клапан выпускной двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный сплав для него. Выпускной клапан двигателя
Выпускной клапан - двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Выпускной клапан - двигатель
Cтраница 2
Для лучшего охлаждения выпускных клапанов двигателей ЗМЗ и ЗИЛ у них имеется полость 11 ( см. рис. 20), заполняемая натрием. Клапая счет чего нагрев клапана уменьшается, Соприкасаясь с более холодными стенками полого стержня, натрий вновь конденсируется. [16]
На рабочую поверхность головки выпускных клапанов двигателя наплавляют жаростойкий сплав. [17]
Для улучшения охлаждения стержни выпускных клапанов двигателей ГАЗ-53А и ЗИЛ-130 выполняют полыми. В них помещают металлический натрий с температурой плавления 97 С. Во время работы двигателя натрий плавится и, переливаясь, при встряхивании переносит теплоту от головки клапана к стержню, а от последнего к направляющей втулке. [18]
Для улучшения охлаждения стержни выпускных клапанов двигателей автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-66 выполняют полыми. В них помещают соли натрия с температурой плавления 97 С. При рабочей температуре клапана натрий находится в жидком состоянии, это способствует переносу тепла от головки клапана к стержню и направляющей втулке. Головка выпускного клапана имеет жаростойкую наплавку посадочной фаски. [20]
В особенно тяжелых температурных условиях находятся выпускные клапаны двигателя: во время выпуска их головки со всех сторон омываются горячими газами, поэтому головки и стержни клапанов делают полыми, а образовавшуюся внутреннюю полость частично заполняют металлическим натрием. Во время работы двигателя натрий плавится и при возвратно-поступательном движении клапана интенсивно омывает его внутренние стенки, способствуя выравниванию температуры клапанов и лучшему отводу тепла. [21]
При резком увеличении нагрузки скорость подъема температуры выпускного клапана двигателя Д-21 составила 3 - 6 град / с, а при сбрасывании нагрузки скорость снижалась до - 10 град / с. Наибольшая скорость подъема температуры клапана при изменении нагрузки происходит в течение первых 20 - 25 с, а температура стабилизируется через 180 - 220 с после изменения нагрузки. [23]
В табл. 51 приводятся ремонтные размеры гнезд и седел выпускных клапанов двигателей ГАЗ-51, М-20 и МЗМА-400 согласно обозначениям, данным на фиг. [24]
Декомпрессионное устройство позволяет в начальный период запуска открывать впускные или выпускные клапаны двигателя, благодаря чему из общей суммы сопротивлений прокручиванию вала полностью или частично выключается сопротивление сжатия, чем и облегчается осуществление первых оборотов. [25]
Осмотр деталей показал, что на стенках камеры сгорания, поршне и штоке выпускного клапана двигателя 14 - 10 5 / 13 после указанных испытаний образовалось большое количество нагара, юбка поршня была покрыта черным лаком. В зоне поршневых колец было обильное количество лака, верхнее поршневое кольцо пригорело, а остальные кольца перемещались с большим усилием. [26]
Очень важным положительным свойством присадки ВНИИ НП-360 является установленная в процессе испытаний малая склонность к образованию отложений солей бария на выпускных клапанах двигателя. [28]
Плоские ( тарельчатые) клапаны используют в основном в карбюраторных двигателях. Тгольпаносбразная форма тарелки характерна для выпускных клапанов двигателей большой мощности с верхним расположением клапанов, а выпуклая - для выпускных клапанов дизелей. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Как определить какой клапан впускной, а какой выпускной? фото
Осведомлённость большинства просто поражает! ВПУСКНОЙ клапан двигателя ВСЕГДА БОЛЬШЕ выпускного. Это сделано для лучшего наполнения цилиндра вследствии разной плотности топливного заряда и отработавших газов. Головки (или тарелки) впускного и выпускного клапанов могут быть как одинакового диаметра, так и разного. (на автомобилях устаревших марок с малым перекрытием клапанов) -моё прим. Обычно головку впускного клапана делают большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Например, размеры клапанов двигателя автомобиля ГАЗ-53А: диаметр головки впускного клапана 47 мм, а выпускного 36 мм. В дизеле КамАЗ-740 диаметр тарелки впускного клапана 51 мм, а выпускного 46 мм. <a rel="nofollow" href="http://www.77truck.net/klapanvrasch.html" target="_blank">http://www.77truck.net/klapanvrasch.html</a>
выпускной больше, а еще можно по отходящим каналам, к выпускной трубе например
большая шляпа у выпускново
смотри куда коллектор подходит
1 впускной а 2 соотвественно!
Выпускной больше и нагар присутствует.
Впускной большой выпускной маленький.
