Золотниковые клапаны в двс (2 видео)

По характеру движения золотников, перекрывающих (уплотняющих) впускные и выпускные окна (отверстия) цилиндров, различают механизмы с возвратно -поступательным и вращательным движением золотников.

Золотники, совершающие возвратно-поступательное движение, выполняются в виде одинарных или сдвоенных цилиндровых гильз, приводимых в действие от кривошипов или эксцентриков распределительного вала с помощью шатунов или иной шарнирной связи. Такие сложные и громоздкие устройства теперь не применяются.

Вращающиеся золотники выполняют цилиндрическими, плоскими и конусными. Вращательное движение им сообщается через шестерни от вала привода, кинематически связанного с коленчатым валом двигателя.

Примером газораспределения с вращающимся золотником может служить механизм двигателя Аспин (рис. 1). Золотник 3 конической формы устанавливается в головке цилиндров 4. Вращаясь, золотник в определенной последовательности открывает и закрывает впускное и выпускное окна, обеспечивая своевременный впуск в цилиндр 1 свежей горючей смеси и выпуск из него отработавших газов. Схемы, иллюстрирующие положение золотника в процессе осуществления рабочего цикла в цилиндре двигателя, показаны на том же рисунке: б — впуск свежей горючей смеси, в — сжатие рабочей смеси, г — сгорание и расширение, д — выпуск отработавших газов. Внутренняя поверхность золотника, находящаяся против днища поршня 2, и соединительный канал, используемый для впуска и выпуска рабочего тела, образуют поверхность камеры сгорания, поэтому оказывают значительное влияние на протекание рабочих процессов. В верхней части золотника, на его цилиндрической шейке, устанавливаются два уплотнительных кольца 5, предотвращающие прорыв газов через зазоры между поверхностями золотника и головкой цилиндра. Золотник центрируется в головке шариковым подшипником 7, а давление газов на золотник воспринимается роликовым подшипником 6.

Рис. 1 — Газораспределение с вращающимся конусным золотником двигателя Аспин:

а)общая компоновка; б)при впуске; в) сжатии; г) сгорании; д) выпуске

Механизмы с вращающимися золотниками обеспечивают хорошее наполнение цилиндров двигателя на любых скоростных режимах, но при этом возникают трудности в организации охлаждения, смазки и неудовлетворительно уплотняются цилиндры двигателя.

Кроме того, привод золотника усложняет конструкцию двигателя» и увеличивает его габариты. В связи с этим указанный тип механизма газораспределения не получил распространения на автомобильных двигателях.

Золотниковое газораспределение в несколько своеобразной форме широко применяется только в двигателях, работающих по двухтактному циклу (мотоциклетные и пусковые двигатели, небольшие стационарные и двигатели со свободно движущимися поршнями). Роль золотника выполняет в них поршень, который своими кромками открывает или закрывает выпускные, продувочные и впускные окна.

Схема мотоциклетного двигателя К-175, изображенная на Рис. 2, а, б, может служить примером использования принципа золотникового газораспределения при осуществлении двухтактного рабочего цикла. Горючая смесь через впускное окно 10 поступает в кривошипную камеру 1 под действием разрежения, которое создается движением поршня 7 к в.м.т. В результате воспламенения смеси от свечи зажигания 8, расширения газов и последующего перемещения поршня от в.м.т. к н.м.т., как только кромка его юбки перекроет впускное окно 10, начинается сжатие горючей смеси в кривошипной камере. Процесс сжатия продолжается до тех пор, пока кромка днища поршня 7 не откроет продувочное окно 6, через которое надпоршневая полость цилиндра соединена с кривошипной камерой. С этого момента горючая смесь под действием небольшого избыточного давления по перепускному каналу 5 начинает поступать в цилиндр двигателя и через выпускное окно 9 вытесняет из него отработавшие газы. Продувка и выпуск продолжаются до перекрытия поршнем окна 6, а затем и окна 9 при движении поршня в сторону в.м.т. Так осуществляется кривошипно-камерная продувка. Уплотнение камеры 1 в местах выхода вала 2 обеспечивают с помощью самоподжимных сальников 3, вмонтированных в крышки 4.

