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.
Zawory
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »Zawory 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.
Korozyjne działanie gazów
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »Korozyjne działanie gazów jest wynikiem wysokiej temperatury i zawartości w spalinach rozmaitych związków chemicznych atakujących metale. Główna część ciepła odpływa oczywiście od talerzyka zaworu do gniazda. Dodatek czteroetylku ołowiu dodatkowo wzmaga działanie korozyjne spalin. Działanie sił ciśnienia gazów jest przede wszystkim spotęgowane tym, że w chwili zamykania zaworu talerzyk zawsze uderza o gniazdo, czego trudno jest uniknąć mimo starannej konstrukcji, dokładnej obróbki i regulacji mechanizmu zaworowego. Materiał zaworu powinien zachowywać dostateczne właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach oraz odznaczać się dobrą przewodnością cieplną i dużą odpornością na korozję. W celu uniknięcia powstawania na talerzyku zaworu rys hartowniczych, temperatura hartowania metalu, z którego ma być wykonany zawór, a zwłaszcza talerzyk, powinna być wyższa od temperatur, do których rozgrzewa się zawór podczas pracy silnika. Materiał trzonka zaworu powinien odznaczać się dużą odpornością na zużycie.
Zawór dolotowy
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »Zawór dolotowy styka się ze spalinami tylko jedną stroną talerzyka, a w okresie ładowania chłodny stosunkowo czynnik dopływający omywa go z różnych stron i chłodzi skutecznie, dzięki czemu temperatury pracy zaworu dolotowego są umiarkowane, na przykład w silnikach szybkoobrotowych zawierają się w granicach 300 – 400°C. Zawór wylotowy pracuje w szczególnie trudnych warunkach, ponieważ nagrzewa się nie tylko w okresie spalania, lecz także podczas wylotu, gdy spaliny omywają dokoła talerzyk. Ciepło odpływa od zaworu kilkoma drogami: do gniazda zaworu w okresach, gdy zawór jest zamknięty, do prowadnicy oraz przez promieniowanie i konwekcję do omywającego go czynnika w okresie, gdy jego temperatura jest niższa niż zaworu. Duże znaczenie ma tu prędkość obrotowa silnika — im jest ona większa, tym krótszy jest okres zetknięcia zaworu z gniazdem i tym mniej ciepła zdąży odpłynąć. Dlatego w silnikach szybkoobrotowych temperatury zaworu wylotowego sięgają 600 – 700°C, a w bardzo wysilonych silnikach dochodzą nawet do 800°C.
Siły wypadkowe.
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »W rzeczywistości odcinki początkowe i końcowe mogą nieco odbiegać od linii prostej. W praktyce odchylenia te najczęściej pomija się podczas obliczeń. Podczas pracy rozrządu opisane siły cyklicznie zmieniają się, przy czym w pewnych okresach siły te dodają się do siebie powodując znaczne obciążenie elementów rozrządu, w innych zaś — częściowo się równoważą. Jako przykład na rysunku w książce Niewiarowskiego przedstawiono przebieg zmian sił składowych oraz siły wypadkowej działającej na krzywkę dla bardziej z reguły obciążonego zaworu wylotowego, przyjmując dla uproszczenia stałość sił tarcia w całym okresie otwierania i podobnie zamykania zaworu. Zadaniem zaworów jest odsłanianie na określony czas wlotów do kanałów dolotowych i wylotowych, a przez to umożliwianie napełnienia cylindra świeżym ładunkiem i opróżnianie cylindra ze spalin. Warunki pracy zaworów, zwłaszcza wylotowych, są wyjątkowo trudne ze względu na działanie spalin, czyli wysoką temperaturę, korozyjne działanie gazów i duże naprężenia.
Siły tarcia
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »W 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.
