Как называется толкатель клапана (3 видео)

Усилия от кулачков распределительного вала передается непосредственно клапанам или штангам через толкатели, которые воспринимают боковые нагрузки от кулачков и разгружают детали ГРМ. При работе толкатели клапанов следуют по контуру или профилю кулачков распределительного вала, тем самым обеспечивая преобразование вращения кулачка в возвратно-поступательное движение клапанного механизма.
Боковая поверхность толкателя изнашивается из-за трения в направляющих, а торцевые поверхности – под действием контактных напряжений, создаваемых кулачком распределительного вала и наконечником штанги либо пяткой стержня клапана.

Для обеспечения подвижного контакта со штангой в толкателях выполняется сферическое гнездо радиусом r₁ на 0,2…0,3 мм больше радиуса головки штанги r₂ (рис. 1, г).

В зависимости от схемы привода применяют толкатели различных конструкций. Наибольшее распространение получили грибковые толкатели с плоской или сферической опорной поверхностью; цилиндрические толкатели со сферической или роликовой опорной поверхностью; рычажные выпуклые или роликовые толкатели.

Для обеспечения равномерного изнашивания опорной поверхности толкателя обеспечивают его вращение вокруг своей оси путем смещения продольной оси толкателя относительно оси симметрии кулачка (рис. 1, б). С этой же целью опорная поверхность толкателя выполняется сферической, а опорная поверхность кулачка – концентрической с углом наклона образующей к оси вала 7’…15′.

Толкатели старых конструкций, в большинстве своем, имеют плоскую или выпуклую контактную поверхность, по которой скользит кулачок. Однако, в ряде конструкций толкателей используется ролик, перекатывающийся по поверхности кулачка (рис. 1, д). Роликовые толкатели используют в двигателях главным образом для снижения потерь на трение в клапанном механизме (эффект от снижения потерь достигает 8%). Снижение затрат на трение увеличивает экономичность двигателей и оправдывает повышение стоимости производства толкателей такой конструкции.

Роликовый цилиндрический толкатель обеспечивает меньшее изнашивание кулачка распределительного вала, чем грибковый или цилиндрический толкатель со сферической опорной поверхностью. Однако изнашивание боковых поверхностей роликового толкателя больше, так как такой толкатель не может вращаться вокруг своей оси, и боковые нагрузки всегда воспринимаются одними и теми же сопрягаемыми поверхностями.

Для предотвращения от поворачивания вокруг оси роликовые толкатели должны быть закреплены с помощью специальных держателей, удерживающих ролики в одной плоскости с кулачками распределительного вала. При поломке держателя роликовый толкатель получает свободу вращения вокруг своей оси, при этом разрушается как сам толкатель, так и распределительный вал.

Рычажные толкатели (рис. 1, ж), установленные на одной общей оси, не имеют направляющих, и, следовательно, трение скольжения в них отсутствует.

Общим недостатком роликовых толкателей является сложность конструкции и большая масса подвижных деталей, которая у рычажно-выпуклого толкателя несколько меньше.

Цилиндрические толкатели устанавливаются в направляющих, которые выполняются обычно в блок-картере.

Наличие зазоров в механизме газораспределения приводит к ударам движущихся деталей и ускорению их изнашивания.
Для устранения этого недостатка могут применяться так называемые гидравлические толкатели (гидрокомпенсаторы) (рис. 1, з), работающие без зазора.
Принцип действия конструкции, показанной на рисунке, заключается в следующем: штанга привода клапана упирается в головку 2 плунжера 3, расположенного внутри корпуса толкателя. Плунжер постоянно прижат пружиной 5 к штанге, а его внутренняя полость сообщается с масляной магистралью, и при открытом пластинчатом клапане 4 давление в ней равно давлению в масляной магистрали, которое создается насосом смазочной системы двигателя.

