Stale te są wprawdzie znacznie droższe, ale wyróżniają się znaczną odpornością na korozję i dużą wytrzymałością w wysokich temperaturach. Szczególnie korzystna pod tym względem jest opatentowana w ostatnich latach w USA stał 21-HN o wyjątkowo małej zawartości krzemu oraz dużej zawartości azotu, wynoszącej 0,384-0,5%. Warunki stawiane materiałom talerzyka i trzonka zaworu wylotowego są różne i dlatego często talerzyk i trzonek zaworu wykonuje się z odmiennych materiałów, łącząc je później przez spawanie elektryczne. Na przykład w dwusuwowych silnikach z zapłonem samoczynnym JAZ-204 trzonki zaworów są wykonane ze stali 40 HN, a talerzyki ze stali EJa-2 (wg GOST). W czterosuwach VOLVO TD 96C zastosowano stelitowane talerzyki ze stali SAE 2112 i trzonki (z chromowanym zakończeniem) ze stali SAE 3140. Ostatnio wprowadza się talerzyki ze stali 21-4N (o zawartości Si zwiększonej do 1%) spawane ze stalą chromowo-krzemową. Konstrukcja zaworów – w zaworach wzniosowych można wyróżnić dwie zasadnicze części: talerzyk (grzybek) uszczelniający oraz trzonek prowadzący, połączony łagodną krzywizną z talerzykiem.
Archiwum dla ‘silnik’ kategoria
Dwusuwy i czterosuwy
10-24-2009Zawory
10-24-2009Zawory dolotowe wykonuje się najczęściej ze stali chromowych (np. 40H i niemiecka 41Cr4) lub chromowo-niklowych (np. 40HN lub 65HN oraz amerykańska 3140). W razie występowania wysokich temperatur pracy są stosowane również stale przeznaczone w zasadzie na zawory wylotowe, jak: Silchrome Nol, XB a nawet niekiedy XCR. Dotyczy to przede wszystkim silników doładowanych, w których zaobserwowano w ostatnich latach intensywne zużycie zaworów dolotowych i ich gniazd, szczególnie przy dużym stopniu doładowania. Zawory wylotowe wykonuje przede wszystkim się ze stali żaroodpornych, najczęściej chromowo-krzemowych. Najbardziej rozpowszechnione — zwłaszcza w silnikach samochodowych — są stale zawierające 8 – 12%Cr i 44-2%Si (np. X45 Cr Si w Niemczech lub Silchrome No 1 w Anglii) oraz stal XB. Na zawory wylotowe silników szybkoobrotowych silnie obciążonych cieplnie oraz większości silników dużej mocy są oczywiście powszechnie stosowane stale austenityczne zawierające do 21% Cr oraz do 15% Ni – jest to swojego rodzaju norma.
Siły tarcia
10-24-2009W większości silników odchylenia od tego założenia nie są duże i dlatego z dostateczną praktycznie dokładnością można stosować podane poprzednio wzory. Omówione siły dla ustalonej różnicy ciśnień Ap w MPa oblicza się z wzoru: gdzie: dz — zewnętrzna średnica talerzyka w m. W przypadku znacznych odchyleń od prostopadłości, np. w razie spotykanego niekiedy dużego pochylenia laski popychacza, trzeba posługiwać się bardziej skomplikowanymi, lecz dokładniejszymi wzorami, które można znaleźć w literaturze. Trudne do ujęcia liczbowego siły tarcia uwzględnia się w razie potrzeby (np. w trakcie obliczania sprężyny zaworowej) procentowym dodatkiem do obliczonej siły bezwładności. Siły sprężyn są proporcjonalne do ich ugięcia. Dla danej sprężyny jej siłę charakteryzuje tzw. stała sprężyny C określona wielkością siły P potrzebnej do ugięcia sprężyny o / = 1 mm (w N/mm). Teoretycznie charakterystykę najczęściej spotykanej w silnikach spalinowych sprężyny śrubowej w układzie współrzędnych P—f przedstawia linia prosta.