Dźwignia zaworowa
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »W celu wyznaczenia m dźwignię zaworową dzieli się na szereg wycinków łukami zakreślonymi z jej osi obrotu, oblicza sumę iloczynów mas poszczególnych wycinków mx przez kwadraty ich odległości od osi obrotu r(c = 1, 2, 3, …) i wreszcie dzieli przez kwadrat ramienia ap, na który przeprowadza się redukcję. Do obliczenia sprężyny zaworowej jest potrzebna znajomość sił bezwładności zredukowanych na oś zaworu, którą można wyznaczyć jako iloczyn przyspieszenia zaworu oraz łącznej masy elementów ruchomych rozrządu zredukowanej na oś zaworu. W podanych wzorach uwzględniono jedynie połowę masy sprężyny, ponieważ jeden jej koniec pozostaje nieruchomy, a drugi — wykonuje pełen skok zaworu wraz z zamkiem. Wzory te w przypadku mniej złożonych układów rozrządu ulegną od-wiedniemu uproszczeniu; np. w silnikach dolnozaworowych, w których popychacz współpracuje bezpośrednio z zaworem. Należy zaznaczyć, że zamieszczone wzory dla układów górnozaworowych dają dokładne wyniki tylko w razie zachowania prostopadłości ramion dźwigni zaworowej do osi laski popychacza i zaworu.
Sprężyna zaworowa
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »Jeżeli sprężyna zaworowa jest zbyt słaba, to siła ta może spowodować otwarcie zaworu wylotowego. W chwili otwarcia zaworu wylotowego działa na niego różnica ciśnień Apw = 0,25 – 0,5 MPa, przy czym do wyznaczenia jej wartości można wykorzystać uwagi dotyczące ciśnienia końca rozprężania pb podane w pracy Niewiarowskiego. Siła ta zwiększa dodatkowo naprężenia w elementach układu rozrządu. W okresie największego zbliżenia tłoka krzywka unosi zawór tylko częściowo, a po oddaleniu się tłoka zawór osiąga pełny wznios. W okresie spalania na oba zawory działa szczytowe ciśnienie gazów pmdX powodujące powstawanie w talerzykach naprężeń gnących. Siły bezwładności oblicza się mnożąc masę elementów ruchomych rozrządu przez przyspieszenie nadawane im przez krzywkę. Do obliczenia siły bezwładności działającej po stronie popychacza przyjmuje się przyspieszenie b, wyznaczone według odpowiedniego dla danego układu wzoru z rysunku w książce Niewiarowskiego, oraz masę m równą dla typowego układu górnozaworowego.
Siły w mechanizmie rozrządu
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »Wybór 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.
Uniknięcie zakłóceń
10-24-2009 - autor: admin Brak komentarzy »Dążenie do uniknięcia zakłóceń w działaniu układu rozrządu w silnikach o dużej prędkości obrotowej doprowadziło do opracowania wielu odmian krzywek bez-uderzeniowych. Wykres kinematyczny jednego z rozwiązań takich krzywek przedstawia rysunek w książce Niewiarowskiego; krzywka ta składa się (łącznie z zarysem przejścia) z trzech odcinków sinusoidalnych i jednego odcinka w postaci paraboli czwartego stopnia. Podobnie są rozwiązane krzywki silnika VW 122/1960. Badania osyclo-graficzne rozrządu tego silnika potwierdziły całkowitą zgodność rzeczywistego przebiegu wzniosu z odpowiednim przebiegiem teoretycznym. We współczesnych silnikach spalinowych krzywki o zarysie utworzonym z typowych krzywych geometrycznych są stosowane coraz rzadziej. Duże prędkości obrotowe powodują bowiem znaczne obciążenie dynamiczne elementów rozrządu i hałaśliwą pracę mechanizmu napędu zaworów. W celu opanowania tych niekrzystnych zjawisk stosuje się różne rodzaje krzywek bezuderzeniowyćh o starannie dobranych profilach zapewniających łagodny przebieg zmian przyspieszeń oraz szybkie otwarcie zaworów.