В начале подъема толкателя давление под плунжером резко увеличивается, что вызывает закрытие клапана 4, и усилие передается на штангу. Такие толкатели требуют для работы только чистое масло с высоким индексом вязкости.

Для изготовления толкателей используются специальные чугуны и стали. В чугунных толкателях опорная поверхность отбеливается, в стальных ее закаливают токами высокой частоты, наплавляют легированным отбеленным чугуном. Боковые и внутренние поверхности толкателей цементируют и закаливают. Ролики в роликовых и качающихся рычажных толкателях выполняются из шарикоподшипниковой стали, а втулки роликов – из бронзы.

Читайте также: Кто живут с искусственным клапаном

При замене распределительного вала толкатели желательно поменять на новые. Если предполагается повторно использовать толкатели, бывшие в употреблении, то, вынимая их из двигателя, нужно обязательно помечать, из каких направляющих они вынимаются и после ремонта устанавливать их в те же направляющие. Такие (бывшие в употреблении) толкатели должны быть тщательно очищены и осмотрены; в случае обнаружения выработки на роликах или (в зависимости от конструкции) вогнутости на поверхности днища — толкатель полежит замене.

Содержание

Штанги
Коромысла клапанов и ось коромысла
Отличие толкателя клапана с гидрокомпенсатором от обычного толкателя
Тепловой зазор и принцип работы механического толкателя
Достоинства и недостатки механического толкателя
Кратко об устройстве и принципе работы гидрокомпенсатора
Плюсы и минусы толкателей с гидрокомпенсацией
В заключении
🎥 Видео

Видео:Толкатель клапана.Скачать

Штанги

Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам. Штанга должна иметь достаточную жесткость, устойчивость на продольный изгиб, небольшую массу и износоустойчивость рабочих поверхностей.

Для снижения массы стержни штанг чаще всего выполняют трубчатыми. В верхний и нижний концы стержней вставляют наконечники. Как правило, на нижнем наконечнике имеется сферическая головка, а на верхнем – сферическая головка или сферическое гнездо.
Верхний конец штанги, которым она упирается в клапанное коромысло придается сферическая форма, если в клапанном коромысле не предусмотрен регулировочный винт в точке контакта со штангой. Если же винт стоит, то в торце штанги делается лунка под шарообразную головку регулировочного винта, стоящего в клапанном коромысле.

Стержни штанг изготовляют из малоуглеродистой стали или алюминиевого сплава. Опорные поверхности наконечника подвергаются термической обработке и шлифуются. В некоторых двигателях для подачи масла от толкателей к коромыслам в наконечниках имеются осевые каналы.

Поскольку наиболее частой неисправностью штанги является продольный изгиб, при ремонте двигателя все штанги обязательно проверяют на прямолинейность, катая их по плоской поверхности либо вращая вокруг оси в специальном станке.

Видео:Как подогнать толкатели клапановСкачать

Коромысла клапанов и ось коромысла

Коромысло служит для передачи усилия от штанги (кулачка при верхнем распределительном вале) к стержню клапана.
В дизельных двигателях встречается, так называемое, форсуночное коромысло, которое служит не только для преобразования движения штанги толкателя в движение стержня клапана, но и для сжатия насос-форсунки. Кроме того, коромысло предназначено для уменьшения хода толкателя при сохранении необходимой высоты подъема клапана или хода сжатия насос-форсунки.

Коромысло представляет собой неравноплечий рычаг (рис. 4, д, е, ж), качающийся вокруг неподвижной оси (ось коромысел). Для уменьшения высоты подъема толкателей и штанг и уменьшения инерционных нагрузок на эти детали, плечи коромысла выполняются неодинаковыми. Передаточное число коромысла (соотношение между плечом стержня клапана и плечом штанги) составляет примерно 1,5:1. В этом случае высота подъема клапана в полтора раза превышает высоту подъема штанги толкателя клапана.
При таком передаточном числе клапанное коромысло получается достаточно компактным, что позволяет сократить габариты двигателя. Это также приводит к снижению скорости относительного скольжения вершины кулачка по торцу толкателя клапана.