выпускные -всегда большего диаметра
клапана, которые "смотрят" на выпускной коллектор (каналы клапанов за тарелками выходят на фланец выпускного коллектора - на выхлоп) - выпускные, и соответственно канал впускного коллектора (от карбюратора или системы впрыска) - впускные
парень с токими вопросами лучше вобще не лазить в движок.
Впускные клапана всегда были больше
вы че афигели? , впуск всегда больше диаметром чем выпуск.
Выпускной меньшего размера. Впускной большего. Впускной чистый, выпускной весь в "корке"Впускной смотрит на всасывающий коллектор, выпускной смотрит на выхлопной коллектор. Пожалуй вот и всё!
touch.otvet.mail.ru
Выпускной клапан - двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Выпускной клапан - двигатель
Cтраница 1
Выпускные клапаны двигателей с прямоточной продувкой по конструкции и материалу не отличаются от выпускных клапанов четырехтактных двигателей. Клапаны приводят в действие толкателями от кулачных шайб на распределительном валу. [1]
Выпускные клапаны двигателей ЗИЛ-130 имеют полость, заполненную для лучшего охлаждения головки металлическим натрием; стержень его покрыт слоем хрома толщиной 0 002 - 0 006 мм для повышения износостойкости. [2]
Выпускные клапаны двигателей ЗИЛ-130 принудительно поворачиваются при работе, что предотвращает их заедание и обгорание. [4]
Выпускные клапаны двигателей ЗИЛ принудительно поворачиваются ( 20 - 40 об. мин при 3200 об. мин коленчатого вала), что предотвращает пх заедание и обгорание. [5]
Выпускные клапаны двигателей ЗИЛ принудительно поворачиваются, что предотвращает их заедание и обгорание. [7]
Для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания применяют хромокремниевые стали мартенситного класса, получившие название силь-хромов. [8]
Для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания применяют хромокремнистые стали мартен-ситного класса, получившие название сильхромов. [9]
Для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания применяют хромокремнистые стали мартенштного класса, получившие название сильхромов. Эти стали при нагреве и охлаждении испытывают полную фазовую перекристаллизацию с /, у. Стали применяют после закалки в масле при 1000 - 1050 С и отпуска при 720 - 780 С ( для стали 40Х10С2М) и при 800 С ( для стали 40Х9С2) с охлаждением на воздухе или в воде. Нагрев под закалку до более высоких температур приводит к сильному росту зерна и грубому кристаллическому ( нафталинистому) излому. Медленное охлаждение в интервале температур 450 - 600 С вызывает охрупчивание сильхромов. Хрупкость может быть устранена повторным нагревом до 750 - 800 С. При нагреве выше 500 - 600 С прочность сильхромов резко падает. Поэтому в форсированных двигателях и дизелях вместо сильхромов применяют жаропрочные аустенитные стали. [10]
Для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания применяют хромокремнистые стали мартен-ситного класса, получившие название сильхромов. [11]
Для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания применяют хромокремнистые стали мартенситного класса, получившие название сильхромов. Эти стали при нагреве и охлаждении испытывают полную фазовую перекристаллизацию а 7 Стали применяют после закалки в масле от 1000 - 1050 С и отпуска при 720 - 780 С ( для стали 40Х10С2М) и при 800 С ( для стали 40X9G2) g охлаждением на воздухе или в воде. Нагрев под закалку до более высоких температур приводит к сильному росту зерна и грубому кристаллическому ( нафталинистому) излому. Медленное охлаждение в интервале температур 450 - 600 С вызывает охрупчивание сильхромов. Хрупкость может быть устранена повторным нагревом до 750 - 800 С. При нагреве выше 500 - 600 С прочность сильхромов резко падает. Поэтому в форсированных двигателях и дизелях вместо сильхромов применяют жаропрочные аустенитные стали. [12]
Для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания применяют хромокремнистые стали мартен-ситного класса, получившие название сильхромов. [13]
Вставные седла выпускных клапанов двигателей ГАЗ-51 и М-20 изготовляются из хромомолибденового чугуна, а двигателя автомобиля Москвич из хромованадиевого. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Клапан выпускной двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный сплав для него
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в поршневых авиационных и автомобильных ДВС. Клапан выпускной ДВС содержит шток с наконечником, головку зонтичной формы с ребрами жесткости, которых не более восьми, каждое ребро имеет скос к горизонтальной поверхности не более 20°. Клапан изготовлен отливкой в вакууме по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы с дальнейшей термообработкой в среде защитного газа при температуре 1200°С +20°С в течение не менее 4,5 часов, после чего осуществляют механическую обработку с последующим нанесением покрытия. Приведен состав сплава, используемого для изготовления клапана. Выпускной клапан такой конструкции, изготовленный данным способом и из предлагаемого сплава, высокотехнологичен, имеет незначительную трудоемкость, надежен в работе, обладает большой стойкостью к износу, имеет длительный срок службы и оптимальную массу. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в поршневых авиационных двигателях внутреннего сгорания.