Рис. 2 — Схемы продувки двухтактных двигателей:

а) схема мотоциклетного двигателя с кривошипно-камерной продувкой; б) схема поперечно-контурной продувки; в) схема петлевой продувки; г) схема клапанно-щелевой прямоточной продувки

В двухтактных двигателях, поршни которых одновременно выполняют роль золотника, перекрывающего (уплотняющего) впускные и выпускные окна цилиндра, возможны две схемы организации потока газа в надпоршневой полости. Если поток движется от продувочного окна 6 (см. рис. 2, а, б) по контуру надпоршневой полости к выпускному окну 9, тоже расположенному в нижней зоне цилиндра, но с противоположной его стороны, то схема продувки называется поперечно-контурной. А в случаях, когда продувочные и выпускные окна расположены на одной стороне нижней зоны цилиндра одно над другим (см. рис. 2, в), поток входит в продувочное окно, лежащее ниже выпускного, описывает петлю по контуру надпоршневой полости и выходит частично вместе с отработавшими газами через выпускное окно. Такая схема контурной продувки называется петлевой.

Читайте также: Уплотнитель клапан вакуумного усилителя тормозов

При использовании контурных схем продувки некоторые зоны цилиндровой полости плохо очищаются от остаточных газов, а часть свежего заряда теряется (выносится) вместе с отработавшими газами, что заметно ухудшает экономичность карбюраторных двигателей и снижает их мощностные показатели. Однако рассмотренное газораспределение отличается исключительной простотой и часто используется в двигателях с относительно малым рабочим объемом.

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г

Содержание

Что такое золотниковые клапаны? Их типы, работа, конструкция и конструктивные особенности
Типы золотниковых клапанов
Золотниковый золотниковый клапан:
Поворотные золотниковые клапаны:
Работа золотникового клапана
Конструкция золотниковых клапанов
Рассмотрение конструкции золотниковых клапанов
Конфигурации золотниковых клапанов
Преимущества золотникового клапана
Недостатки золотникового клапана
Вращающийся золотник на впуске.
Сергей Королёв
🎦 Видео

Видео:Перевод RealPars 29 - Что такое золотниковый клапан?Скачать

Что такое золотниковые клапаны? Их типы, работа, конструкция и конструктивные особенности

Золотниковый клапан является частью гидравлической системы, которая контролирует / регулирует поток жидкости в системе. Клапан состоит из цилиндрических золотников, которые вращаются или скользят, позволяя или останавливая поток. Золотниковые клапаны сконструированы таким образом, что утечка в золотнике мала по сравнению с расходом гидравлической системы. Золотники — это, по сути, компонент клапана, на поверхности которого установлены уплотнения. При активации золотниковые смещения заставляют уплотнения перемещаться по каналу, открывая отверстия для обеспечения потока.

Для перемещения потока по контуру труб золотниковые клапаны перемещаются вперед и назад. Золотниковый клапан состоит из двух основных компонентов: цилиндрического цилиндра, в котором скользит золотник или плунжер. Сальники обеспечивают блокировку портов. Это также можно сделать с помощью секции катушки полного диаметра, при этом промежуточные секции талии обеспечивают соединение порта через ствол. Это помогает при переключении в нескольких направлениях и в нескольких положениях.

Золотниковые клапаны — простые и недорогие устройства. Для обеспечения надлежащего уплотнения канала ствола и катушки требуется надлежащая обработка поверхности. Кроме того, для обеспечения минимального практического зазора необходим большой допуск. Золотниковые клапаны с мокрым ротором обычно требуют притертой посадки между золотником и корпусом.