Для регулировки теплового зазора в газораспределительном механизме в один конец коромысла, обычно обращенный к штанге, ввертывается регулировочный винт 3 с контргайкой.
В зависимости от типа наконечника штанги головка винта может быть сферической или с внутренней сферической поверхностью. Сферическая часть головки винта закаливается, цементируется и шлифуется. В теле винта высверливаются осевой и радиальный каналы для подвода смазочного материала к трущимся поверхностям штанги и винта от оси коромысла и наоборот, от штанги к втулке оси коромысла. Иногда в длинном плече коромысла выполняют канал для подвода масла к торцу стержня клапан. Носок коромысла, опирающийся на стержень клапана, тоже подвергается термической обработке.

Для уменьшения силы трения, возникающей при воздействии и проскальзывании носка коромысла по стержню клапана, головку клапанов выполняют сферической. Иногда в носок коромысла ввертывают винт 4 (см. рис. 4, е), в сферическое гнездо которого завальцовывают шарик 5 со срезанным сегментом.

Оси коромысла устанавливаются на бронзовых втулках. При установке на общих осях внутренние коромысла удерживаются от продольных перемещений спиральными пружинами, надеваемыми на ось, а коромысла на концах оси – пластинчатыми или пружинными кольцами, плоскими шайбами и шплинтами.

Оси коромысел перемещаются в специальных кронштейнах, которые крепятся к головке блока цилиндров болтами.

Читайте также: Лепестковый клапан скутер 50 кубов

Смазка шарниров коромысел, установленных на оси, поступает по маслопроводным каналам, проходящим из блока цилиндров через головку блока цилиндров и полую ось к клапанным коромыслам.

Как правило, коромысла изготавливаются штамповкой из среднеуглеродистых сталей 40Х, 45, 45Л. Иногда для изготовления коромысел используют ковкие чугуны. В некоторых импортных дизельных моторах (Cummins, Komatsu, CAT, Detroit Diesel, Perkins, Deutz) используются кованые коромысла. Такие коромысла отличаются высокой прочностью, но их производство обходится дорого.

В быстроходных двигателях могут применяться облегченные коромысла, которые штампуются из листовой стали. Они качаются на сферической или полусферической опоре, закрепленной на стойке 6 (см. рис. 4, ж), которая запрессована в головку блока цилиндров. Коромысла в виде рычагов приводятся в движение непосредственно от распределительного вала, который воздействует на их плоские (рис. 4, б) либо сферические (рис. 4, в, г) рабочие поверхности.
Рычаги с плоскими рабочими поверхностями устанавливаются на оси, а со сферическими – на опорах и фиксируются на сферической опоре специальной пружиной. Смазываются такие рычаги через отверстие в кулачках распределительного вала. Особенность смазывания облегченного коромысла (рис 4, ж) заключается в том, что масло подводится к рабочим поверхностям коромысла из масляного канала 7 по осевому и радиальному отверстиям в стойке 6.

При осуществлении ремонта двигателя, связанного с демонтажем коромысел, их необходимо тщательно прочищать и осматривать на следы износа и повреждений; при необходимости неисправные коромысла следует заменять на работоспособные.
Если коромысла не имеют следов износа и повреждений, после очистки их можно повторно установить в двигатель.

Видео:Как Доработать Толкатель Клапана (стаканчик) ПодробноСкачать

Отличие толкателя клапана с гидрокомпенсатором от обычного толкателя

Автор: Евгений Живоглядов.
Дата публикации: 10 февраля 2019 .
Категория: Автотехника.

