовину открыт, происходит дважды за каждый цикл клапана. Следовательно, если напор хорошо течет при частичном подъеме клапана, он будет лучше поддерживать высокую скорость воздуха для большей мощности, крутящего момента и отклика дроссельной заслонки.

Как насчет набора головок, которые имеют большие пиковые значения расхода воздуха, когда клапаны находятся в максимальном подъеме, но, возможно, не такие большие значения при частичном подъеме клапана? Это зависит от приложения. В двигателе с высоким сопротивлением оборотов крутящий момент на низких и средних оборотах менее важен, поэтому больше внимания уделяется пиковым значениям воздушного потока для максимальной мощности на высоких оборотах. В двигателе с кольцевой гусеницей водителю нужна хорошая реакция дроссельной заслонки на поворотах, поэтому пиковый поток воздуха при максимальном подъеме клапана менее важен, чем хороший воздушный поток при частичном подъеме клапана.

Эффективность — еще один фактор, влияющий на процесс выбора головы. Сравнение объемов портов и показателей воздушного потока может многое рассказать о скорости и эффективности воздуха. Если набор головок с портами на 220 куб. см обеспечивает те же показатели воздушного потока, что и набор головок с большими портами на 230 или 240 куб. см, то головки с меньшими портами на 220 куб. скорость движения воздуха.

Теплоотражающие керамические металлические покрытия внутри камеры сгорания могут улучшить тепловую эффективность за счет уменьшения передачи тепла в головку.

Конструктивные переменные для оптимизации воздушного потока

Что определяет воздушный поток через данный набор головок цилиндров? Важную роль играет все следующее:

• Расположение, профиль, форма и объем впускных и выпускных отверстий.

• Контур «короткой стороны» впускных направляющих, так как порты изгибаются непосредственно над впускными клапанами.

• Высота впускных направляющих относительно положения впускных клапанов.

• Форма и объем чаши прямо над клапанами.

• Размер направляющих клапанов и направляющих опор во впускных желобах.

• Диаметр стержней клапана.

• Размер впускного и выпускного клапанов.

• Уголки на седлах клапанов.

• Угол расположения клапанов в головке блока цилиндров по отношению к поверхности деки и друг к другу.

• Соотношение между диаметром клапанов, размером портов и диаметром отверстий цилиндров.

• Размер и форма камер сгорания и степень защиты клапанов.

• Отделка поверхности и текстура внутри портов (слегка шероховатая поверхность на самом деле течет лучше, чем зеркально гладкая).

• Длина и конструкция впускных патрубков во впускном коллекторе.

• Размер и конструкция впускной камеры.

• Диаметр и длина выпускных коллекторов и коллекторов.

Все эти переменные влияют на поток воздуха через головки цилиндров. Для большинства головок цилиндров с болтовым креплением, которые имеют те же основные размеры и конфигурацию, что и отливка оригинального оборудования, существуют физические ограничения на то, насколько можно модифицировать порты, клапаны и камеры сгорания. Порты могут быть сглажены и смешаны для улучшения потока, согласованы с впускным коллектором и увеличены для обработки большего объема. Но рано или поздно у вас заканчивается металл, который нужно удалить, поэтому есть предел тому, что можно сделать с переносом отливок. Поднимите порты, и вам, вероятно, потребуется специальный впускной коллектор.

С изготовленными на заказ отливками вторичного рынка или головками заготовок с ЧПУ гораздо больше возможностей для перемещения портов и клапанов для улучшения воздушного потока и производительности. В сочетании с блоками послепродажного обслуживания, которые имеют более широкое расстояние между отверстиями цилиндров, это открывает еще больше возможностей для улучшения.

Если вы посмотрите на многие многоклапанные двигатели последних моделей с верхним расположением распредвала, то впускные каналы, как правило, намного выше и прямее, чем у традиционного V8 с толкателем. Поднятие впускных отверстий дает входящему воздушному потоку более прямой путь к впускным клапанам для лучшего воздушного потока и производительности. Использование конструкции с верхним кулачком также устраняет необходимость в толкателях, которые могут мешать размерам и расположению портов.