Видео:ЗОЛОТНИКОВЫЙ И ЛЕПЕСТКОВЫЙ КЛАПАН НА 2 ТАКТНЫЙ МОТОРСкачать

Типы золотниковых клапанов

Золотниковые клапаны можно разделить на два типа. Они есть:

Золотниковый золотниковый клапан:

Золотниковые золотниковые клапаны вместе со своими пазами и канавками имеют в поперечном сечении цилиндрическую форму. Золотниковые клапаны Thay являются наиболее популярными и широко используемыми в отрасли. Золотник в золотниковом клапане имеет канавки и скользит внутри втулки и выходит из нее. Это действие поочередно блокирует и открывает отверстия для впуска и выпуска жидкости. Золотниковые золотниковые клапаны находят применение в пневматических и гидравлических системах подачи жидкости для управления потоком и его направлением. Существуют различные режимы работы скользящих золотников. Это:

Ручная операция,
Механическое срабатывание,
Электротехнические средства.
Пневматический режим или
Гидравлическое или пилотное управление,

Поворотные золотниковые клапаны:

Поворотно-золотниковые клапаны имеют сферические площадки и канавки в виде отверстий. Он состоит из неподвижной трубчатой втулки, внутри которой вращается сердечник. Поворотные золотниковые клапаны работают аналогично вращающейся двери, при этом каждый изгиб сердечника функционирует как портал для гидравлической жидкости, чтобы выходить и входить в клапан.

Поворотные золотниковые клапаны, широко используемые в машиностроении, получили свое название из-за вращательного движения золотника, открывающего или закрывающего проход для жидкости. Обычно они управляются вручную и используются в системах низкого давления с небольшими расходами.

Видео:Золотниковый впуск Ваз "Золотник"Скачать

Работа золотникового клапана

Золотниковые клапаны работают с использованием масла или воздуха в качестве источника энергии. Золотниковый клапан имеет цилиндр внутри герметичного внешнего корпуса. Несколько камер просверливаются в корпусе от одной стороны до другой для образования портов. Катушка перемещается в герметичном футляре. Это движение обеспечивает открытие и закрытие этих портов в зависимости от положения катушки. Золотниковым клапаном можно управлять с помощью кнопки, рычага или соленоида.

Золотниковые клапаны обозначаются числами 3/2, 4/2, 5/2 или 5/3 и т. Д. Здесь первое число указывает количество отверстий, а второе число указывает положение золотника. Золотниковые клапаны изготавливаются в широком диапазоне конфигураций.

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

Конструкция золотниковых клапанов

Цилиндрический вал, известный как золотник, скользит в обработанное отверстие в корпусе клапана. Корпус имеет впускные и выпускные отверстия, которые соединяют клапан с гидравлической системой. Канал корпуса разделен площадками золотника на ряд отдельных камер. Порты корпуса клапана ведут в эти камеры, и положение золотника определяет характер взаимосвязи между портами.

Читайте также: Схема электропроводки ваз 2111 инжектор 16 клапанов с описанием

Видео:Гидрокомпенсатор - строение и принцип работы в 3D анимацииСкачать

Рассмотрение конструкции золотниковых клапанов

Поскольку золотниковые клапаны работают по принципу скольжения, конструкция этих клапанов должна соответствовать основам золотниковых клапанов. Некоторые из этих требований к конструкции, которые необходимо контролировать на этапе рабочего проектирования золотниковых клапанов, включают:

Порты должны быть сбалансированы по давлению, чтобы на золотник не возникало результирующей силы осевого давления.
По диаметру клапана имеют подходящую жесткость.
Корпус клапана или втулка должны быть достаточно жесткими.
Для уменьшения сил трения следует выбирать подходящий материал для скользящих / трущихся деталей.
Чтобы избежать неуравновешенных радиальных сил, кольцевой поток должен быть симметричным.
Силы, возникающие из-за изменений количества движения жидкости, должны быть минимизированы.

Видео:Редукционный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Конфигурации золотниковых клапанов

В мобильных гидравлических системах широко используются золотниковые клапаны. Основная причина заключается в том, что золотниковые клапаны могут легко регулироваться в двух, трех или более положениях для направления жидкости между различными комбинациями входных и выходных отверстий. Что касается их состояний направления потока, обычно используются четыре конфигурации нейтрального положения.

Открытый центр
Закрытый центр
Тандем центр
Центр поплавка

Видео:Как делают клапаны для автомобильных двигателейСкачать

Преимущества золотникового клапана

Золотниковые клапаны обладают следующими преимуществами:

Золотниковые клапаны можно использовать как селекторные клапаны, так как они имеют возможность выбора высокого и низкого давления вакуума.
Золотниковые клапаны могут использоваться для блокировки давления ниже по потоку.
Давление, поступающее в клапан из любого порта, не влияет на движение золотника.
Для приведения в действие требуется меньшее усилие, поскольку на них не действует давление.
Жидкость, поступающая в клапан из любого рабочего порта, не влияет на движение золотника.