Известен клапан впускной двигателя внутреннего сгорания, имеющий шток, головку грибковой формы и участок перехода между ними с ребрами жесткости (патент Японии №61-229908 МПК F01L 3/20, F02В 31/00). В этом прототипе клапаны впуска ребра жесткости развивают поверхность для испарения топливовоздушной смеси, уменьшая ее адгезию на головку клапана в процессе работы двигателя.
Для клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) ребра жесткости устраняют коробление его рабочей фаски, играют дополнительную теплоотводящую роль от нее и интенсифицируют принудительное вращение действия клапанных пружин, дополнительной реакцией выхлопных газов, способствуя более плотной посадке клапана в его седло и стиранию нагара с рабочей фаски, повышая надежность и срок службы клапана без прогара при оптимальной его массе.
Данная техническая задача решается с помощью клапана выпускного ДВС, имеющего шток с наконечником, головку зонтичной формы с ребрами жесткости в ее донной части, равномерно на ней расположенными до 8 ребер по окружности с подъемом гребня каждого ребра не более 20° по направлению к горизонтали.
На фиг.1 изображен клапан выпускной, на фиг.2 - его разрез А-А, на фиг.3 - схема литья выпускного клапана двигателя внутреннего сгорания в вакууме в нагретые керамические формы.
Клапан выпускной состоит из штока 1, головки 2 зонтичной формы с 4 ребрами жесткости 3 в ее донной части со стороны штока.
Для сохранения оптимальной массы клапана количество ребер жесткости достаточно не более 8 с подъемом (скосом) каждого до 20° к горизонтали. Под ролик толкателя клапана на конце штока, противоположном головке, расположен наконечник 4, выполненный из металла большей твердости, чем шток, для лучшей износостойкости этого торца штока. Головка 2 зонтичной формы имеет рабочую фаску 5, поверхность которой притирается к седлу клапана при сборке для обеспечения герметичности и мощности двигателя в работе.
Клапан выпускной ДВС - высокотеплонапряженная деталь двигателя, и именно приведенная конструкция, отличаясь простотой, стабильно обеспечивает не меньшую рабочую тепловую нагрузку, чем в клапане с внутренней теплоотводной полостью, заполняемой натрием для сбалансированности передачи тепла от грибка к штоку (стр.402-403 П.И.Орлов «Конструкция авиационных двигателей», Оборонгиз, 1940, т.2). Ребра жесткости увеличивают теплоотвод из зоны рабочей фаски 5 на шток 1 в процессе работы двигателя, что очень важно, и, кроме того, под воздействием турбулентного потока газов от сгорания топливовоздушной смеси приводят в более интенсивное вращение клапан, положительно дополняя воздействие клапанных пружин на его вращение, чем содействует более плотной и герметичной посадке в свое седло, стирая с рабочей фаски налипающие частицы нагара и исключая тем возникновение прогаров фаски, обеспечивая надежную герметичность посадки клапана в седло при работе двигателя на самых теплонапряженных режимах.
Известен способ изготовления клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, получаемого отливкой по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы (патент Великобритании №2110299, МПК F01L 3/02 - прототип).
Недостатком данного способа является необходимость в стабилизирующей термообработке для сохранения высоких прочностных характеристик материала.
Технологической задачей данной разработки является упрощение технологии изготовления клапана с повышением его технологичности, снижение трудоемкости и сокращение необходимой точности размеров с высоким качеством прочностных характеристик материала для надежной работы столь ответственной и высоконагруженной детали двигателя.
Способ изготовления клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, включающий отливку клапана по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы без механической обработки оребренной части головки и с припуском до 1-2 мм на остальных поверхностях. После отливки осуществляется стабилизирующая термообработка в среде защитного газа при температуре 1200+20°С в течение не менее 4,5 часов с последующей механической обработкой и нанесением нитридтитанового покрытия, что обеспечивает получение плотной, гомогенно-равноосной и стабильной структуры металла клапана с плотностью 8,9 г/см3 с высоким уровнем прочностных характеристик и точности размеров при рабочих температурах. На фиг.3 изображена схема литья клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания в вакууме в нагретые керамические формы. Равноосная плотная макроструктура литого выпускного клапана обеспечивает высокие характеристики его механических свойств, приведенные в таблице 1.
После термообработки и предварительной чистовой проточки фаски и штока к торцу стержня клапана приваривается наконечник из высокохромистой стали, затем торец стержня подрезается, шлифуется и подвергается поверхностной закалке и отпуску на высокую твердость HRC≥50. Затем следуют операции шлифовки, полирования и суперфиниширования штока и головки клапана до окончательных размеров и покрытие нитридом титана. После покрытия нитридом титана шток повторно суперфинишируют, а рабочую фаску каждого клапана притирают к своему седлу в цилиндре при сборке.