В современных автомобильных двигателях для открытия клапанов газораспределительного механизма (ГРМ) применяют две основные разновидности толкателей: механические и с гидрокомпенсацией (в народе их называют просто «гидрики»). И те и другие, имеют как свои достоинства, так и недостатки. В краткой обзорной статье мы попробуем разобраться в их принципиальных отличиях. А также, что лучше при повседневной эксплуатации транспортного средства – гидрокомпенсатор или обычный механический толкатель. Причем чтобы проще было сравнивать будем рассматривать обе разновидности (обычную и гидравлическую) одной геометрической формы, а именно, в виде стаканчика (так называемой шляпкообразной).

Видео:Шлифованные толкатели и регулировка клапанов, последствия, альтернатива.Скачать

Тепловой зазор и принцип работы механического толкателя

Напомним вкратце, как работает газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя автомобиля. При вращении распредвала происходит его «наезд» (если быть точнее, то выступающей частью, которую называют кулачком) на поверхность толкателя, опирающегося на шток клапана. В этот момент происходит открытие последнего. Когда кулачок перестает «контактировать» с толкателем, возвратная пружина закрывает клапан. Казалось бы все просто. Но, по мере прогрева мотора все металлические элементы конструкции расширяются. Это известно всем еще из школьного курса физики. В двигателях, оборудованных обычными механическими толкателями, изначально для компенсации температурного расширения элементов предусмотрен определенный зазор. По мере прогрева он уменьшается, и мотор начинает уверенно выдавать все заявленные производителем характеристики. Если бы этого не было сделано, то в прогретом двигателе расширенные элементы ГРМ в лучшем случае испытывали бы повышенные нагрузки (что привело бы к их преждевременному износу), в худшем – их просто бы заклинило.

Видео:Толкатели клапанов и колодцы ВАЗ 2108.Устранение люфтаСкачать

Достоинства и недостатки механического толкателя

К несомненным достоинствам обычных толкателей стоит отнести:

Простоту конструкции, и, как следствие, невысокую стоимость.
«Нетребовательность» к качеству масла (нагар и отложения не влияют на их работу) и периодичности его замены (как правило, через каждые 15000 км пробега).

Самым главным недостатком простой и достаточно надежной конструкции механического толкателя является необходимость периодической ручной регулировки величины теплового зазора (такую процедуру у современных транспортных средств приходится производить не так уж часто – через каждые 80000÷100000 км пробега). Как это делают? Сначала производят замер величины зазора с помощью специальных щупов. Затем подбирают регулировочную шайбу (если она есть, как например, во многих двигателях семейства переднеприводных автомобилей ВАЗ) необходимой толщины. Но, не всегда это возможно сделать. У многих иномарок приходится менять толкатель на новый, так как регулировочная шайба в их конструкции просто не предусмотрена.

Читайте также: Стучать клапаны мотора в чем причина

Видео:Как испортить стаканчик толкатель клапана распредвал посадочное место выполняя регулировку зазораСкачать

Кратко об устройстве и принципе работы гидрокомпенсатора

По внешнему виду гидрокомпенсатор мало чем отличается от обычного механического толкателя. Не будем подробно расписывать внутреннее технологическое устройство «гидрика». Отметим только, что на его корпусе имеется специальная канавка и отверстие для подачи внутрь масла, а в самой головке блока цилиндров обустроены специальные каналы.

Принцип работы гидрокомпенсатора в кратком изложении:

При заглушенном двигателе давление масла отсутствует. А между распредвалом и «крышкой» гидрокомпенсатора имеется определенный зазор.
После запуска мотора масло под давлением заполняет внутренний объем корпуса. Гидрокомпенсатор поднимается вверх, и зазор автоматически «выбирается» (то есть, он отсутствует).
Заполненный несжимаемым маслом (именно такие сорта применяют в современных двигателях) гидрокомпенсатор приобретает достаточную «жесткость», чтобы без потерь передавать механическое усилие и открывать клапан (при «наезде» кулачка распредвала на верхнюю поверхность «гидрика»).
Далее выступающая часть распределительного вала перестает «контактировать» со «шляпкой» гидротолкателя. Клапан закрывается под действием возвратной пружины.

