Клапаны

подвергаются воздействию высоких динамических нагрузок и температур. Температура головки впускного клапана при самых напряженных режимах работы достигает 300…420 ⁰С. Для их изготовления применяют стали, легированные хромом, кремнием, никелем, молибденом 38ХС, 40ХН, 50ХН, 40ХН2МА, 40Х9С2, 40Х10С2М. Средняя температура головки выпускных клапанов в двигателях с искровым зажиганием может достигать 800…850 ⁰С (500…600 ⁰С). В связи с этим выпускные клапаны выполняют из жаропрочных коррозионно-стойких высоколегированных сталей и сплавов 30Х13Н7С2, 45Х14Н14В2М, 45Х22Н4М3, 55Х20Г9АН4. Для повышения долговечности и износостойкости на рабочую поверхность головки клапана и торец стержня наносят сплавы ЭП869 (стеллит), Х20Н80 (нихром). Форма и размеры клапанов влияют на рабочий процесс двигателя.

В зависимости от формы головки клапаны подразделяют на плоские, выпуклые и тюльпанообразные (рис. 13). Плоский (тарельчатый) наиболее прост в изготовлении, вследствие чего получил преимущественное применение.

Выпуклая форма характерна для выпускных клапанов, т.к. при этом улучшается обтекание клапана со стороны цилиндра при выпуске отработавших газов, однако увеличивается масса клапана. С вогнутой или тюльпанообразной формой головки выполняют впускные клапаны с целью уменьшения их массы. Головки впускных клапанов, как правило, выполняют большего диаметра с плавным переходом от головки клапана к стержню, чтобы, уменьшив аэродинамическое сопротивление потоку свежей смеси на впуске, улучшить наполнение цилиндра.

Важным вопросом при разработке конструкции клапанов (особенно выпускных) является отвод теплоты и поддержание нормального их теплового состояния. Основная часть теплоты от клапана отводится через седло и чтобы обеспечить надежный контакт седла и головки клапана, в ряде конструкций ГРМ предусмотрена возможность поворота клапана при работе. Для этой цели иногда применяют специальный механизм поворачивания клапана (двигатели ЗИЛ), либо в конструкции крепления клапана к его тарелке применяют дополнительную коническую втулку 4 (рис. 14). За счет малого момента трения в зоне контакта втулки 4 с тарелкой 3, при вибрации во время работы клапан может поворачиваться в направляющей втулке, что обеспечивает очистку головки клапана и его седла от нагара. Для улучшения отвода теплоты от головки клапана к стержню и далее через направляющую втулку головке блока цилиндров, выпускные клапана делают пустотелыми (рис. 13г) и на 50…60 % заполняют натрием (t_пл= 98 ⁰С) или его солями.