Известен литейный жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, титан, алюминий, кобальт, ниобий, вольфрам, молибден, железо, лантан, гафний, бор, церий и иттрий, дополнительно содержит тантал и рений при следующем соотношении 16 легирующих элементов, мас.%:
| углерод | 0,12-0,18 |
| хром | 4,3-5,6 |
| титан | 0,9-1,3 |
| алюминий | 5,65-6,25 |
| кобальт | 8,0-10,0 |
| ниобий | 4,0-4,8 |
| вольфрам | 10,9-12,5 |
| молибден | 2,5-3,5 |
| железо | 0,1-1,0 |
| лантан | 0,005-0,015 |
| гафний | 0,01-0,1 |
| бор | 0,005-0,015 |
| церий | 0,005-0,025 |
| иттрий | 0,005-0,025 |
| тантал | 0,15-0,35 |
| рений | 0,15-0,35 |
| никель | остальное (≥60%) |
(пат. №2081930, С22С 19/05 - аналог)
К недостатку этого многокомпактного сплава относится малая стойкость к истиранию и износу при температурах более 900°С, несмотря на обилие легирующих элементов.
Наиболее близким аналогом является (патент США №3497349, МПК С22С 19/05) жаропрочный сплав для клапана выпускного ДВС (на основе никеля), содержащий никель, углерод, хром, молибден, железо, вольфрам, бор, ниобий, кремний, марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| углерод | до 0,1 |
| хром | 15-30 |
| ниобий | 4,0-8,5 |
| кремний | до 1 |
| марганец | до 1 |
| молибден | не более 2 |
| железо | до 10 |
| вольфрам | не более 5 |
| бор | до 0,1 |
| никель | остальное |
К недостатку вышеуказанного сплава относится наличие ниобия, примесей кремния и марганца, что не гарантирует от образования окислов даже в вакууме, не способствует образованию упрочняющей интерметаллидной фазы, не позволяет получить сплав с плотной мелкозернистой структурой.
Технической задачей данного изобретения является повышение стойкости сплава к износу рабочей фаски выпускного клапана ДВС при температурах более 900°С и получение сплава с плотной мелкозернистой структурой.
Для решения поставленной задачи используется жаропрочный сплав интерметаллидного упрочнения, без аллотропических превращений в плотной равноосной структуре, стабилизированной после литья в вакууме термообработкой до 1200°С+20°С, сравнительно простого химического состава, содержащий никель, углерод, хром, молибден железо, вольфрам, бор. Данный сплав содержит дополнительно алюминий, титан, цирконий и церий, что влияет на процесс кристаллизации и на образование упрочняющей интерметаллидной фазы при стабилизирующей термообработке и следующем соотношении всех составляющих в сплаве, мас.%:
| никель | не менее 66 |
| углерод | 0,17±0,05 |
| хром | 16±2 |
| вольфрам | 5,5±0,5 |
| молибден | 4±0,5 |
| железо | не более 5 |
| бор | 0,2±0,005 |
| алюминий | 2±0,25 |
| титан | 2±0,25 |
| цирконий | 0,1±0,025 |
| церий | 0,01±0,005 |
Таким образом, выпускной клапан ДВС такой конструкции, изготовленный из данного сплава и таким способом, высокотехнологичен, имеет небольшую трудоемкость, надежен в работе, позволяет получить плотную мелкозернистую структуру, обладает большой стойкостью к износу, имеет длительный срок службы, оптимальную массу. Взаимозаменяемость литых и кованых клапанов при эксплуатации и ремонте двигателей сохраняется.
1. Клапан выпускной двигателя внутреннего сгорания, содержащий шток с наконечником, головку зонтичной формы с ребрами жесткости в ее донной части, отличающийся тем, что ребер жесткости не более 8, причем каждое ребро имеет скос к горизонтальной поверхности не более 20°.
2. Способ изготовления клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, включающий отливку клапана по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы, отличающийся тем, что после отливки осуществляют стабилизирующую термообработку в среде защитного газа при температуре 1200°С+20°С в течение не менее 4,5 ч, механическую обработку и нанесение покрытия.