Видео:383) выпускные и впускные клапана ДВС-причины поломки.Скачать

Недостатки золотникового клапана

Основными недостатками золотникового клапана являются:

Во время срабатывания все порты мгновенно открываются для потока, когда катушка перемещается.
Из-за меньшей площади внутренней поверхности скорость потока ниже.
Срок службы продукта снижается, поскольку уплотнения, установленные на бассейнах, подвергаются износу при прохождении через отверстие клапана.
Поскольку золотниковые клапаны обычно имеют скользящую посадку «металл по металлу», некоторые жидкости могут обходить эти уплотнения.

Видео:Редукционный клапан.Скачать

Вращающийся золотник на впуске.

Сергей Королёв

Я люблю строить самолеты!

С давних-давних пор раздумываю над системой ГРМ, обеспечивающей максимальное наполнение цилиндров. В большинстве случаев конструкции таких систем — сложные и высокоточные, мне же хотелось простую, доступную вплоть до любительского изготовления. В итоге появилась простая конструкция, настолько простая, что давно известна. Но почему-то почти не применяется. Вот я и думаю — а может всё же стоит применить?
Конструкция разрабатывалась для четырёхтактного ДВС, продвигаясь, так сказать, в направлении от сложного к простому. В итоге она оказалась больше подходящей к двухтактному двигателю. И давно применяется на них.А потому «рассказ» начну с конца, если можно так выразиться.
1. Классическая система газораспределения поршнем для простых 2-х тактных двигателей с симметричными фазами газораспределения (см. рис.1). Недостатки: — небольшой эффективный (по крутящему моменту и удельному расходу топлива) диапазон работы двигателя. Он связан со значительной зависимостью наполнения цилиндра топливной смесью от оборотов двигателя: хорошее наполнение имеется в небольшой зоне оборотов (приблизительно в зоне максимального крутящего момента), вне этой зоны наполнение падает, и чем дальше от зоны, тем сильнее падает (см. рис.1.3). Связь наполнения цилиндров с фазами газораспределения такова: чем шире фазы газораспределения (сумма углов открытия и закрытия впускных окон), тем на больших оборотах достигается наилучшее наполнение и Мкр. В связи с этим существует разделение: 1 — тихоходные моторы с небольшими фазами: у них первоочередное требование к высокой «тяге» в зоне низких-средних оборотов; 2 — быстроходные с большими фазами: для получения максимально возможной мощности за счёт максимально возможных оборотов; 3 — так называемые универсальные «среднеходные» со «средними» фазами — как компромисс между первыми и вторыми: «достаточный момент» в сочетании с «достаточной мощностью».
2. Система газораспределения с симметричными фазами (см. рис.2). В качестве примера возьмём многоизвестный велодвигатель Д-4 (5;. 8), он же «Дешка», он же «газулька», с оригинальной системой газораспределения — с помощью цилиндрического вращающегося золотника (рис.2). Конструктивно он оригинален тем, что золотник одновременно является элементом коленвала (цапфой). Данная схема позволяет получить так называемые несимметричные фазы газораспределения, что для данного двигателя (без КПП) является насущной необходимостью, т.к. позволяет получить хорошую тягу на «низах» и приемлемую мощность на «верхах». Однако, как любая система с фиксированными фазами газораспределения, данная также имеет удовлетворительные характеристики (Мкр., низкий удельный расход, . ) в «типовом» небольшом диапазоне оборотов, что связано с плохим наполнением цилиндра топливо-воздушной смесью вне «хорошего» диапазона. Однако несложная доработка устройства позволит улучшить наполнение. Нужно только для каждого режима найти фазы газораспределения с максимальным наполнением цилиндра и ввести устройство для изменения этих фаз в зависимости от оборотов (и нагрузки). Устройство может быть как с ручным, так и с автоматическим управлением (что, разумеется, предпочтительнее).