В традиционной головке блока цилиндров V8 с толкателем есть несколько узких мест, которые препятствуют потоку воздуха. Впускные каналы обычно делают крутой поворот прямо над впускными клапанами. «Короткая сторона» порта может привести к разделению воздушно-топливной смеси, поскольку она пытается огибать крутую кривую прямо над клапанами. Главные портье обычно изменяют форму этой области, чтобы сделать переход более плавным и увеличить поток. Расположение толкателей, болтов головки и охлаждающих кожухов в литой головке также может ограничивать то, что можно сделать с портами для улучшения воздушного потока.

Углы редукционных клапанов

На большинстве бензиновых двигателей V8 клапаны наклонены под углом к ​​поверхности днища головки (пример: 23 градуса в головках SB Chevy и 24 градуса в головках BB Chevy). Это сделано для того, чтобы приспособиться к геометрии клапанного механизма, который приводит в действие клапаны, а также для улучшения воздушного потока при стандартном расположении впускных и выпускных отверстий.

Давным-давно гонщики обнаружили, что уменьшение угла клапана часто улучшает поток воздуха и производительность. Вот почему поставщики головок вторичного рынка предлагают широкий ассортимент головок с меньшими углами клапана (21 градус, 18 градусов, 15 градусов, 12 градусов, 10 градусов и т. д.). Вот почему Chevy пошла на меньшие углы наклона клапанов в головках серии LS (12 и 15 градусов).

Как правило, уменьшение угла клапана обычно требует увеличения высоты портов, чтобы сохранить хорошее соотношение между углом клапана и высотой порта (но есть исключения). Головки цилиндров с меньшими углами клапанов и приподнятыми портами обычно (но не всегда) превосходят головки со стандартными углами клапанов и высотой портов.

Дизельное отличие

С дизельными головками все обстоит иначе. Дизельные двигатели — это двигатели с низким числом оборотов в минуту, высоким крутящим моментом и высокой степенью сжатия. Большинство дизельных двигателей оснащены турбонаддувом, поэтому конструкция отверстий головки цилиндров оказывает гораздо меньшее влияние на поток воздуха, чем давление наддува. Если вы хотите больше мощности от дизеля, вы просто увеличиваете давление наддува. Гораздо проще протолкнуть больше воздуха через маленькое отверстие с давлением наддува, чем всасывать воздух через отверстие в двигателе без наддува.

Большинство легких и тяжелых дизельных двигателей имеют плоские углы клапанов (клапаны расположены прямо вверх по отношению к поверхности днища головки) и относительно небольшие порты. Конструкция головки обеспечивает хороший воздушный поток и скорость на низких оборотах для хорошего выходного крутящего момента, но, как правило, плохо пропускает воздух при более высоких оборотах, чем штатные.

Головка Chevy LS9 имеет высокие порты и приподнятый радиус «короткой стороны» чуть выше впускного клапана для улучшения воздушного потока.

При использовании тягового двигателя грузовика или трактора двигатель часто модифицируют для работы с более высоким давлением наддува и частотой вращения. Стандартные головки могут быть изготовлены вручную или с ЧПУ, чтобы несколько увеличить поток воздуха, или их можно заменить головками вторичного рынка (если они доступны), которые имеют больший объем портов. На сегодняшний день для дизельных двигателей малой грузоподъемности доступно несколько отливок с высокими эксплуатационными характеристиками на вторичном рынке, а для двигателей большой грузоподъемности единственными вариантами модернизации являются портирование стандартной отливки или изготовление гоночной головки из заготовок на заказ с ЧПУ.