3. Жаропрочный сплав для клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, содержащий никель, углерод, хром, молибден, железо, вольфрам, бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, титан, цирконий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Никель | не менее 66 |
| Углерод | 0,17±0,05 |
| Хром | 16±2 |
| Алюминий | 2±0,25 |
| Титан | 2±0,25 |
| Вольфрам | 5,5±0,5 |
| Молибден | 4±0,5 |
| Железо | не более 5 |
| Бор | 0,2±0,005 |
| Церий | 0,01±0,005 |
| Цирконий | 0,1±0,025 |
www.findpatent.ru
Выпускной клапан - двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Выпускной клапан - двигатель
Cтраница 3
У хромоникельвольфрамовых аустенитных сталей 15Х14Н14В2М и 45Х14Н14В2М повышенные жаропрочность и сопротивление усталости при высоких температурах. Сталь 45Х14Н14В2М находит применение для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания. [31]
Впускной и выпускной клапаны изготовлены из жаропрочной стали. Клапаны вихрекамерных двигателей одинаковы, а выпускные клапаны двигателей с камерой в поршне отличаются меньшим диаметром тарелки. [32]
Наиболее высокую температуру, достигающую 700 - 800 С, имеют выпускные клапаны в карбюраторных двигателях. На рис. 464 показано изменение температуры выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130 ( кривая Л при работе с разными оборотами вала и полной нагрузкой. Условия теплоотдачи в выпускной клапан отличаются тем, что во время выпуска происходит наиболее интенсивный подвод тепла в головку клапана, так как поверхность соприкосновения головки клапана с горячими газами увеличивается и головка клапана омывается газами, выходящими со скоростью 300 - 500 м / сек. [34]
Из кобальтовых литейных жаропрочных сплавов изготовляют детали методом точного литья, работающие при высоких температурах. Их применяют также для на - плавки выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания, матриц и других деталей. Кобальтовые литейные сплавы-имеют хорошие литейные свойства. По жаропрочности они несколько превосходят деформируемые сплавы того же состава. Для повышения статической и длительной прочности кобальтовые литейные сплав подвергают старению в интервале температур 735 - 815 С, а в некоторых случаях двойной термической обработке - закалке старению. [35]
Применяются в качестве жаростойкого и износостойкого материала для наплавки выпускных клапанов двигателей внутр. [37]
Эрозионное изнашивание происходит в результате воздействия потока жидкости и ( или) газа. Такому изнашиванию на автомобиле подвержены в первую очередь рабочие поверхности тарелок выпускных клапанов двигателя, жиклеры карбюратора. [38]
В соответствии с этим при обогащении и обеднеют горючей смеси температуры деталей карбюраторного двигателя, соприкасающихся с горючими газами, понижаются. Это подтверждается данными ( рис. 18), полученными при определении температуры выпускного клапана двигателя МЗМА-408 на разных числах оборотов вала, равных 1400, 2200, 3000 и 3800, по данным опытов МАМИ. [40]
Исследованиями температурного состояния клапанов двигателей Д-16 и Д-21, работавших на нагрузочном режиме при постоянной частоте вращения 1600 об / мин, установлено, что изменение температуры клапанов и седла выпускного клапана зависит от нагрузки. Из рис. 129 видно, что температура в средней части переходного участка выпускного клапана двигателя Д-16 на высоте 10 мм от торца тарелки достигает 580 - 590 С, а на высоте 5 мм она составляет 590 - 610 С. [41]
Тетраэтилсвинец повышает детонационную стойкость бензинов; это очень ядовитая жидкость. В чистом виде ТЭС к бензинам не добавляют, так как при его сгорании в камере сгорания на выпускных клапанах двигателя и на электродах свечей зажигания образуется большое количество свинца и его окиси, которые сокращают срок службы деталей ( особенно выпускных клапанов) и моторесурс двигателя. Чтобы уменьшить отложения свинца и его соединений на деталях мотора, ТЭС применяют в виде этиловой жидкости, в которую входят выно-сители - галоидирбванные углеводороды, выносящие значительную часть свинца из камеры сгорания с выпускными газами. [42]
Для лучшего охлаждения в стержне выпускного кла - i пана двигателей ЗМЗ-53 и ЗИЛ - 130 выполнена полость, заполняемая натрием. На рабочей фаске тарелки выпуск-клапана имеется жаропрочная наплавка. Для повы-срока службы выпускные клапаны двигателей ЗИЛ - 130 и ЗИЛ - 645 принудительно поворачиваются специальным механизмом. На двигателе ЗМЗ-53 между опорной шайбой пружины и сухарями устанавливают коническую втулку. В двигателе КамАЗ - 740 поворот клапана осуществляется за счет вибрации двух пружин. [43]
Испытаниями установлено, что срок службы выпускного клапана определяется наличием в бензине ТЭС и концентрацией МЦТМ. Когда ТЭС отсутствует, МЦТМ лишь незначительно влияет на работу выпускного клапана. При добавлении небольших количеств МЦТМ к бензину, содержащему ТЭС, срок службы выпускных клапанов двигателя резко снижается, но затем по мере увеличения концентрации МЦТМ возрастает до такой же величины, как и тогда, когда МЦТМ отсутствует. Это явление, установленное на различных двигателях при их эксплуатации, до настоящего времени еще не объяснено. [44]