Siły w mechanizmie rozrządu
10-24-2009Wybór optymalnego zarysu krzywek ułatwiają obliczenia wykonywane za pomocą elektronicznych maszyn cyfrowych. W czterosuwowych silnikach z zapłonem samoczynnym doładowanych turbosprężarkami są wymagane duże kąty pokrycia zaworów. Praktyczną realizację tego utrudnia położenie tłoka w pobliżu GMP, a często oczywiście nie wystarcza nawet wykonanie w denku tłoka odpowiednich wnęk”. W takich przypadkach jest celowe stosowanie krzywek o podwójnym zarysie. Pozwala to na utrzymanie dużego kąta apoft przy niewielkim zagłębianiu się zaworów we wnękach denka tłoka. Siły występujące w mechanizmie rozrządu powstają przede wszystkim wskutek oddziaływania: różnicy ciśnień, bezwładności ruchomych elementów rozrządu i oporów tarcia oraz działania sprężyny. Siły ciśnienia gazów. Podczas dolotu na zamknięty zawór wylotowy działa siła wynikająca z różnicy ciśnień panujących w kanale wylotowym i w cylindrze Apd = = 0,044-0,08 MPa; wartości mniejsze dotyczą silników z zapłonem samoczynnym, większe — silników gaźnikowych.
Pewne przypadki
10-24-2009W trakcie obliczania wzniosu, prędkości i przyspieszeń dla omawianych krzywek można posługiwać się wzorami podanymi na rysunku w książce Niewiarowskiego dla odpowiedniego zarysu. W niektórych silnikach (np. w silnikach widlastych z uwagi na bliskość popychaczy) względy konstrukcyjne uniemożliwiają stosowanie płaskich popychaczy o wymaganej średnicy stopy. W takich przypadkach stosowane krzywki o zarysie utworzonym nie z dwóch, lecz z trzech łuków tak dobranych, aby po pierwszym (pomijając przejście od koła luzów) okresie dużych przyspieszeń następował okres mniej więcej stałej prędkości popychacza, a następnie, jak w przypadkach poprzednich, okres przyspieszeń ujemnych. Tego rodzaju krzywka pozwala zastosować popychacz o mniejszej średnicy stopy, jednak wymaga silniejszych sprężyn zaworowych oraz stwarza nieco gorsze warunki przepływu. Każdy uskok krzywej przyspieszeń powoduje uderzenie i wzrost odkształceń sprężystych w układzie rozrządu powyżej obliczonych na podstawie sił bezwładności.
Specjalne odmiany krzywek
10-24-2009Rysunek wykonawczy krzywki jest więc przewymiarowany. W celu ułatwienia kontroli na rysunku zamieszcza się zestawienie wzniosów z określeniem rodzaju i wymiarów popychacza w części współpracującej z krzywką. Jak już wspomniano, na rysunku wykonawczym podaje się wymiary liniowe zarysu po zaokrągleniu z dokładnością do 0,01 mm, a wartości kątów z dokładnością do 5. W silnikach wolno- i średnioobrctowych w których nie występują tak duże przyspieszenia jak w układach rozrządu silników szybkoobrotowych, są stosowane krzywki umożliwiające szybkie otwarcie i zamknięcie zaworu. Dzięki temu pełne otwarcie zaworu może być utrzymane przez pewien skończony okres czasu (większy czasoprzekrój dla określonego kąta otwarcia zaworu 2y). Zarys takiej krzywki stanowi najczęściej ewolucję zarysu stycznego lub wypukłego, uzyskaną przez dodanie dodatkowego łuku górnego wykreślonego promieniem R0 ze środka koła podstawowego krzywki. Na rysunku w książce Niewiarowskiego pokazano zarys tego rodzaju krzywki oraz odpowiadający jej wykres kinematyczny.