Герметизация головки дизельного двигателя высокого давления также может быть сложной задачей. При экстремальном давлении наддува большая подъемная сила пытается оттолкнуть головку от блока. Поверхности головки и блока должны быть гладкими и плоскими, чтобы поддерживать хорошее уплотнение в этих условиях, и может потребоваться медная прокладка головки и уплотнительные кольца для сдерживания давления сгорания. Высокопрочные болты головки послепродажного обслуживания также необходимы для предотвращения выхода из строя прокладки головки.

Поиск руководства

Так как же выбрать набор головок, который обеспечит наибольшую отдачу от затраченных средств и поможет двигателю достичь максимальной производительности?

Лучший совет, который мы можем дать, — это поговорить с несколькими ведущими поставщиками и попросить их дать рекомендации. Они знают свои головы лучше, чем вы, и они вложили много времени и усилий в разработку своих головок для конкретных приложений. Они могут помочь вам разобраться в деталях, чтобы определить, какая головка обеспечит наилучшие всесторонние характеристики для вашего проекта двигателя.

Большинство главных поставщиков, с которыми мы беседовали для этой статьи, сказали, что важно, чтобы ваши ожидания были реалистичными. Многие люди хотели бы иметь двигатель мощностью 1000 лошадиных сил в своем уличном автомобиле для хвастовства, но действительно ли им нужна такая большая мощность? Это, конечно, возможно, но будет ли такой двигатель управляемым? Более реалистичным подходом было бы создание двигателя с несколько более низкой выходной мощностью, который генерирует крутящий момент, тянущий пень, и реакцию дроссельной заслонки, сворачивающую шею.

Чтобы определить лучшие головки блока цилиндров для данного применения, поставщик головок должен задать вам следующие вопросы:

• Предполагаемое использование автомобиля (улица, улица/полоса, дрэг, кольцевая трасса, шоссейные гонки, бездорожье). , вытягивание и т.д.)?

• Какой тип двигателя вы производите (BB/SB Chevy, Ford, Chrysler, Pontiac, серийный блок или послепродажный блок)?

• Объем двигателя (диаметр и ход поршня)?

• Если это гоночный мотор, что правила запрещают или разрешают?

• Какое топливо (насосный газ, гоночный газ или спирт)?

• Степень сжатия?

• Характеристики кулачка (роликовый или плоский толкатель, гидравлический или массивный, подъем клапана, продолжительность, диапазон оборотов)?

• Какой тип клапанного механизма (стандартные коромысла, роликовые коромысла или какой-либо тип вторичной системы вала)?

• Без наддува или с наддувом?

• Тип трансмиссии (механическая или автоматическая, скорость сваливания гидротрансформатора)?

• Передаточное число главного моста?

• Масса автомобиля?

Они могут спросить, сколько денег вы или ваш клиент готовы вложить в набор головок. Бюджетные ограничения могут довольно быстро сузить диапазон вариантов. После того, как вы ответите на все эти вопросы, перед тем, как сделать свой выбор, можно будет рассмотреть дополнительные моменты.

Вам нужны менее дорогие чугунные или алюминиевые головки? Чугунные головки на 25-30 фунтов тяжелее алюминиевых, но сохраняют тепло лучше, чем алюминиевые, и часто лучше подходят для уличного применения. Чугунная головка для вторичного рынка с высокими характеристиками также может быть лучшим вариантом, чем запасная головка или головка с отверстиями.

Алюминиевые головки облегчают вес и их легче ремонтировать, если они повреждены, чем чугунные головки, а также они могут выдерживать более высокие степени сжатия с меньшим риском детонации.

Вам нужны головки с «литыми» портами или портами ЧПУ? Головка с хорошо спроектированными портами будет обеспечивать одинаковую производительность независимо от того, являются ли порты отлитыми или обработанными на станке с ЧПУ. Важны форма и характеристики потока порта, а не то, как он изготовлен.

Если у вас или вашего клиента глубокие карманы, набор изготовленных на заказ головок для обработки заготовок с ЧПУ может стать горячим билетом в круг победителей.