Из рассматриваемых двигателей только дизель ЯАЗ-204 имеет верхнее расположение клапанов. Гнездами выпускных клапанов в этом двигателе служат вставные седла, запрессованные в головку блока. Во всех других двигателях гнездами клапанов являются обработанные отверстия в блоке, не имеющие вставных седел, кроме выпускных клапанов двигателей ГАЗ-51, М-20 и Москвич, снабженных вставными седлами. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
клапан выпускной двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный сплав для него - патент РФ 2339822
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в поршневых авиационных и автомобильных ДВС. Клапан выпускной ДВС содержит шток с наконечником, головку зонтичной формы с ребрами жесткости, которых не более восьми, каждое ребро имеет скос к горизонтальной поверхности не более 20°. Клапан изготовлен отливкой в вакууме по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы с дальнейшей термообработкой в среде защитного газа при температуре 1200°С+20°С в течение не менее 4,5 часов, после чего осуществляют механическую обработку с последующим нанесением покрытия. Приведен состав сплава, используемого для изготовления клапана. Выпускной клапан такой конструкции, изготовленный данным способом и из предлагаемого сплава, высокотехнологичен, имеет незначительную трудоемкость, надежен в работе, обладает большой стойкостью к износу, имеет длительный срок службы и оптимальную массу. 3 н.п. ф-лы, 3 ил. 
Рисунки к патенту РФ 2339822
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в поршневых авиационных двигателях внутреннего сгорания.
Известен клапан впускной двигателя внутреннего сгорания, имеющий шток, головку грибковой формы и участок перехода между ними с ребрами жесткости (патент Японии № 61-229908 МПК F01L 3/20, F02B 31/00). В этом прототипе клапаны впуска ребра жесткости развивают поверхность для испарения топливовоздушной смеси, уменьшая ее адгезию на головку клапана в процессе работы двигателя.
Для клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) ребра жесткости устраняют коробление его рабочей фаски, играют дополнительную теплоотводящую роль от нее и интенсифицируют принудительное вращение действия клапанных пружин, дополнительной реакцией выхлопных газов, способствуя более плотной посадке клапана в его седло и стиранию нагара с рабочей фаски, повышая надежность и срок службы клапана без прогара при оптимальной его массе.
Данная техническая задача решается с помощью клапана выпускного ДВС, имеющего шток с наконечником, головку зонтичной формы с ребрами жесткости в ее донной части, равномерно на ней расположенными до 8 ребер по окружности с подъемом гребня каждого ребра не более 20° по направлению к горизонтали.
На фиг.1 изображен клапан выпускной, на фиг.2 - его разрез А-А, на фиг.3 - схема литья выпускного клапана двигателя внутреннего сгорания в вакууме в нагретые керамические формы.
Клапан выпускной состоит из штока 1, головки 2 зонтичной формы с ребрами жесткости 3 в ее донной части со стороны штока.
Для сохранения оптимальной массы клапана количество ребер жесткости достаточно не более 8 с подъемом (скосом) каждого до 20° к горизонтали. Под ролик толкателя клапана на конце штока, противоположном головке, расположен наконечник 4, выполненный из металла большей твердости, чем шток, для лучшей износостойкости этого торца штока. Головка 2 зонтичной формы имеет рабочую фаску 5, поверхность которой притирается к седлу клапана при сборке для обеспечения герметичности и мощности двигателя в работе.
Клапан выпускной ДВС - высокотеплонапряженная деталь двигателя, и именно приведенная конструкция, отличаясь простотой, стабильно обеспечивает не меньшую рабочую тепловую нагрузку, чем в клапане с внутренней теплоотводной полостью, заполняемой натрием для сбалансированности передачи тепла от грибка к штоку (стр.402-403 П.И.Орлов «Конструкция авиационных двигателей», Оборонгиз, 1940, т.2). Ребра жесткости увеличивают теплоотвод из зоны рабочей фаски 5 на шток 1 в процессе работы двигателя, что очень важно, и, кроме того, под воздействием турбулентного потока газов от сгорания топливовоздушной смеси приводят в более интенсивное вращение клапан, положительно дополняя воздействие клапанных пружин на его вращение, чем содействует более плотной и герметичной посадке в свое седло, стирая с рабочей фаски налипающие частицы нагара и исключая тем возникновение прогаров фаски, обеспечивая надежную герметичность посадки клапана в седло при работе двигателя на самых теплонапряженных режимах.
Известен способ изготовления клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, получаемого отливкой по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы (патент Великобритании № 2110299, МПК F01L 3/02 - прототип).
Недостатком данного способа является необходимость в стабилизирующей термообработке для сохранения высоких прочностных характеристик материала.