Теперь по конкретной (принципиально) конструкции. В конструкцию типа Д-4. ввести автоматическое устройство практически не реально: и места нет, и — главное — требуемые мизерные зазоры не обеспечить. Остаётся вынести устройство отдельным узлом, в котором и автоматическое устройство не трудно разместить.
Что в итоге получаем.
На малых оборотах должны быть фазы, при которых впуск заканчивается близко к НМТ — как на тихоходных двигателях; при больших оборотах впуск заканчивается значительно позже НМТ (как на быстроходных), во всех случаях имеем высокий, а точнее — максимально возможный коэффициент наполнения (Кнап.). В «переводе» на Д-4. получаем ещё большую тягу на «низах» — вплоть до оборотов холостого хода, и увеличенную мощность на «верхах»; такой двигатель однозначно подойдёт как идеальная «газулька» для мопедов/мотовелосипедов. Кстати, улучшение конструкции применительно к «Дешке» будет и вот ещё в чём: вход воздуха в отверстие золотника в Д-4 имеет плохую аэродинамику (рис.2.4), в предлагаемой конструкции — гораздо лучше (рис.2.5).
3. Второй вариант конструкции для двухтактника (рис.3): оставить распределение поршнем и добавить распределение цилиндрическим золотником. Это чем-то напоминает использование обратного клапана на впуске (обычно пластинчатого, или — как чаще его называют — лепесткового), без его недостатков вроде увеличенного сопротивления движению воздушного потока. Фазы распределения поршнем, как и при лепестковом клапане, необходимо увеличить, фазы распределения золотником подбираются по максимальному наполнению.
Данная конструкция наиболее подходящая как для доработки существующих моделей (минимум переделок в самом двигателе: добавить отдельно изготовленный блок с золотником и привод золотника от коленвала (зубчатым ремнём, скорее всего)), так и для нового проектирования.
4. Другой вариант конструкции для двухтактника (рис.4): исключить распределение поршнем и использовать только распределение цилиндрическим золотником. Золотник при этом должен иметь минимальные зазоры, исключающие прорыв воздуха обратно во впускной канал. Гидравлические (в смысле — аэродинамические) потери здесь будут меньше за счёт исключения окна, перекрываемого поршнем.
5. Для 4-тактных двс подходит вариант по рис.3, т.е. регулируемый по фазам г/распределения золотник дополняет нерегулируемый клапанный механизм, у которого, в отличии от «стандартного», также увеличены фазы г/распределения. Получаем гарантированное значительное повышение наполнения на «низах» и незначительное повышение наполнения на «верхах». Как конкретно будет получаться — сложно сказать, всё зависит от дополнительных потерь в каналах золотника.
Также данная схема позволяет, как кто-то уже упоминал, использовать цикл Аткинсона (точнее, цикл Миллера), при котором на небольших/средних нагрузках фазы г/распределения золотника будут такими, что часть смеси уйдёт из цилиндра обратно, т.е. двигатель будет работать в более экономичном режиме.
6. Настройка двигателя в плане подбора фаз и размеров впускного тракта, думается, будет полегче, т.к. имеется появляется регулируемый элемент.
7. Основной недостаток: чем больше цилиндров в двигателе, тем сложнее сделать золотник с приемлемым по сопротивлению трактом. Потому наиболее подходящие конструкции — 1-но — 2-х цилиндровые, наиболее удачная — оппозитный 2-х цилиндровый 2-х тактный, у которого один золотник работает на впуск в общую кривошипную камеру (по схеме на рис.3).
7. Применима ли такая конструкция для авиадвигателей? Думаю, для 4-х тактных — не очень. Регулируемый золотник прежде всего увеличивает эффективный диапазон оборотов в нижней, так сказать, части, а эти двигатели работают больше в «середине» и на «верхах». Для 2-х тактных возможности больше.
8. Вместо вращающегося золотника можно использовать качающийся. Привод для него сделать сложнее, но проще получается конструкция для многоцилиндровых рядных двигателей.

Читайте также: Клапан обратный поворотный гранлок зоп

Для чего пишу: хотелось бы проверить данную конструкцию в деле.