На заметку! При вращении распредвала отверстие в корпусе гидрокомпенсатора циклически проходит мимо масляного канала блока цилиндров. При этом происходит выравнивание давления смазывающей жидкости снаружи (то есть в самом двигателе) и внутри корпуса «гидрика». В результате происходит постоянный контакт поверхностей распредвала и толкателя.

Видео:шлифовка регулировочного толкателяСкачать

Плюсы и минусы толкателей с гидрокомпенсацией

Гидрокомпенсаторы обладают целым рядом неоспоримых достоинств (по сравнению со стандартными механическими толкателями):

После запуска двигателя тепловой зазор между распредвалом и поверхностью толкателя «выбирается» автоматически. То есть, полностью отпадает необходимость его регулировки ручным способом.
Максимальный прижим «шляпки» гидрокомпенсатора к поверхности распредвала осуществляется независимо от температуры двигателя. Это позволяет достичь стабильной «жизнедеятельности» мотора во всем рабочем диапазоне оборотов.
Более четкая работа клапанов приводит к ощутимой экономии топлива.
Сам двигатель работает значительно тише, по сравнению с аналогами, оборудованными механическими толкателями.
Долговечность. Как правило, гидрокомпенсаторы от проверенных временем производителей (при правильной эксплуатации транспортного средства) рассчитаны на весь «жизненный срок» самого двигателя.
Меньший износ всех деталей ГРМ.

Почему же не все автопроизводители спешат перейти к таким удобным в эксплуатации автоматическим приспособлениям регулировки зазора? Да потому, что как любые технические приспособления, они обладают рядом недостатков:

Сложность конструкции, как самого толкателя, так и головки блока цилиндров, в которой необходимо обустраивать специальные каналы и отверстия для подачи масла в корпус гидрокомпенсатора.
Это в свою очередь приводит к значительному удорожанию изделия (в разы по сравнению с механическим «оппонентом») и двигателя, и, как следствие, всего автомобиля в целом.
Возрастание эксплуатационных расходов. Для бесперебойной и долгосрочной эксплуатации необходимо применять только высококачественные сорта полусинтетических или синтетических масел. К тому же его замену лучше производить не реже чем каждые 10000 км. А при эксплуатации в мегаполисах (с постоянными простоями в пробках и «на светофорах») лучше сократить периодичность до 7000÷8000 км. Это предотвратит забивание каналов и отверстий подачи масла, как в головке блока, так и в корпусе самого гидрокомпенсатора.

Повышенные требования к производительности масляного насоса. Дополнительная мощность этого узла необходима для создания нужного давления для «закачки» масла внутрь корпуса гидрокомпенсаторов.
Не ремонтопригодность. При выходе из строя изделие подлежит замене на новое. Гидрокомпесаторы от некоторых производителей служат «верой и правдой» не более 100000÷150000 км пробега. Это вполне соизмеримо с частотой регулировки зазора механических толкателей. Однако заменить «гидрики» значительно дороже, чем выставить необходимые зазоры (особенно, если для этого можно применять регулировочные шайбы).

Видео:✅ Гидрокомпенсатор или толкатель. Почему не регулируют клапана?Скачать

В заключении

Количество приверженцев гидрокомпенсаторов приблизительно равно числу «упорных» почитателей обычных механических толкателей. Кто-то при тюнинге своего автомобиля меняет «механику» на «гидрики». Кто-то (с точностью до наоборот) устанавливает в мотор «стаканчики» с регулировочными шайбами (вместо штатных гидротолкателей). Наш совет: регулярно меняйте масло и проводите все предусмотренные производителем профилактические мероприятия, и ваш двигатель прослужит долго, независимо от того какой способ открытия клапанов (механический или гидравлический) применен инженерами при проектировании конкретного автомобиля.