Технологической задачей данной разработки является упрощение технологии изготовления клапана с повышением его технологичности, снижение трудоемкости и сохранение необходимой точности размеров с высоким качеством прочностных характеристик материала для надежной работы столь ответственной и высоконагруженной детали двигателя.
Способ изготовления клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, включающий отливку клапана по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы без механической обработки оребренной части головки и с припуском до 1-2 мм на остальных поверхностях. После отливки осуществляется стабилизирующая термообработка в среде защитного газа при температуре 1200+20°С в течение не менее 4,5 часов с последующей механической обработкой и нанесением нитридтитанового покрытия, что обеспечивает получение плотной, гомогенно-равноосной и стабильной структуры металла клапана с плотностью 8,9
г/см3 с высоким уровнем прочностных характеристик и точности размеров при рабочих температурах. На фиг.3 изображена схема литья клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания в вакууме в нагретые керамические формы. Равноосная плотная макроструктура литого выпускного клапана обеспечивает высокие характеристики его механических свойств, приведенные в таблице 1.
После термообработки и предварительной чистовой проточки фаски и штока к торцу стержня клапана приваривается наконечник из высокохромистой стали, затем торец стержня подрезается, шлифуется и подвергается поверхностной закалке и отпуску на высокую твердость HRC
50. Затем следуют операции шлифовки, полирования и суперфиниширования штока и головки клапана до окончательных размеров и покрытие нитридом титана. После покрытия нитридом титана шток повторно суперфинишируют, а рабочую фаску каждого клапана притирают к своему седлу в цилиндре при сборке.
Известен литейный жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, титан, алюминий, кобальт, ниобий, вольфрам, молибден, железо, лантан, гафний, бор, церий и иттрий, дополнительно содержит тантал и рений при следующем соотношении 16 легирующих элементов, мас.%:
| углерод | 0,12-0,18 |
| хром | 4,3-5,6 |
| титан | 0,9-1,3 |
| алюминий | 5,65-6,25 |
| кобальт | 8,0-10,0 |
| ниобий | 4,0-4,8 |
| вольфрам | 10,9-12,5 |
| молибден | 2,5-3,5 |
| железо | 0,1-1,0 |
| лантан | 0,005-0,015 |
| гафний | 0,01-0,1 |
| бор | 0,005-0,015 |
| церий | 0,005-0,025 |
| иттрий | 0,005-0,025 |
| тантал | 0,15-0,35 |
| рений | 0,15-0,35 |
| никель | остальное ( 60%) |
(пат. № 2081930, С22С 19/05 - аналог)
К недостатку этого многокомпонентного сплава относится малая стойкость к истиранию и износу при температурах более 900°С, несмотря на обилие легирующих элементов.
Наиболее близким аналогом является (патент США № 3497349, МПК С22С 19/05) жаропрочный сплав для клапана выпускного ДВС (на основе никеля), содержащий никель, углерод, хром, молибден, железо, вольфрам, бор, ниобий, кремний, марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| углерод | до 0,1 |
| хром | 15-30 |
| ниобий | 4,0-8,5 |
| кремний | до 1 |
| марганец | до 1 |
| молибден | не более 2 |
| железо | до 10 |
| вольфрам | не более 5 |
| бор | до 0,1 |
| никель | остальное |
К недостатку вышеуказанного сплава относится наличие ниобия, примесей кремния и марганца, что не гарантирует от образования окислов даже в вакууме, не способствует образованию упрочняющей интерметаллидной фазы, не позволяет получить сплав с плотной мелкозернистой структурой.
Технической задачей данного изобретения является повышение стойкости сплава к износу рабочей фаски выпускного клапана ДВС при температурах более 900°С и получение сплава с плотной мелкозернистой структурой.
Для решения поставленной задачи используется жаропрочный сплав интерметаллидного упрочнения, без аллотропических превращений в плотной равноосной структуре, стабилизированной после литья в вакууме термообработкой до 1200°С+20°С, сравнительно простого химического состава, содержащий никель, углерод, хром, молибден железо, вольфрам, бор. Данный сплав содержит дополнительно алюминий, титан, цирконий и церий, что влияет на процесс кристаллизации и на образование упрочняющей интерметаллидной фазы при стабилизирующей термообработке и следующем соотношении всех составляющих в сплаве, мас.%:
| никель | не менее 66 |
| углерод | 0,17±0,05 |
| хром | 16±2 |
| вольфрам | 5,5±0,5 |
| молибден | 4±0,5 |
| железо | не более 5 |
| бор | 0,2±0,005 |
| алюминий | 2±0,25 |
| титан | 2±0,25 |
| цирконий | 0,1±0,025 |
| церий | 0,01±0,005 |
Таким образом, выпускной клапан ДВС такой конструкции, изготовленный из данного сплава и таким способом, высокотехнологичен, имеет небольшую трудоемкость, надежен в работе, позволяет получить плотную мелкозернистую структуру, обладает большой стойкостью к износу, имеет длительный срок службы, оптимальную массу. Взаимозаменяемость литых и кованых клапанов при эксплуатации и ремонте двигателей сохраняется.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Клапан выпускной двигателя внутреннего сгорания, содержащий шток с наконечником, головку зонтичной формы с ребрами жесткости в ее донной части, отличающийся тем, что ребер жесткости не более 8, причем каждое ребро имеет скос к горизонтальной поверхности не более 20°.
2. Способ изготовления клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, включающий отливку клапана по выплавляемым моделям в нагретые керамические формы, отличающийся тем, что после отливки осуществляют стабилизирующую термообработку в среде защитного газа при температуре 1200°С+20°С в течение не менее 4,5 ч, механическую обработку и нанесение покрытия.
3. Жаропрочный сплав для клапана выпускного двигателя внутреннего сгорания, содержащий никель, углерод, хром, молибден, железо, вольфрам, бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, титан, цирконий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Никель | не менее 66 |
| Углерод | 0,17±0,05 |
| Хром | 16±2 |
| Алюминий | 2±0,25 |
| Титан | 2±0,25 |
| Вольфрам | 5,5±0,5 |
| Молибден | 4±0,5 |
| Железо | не более 5 |
| Бор | 0,2±0,005 |
| Церий | 0,01±0,005 |
| Цирконий | 0,1±0,025 |
www.freepatent.ru
Выпускной клапан - двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Выпускной клапан - двигатель
Cтраница 4
Предложена методики оценки технического еостбя-ния автомобиля, позволяющая путем использования динамометрического стенда и газоанализатора проверить состав выхлопных газов двигателя на различных режимах работы и на основе полученных данных о составе газов выявить дефекты в двигателе. Так, например, чрезмерное содержание окиси углерода в выхлопных газах является следствием неполного сгорания топливо-воздушной смеси из-за недостатка в ней кислорода, что обусловливается неисправностью карбюратора или системы впрыска топлива. Если же содержание окиси углерода на выхлопе близко к норме, повышенное количество углеводородов указывает на неисправности в системе зажигания или неплотности закрытия выпускных клапанов двигателя, в результате чего топливо-воздушная смесь проникает в выпускной тракт до ее сжигания в цилиндрах. [46]
Этот способ заключается в том, что при выплавке в состав сплава добавляют элементы, повышающие его коррозионную стойкость. Такими элементами являются хром, никель, титан и др. Их обычно добавляют в состав выплавляемых нержавеющих сталей. Изделия из полученных таким способом сталей, называемых легированными, могут служить в самых агрессивных средах: при воздействии кислот, при высоких температурах и др. Например, выпускной клапан двигателя внутреннего сгорания работает в условиях высоких температур в соприкосновении с продуктами сгорания топлива, представляющими собой сильно агрессивную в коррозионном отношении среду. Поэтому клапан изготовляют из хромокремнистой стали 4Х9С2, в составе которой, кроме железа и углерода, находится 9 % хрома и 2 % кремния. [47]
Этот способ заключается в том, что при выплавке в состав сплава добавляют элементы, повышающие его коррозионную стойкость. Такими элементами являются хром, никель, титан и др. Их обычно добавляют в состав выплавляемых нержавеющих сталей. Изделия из полученных таким способом сталей, называемых легированными, могут служить в самых агрессивных средах: при воздействии кислот, при высоких температурах и др. Например, выпускной клапан двигателя внутреннего сгорания работает в условиях высоких температур в соприкосновении с продуктами сгорания топлива, представляющими собой сильно агрессивную в коррозионном отношении среду. Поэтому клапан изготовляют из хромокремнистой стали 4Х9С2, в составе которой, кроме железа и углерода, находится 9 % хрома и 2 % кремния. [48]
Проведены длительные стендовые и дорожные испытания с целью установления влияния бензинов с антидетонаторами на надежность и долговечность работы двигателей. Установлено, что срок службы выпускного клапана определяется наличием в бензине ТЭС и концентрацией МЦТМ. При добавлении небольших количеств МЦТМ к бензину, содержащему ТЭС, срок службы выпускных клапанов двигателя резко снижается, но с увеличением содержания МЦТМ становится таким же, каким был без него. Это явление обнаружено при эксплуатации различных двигателей и до сих пор не объяснено. [49]
Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана делают больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготавливают из хромистой стали, выпускные клапаны ( или их головки) - из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессовываемые в головку блока, изготавливают из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов двигателя иногда наплавляют жаростойкий сплав, а стержень клапана выполняют полым. [50]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
