Изготовление направляющих втулок клапанов

Лада 2103 «Рыжик» › Бортжурнал › Двигатель. Часть 4. Направляющие клапанов и расточка ГБЦ

В предыдущей части мы подготовили ГБЦ нашего «Рыжика» к мех.обработке.
Но сперва нужно кое-что прояснить. Дело в том, что у нас нет шаровых фрез для расточки каналов. Также нет инструментов для качественной прирезки сёдел. Нет даже развёртки для направляющих.
Ради разового ремонта покупать эти дорогие инструменты не было смысла, поэтому для выполнения этих работ пришлось прибегнуть к помощи мастеров.
С расточкой каналов нам помог Юрий «Интервент». Расточил впуск на 33 мм, выпуск на 30 мм (седло 28 мм):

Также он расточил впускной коллектор с прокладкой и подогнал их под каналы ГБЦ. Впрочем, об этом мы ещё расскажем отдельно.

Прежде чем отдать ГБЦ на последующую шлифовку и прирезку, нужно вначале решить вопрос с направляющими втулками клапанов (2101-1007033). Ведь для прирезки сёдел нужны уже запрессованные направляющие, и чтобы не возить ГБЦ дважды, лучше сразу о них побеспокоиться.
Чтобы выбрать втулки, давайте вначале определимся с их материалом:
1) Чугун — готовые стоковые направляющие от 2101 или вариант с 2108 — производства SM, AMP, АвтоВАЗ.
2) Латунь — готовые направляющие производства АвтоВАЗ
3) Металлокерамика — взять готовые втулки от ЗМЗ или иномарок и переточить под вазовскую;
4) Бронза — купить готовые «кооперативные» втулки (amag и т.п.) или выточить на заказ из своей бронзы.

Нетрудно догадаться, что варианты с бронзой и металлокерамикой — самые интересные. Причём, бронза не уступает металлокерамике. Вот цитата из статьи Александра Хрулёва, автора известной книги «Ремонт двигателей зарубежных автомобилей»:
«…изготовленные из бронзы направляющие можно без каких-либо негативных последствий устанавливать взамен металлокерамических, которые широко применяются на двигателях американского и японского производства. По крайней мере, после пробега в 80—100 тыс. км никаких проблем с отремонтированными таким образом моторами не отмечалось.«

Решено — ставим бронзовые направляющие! Где же их взять?
Покупка готовых втулок — дело опасное. Нет гарантии, что производитель не использовал более дешёвый материал (особенно это касается втулок из дорогих бронз).
Да и при изготовлении своих втулок всегда можно чётко соблюсти размер под конкретную ГБЦ и конкретные клапана. Да и форму можно им придать получше.
Поэтому мы выбрали наиболее безопасный вариант — сами купили бронзу и отдали её проверенному токарю.
Какую бронзу выбрать? Давайте прикинем по имеющейся оценочной информации:
1) БрОС, БрОЦС — оловянные бронзы. Дешёвые и мягкие. Использовать можно, но не очень желательно. Разве что БрОЦС5-5-5 можно поставить на впуск.
2) БрАЖ-9-4 — алюминиевая бронза. Распространённый рабочий вариант. Средняя цена, приемлемые свойства.
3) БрБ2 — бериллиевая бронза. Пожалуй, самый лучший вариант, но и самый дорогой. У нас не спорт-мотор, поэтому Брб2 для нас всё же чересчур.
4) БрКМЦ3-1 — кремнисто-марганцевая бронза. Некоторые считают её лучшей альтернативой бериллиевой бронзе.
Мы остановили свой выбор на БрКМЦ3-1. По этому поводу опять цитируем Хрулёва:
«…Помимо БрБ2 для направляющих втулок можно использовать существенно более дешевую и доступную бронзу БрКМЦ. Это также проверенный и хорошо зарекомендовавший себя вариант. Кстати, этот сплав был специально разработан у нас в отечестве именно для подобных целей. Обе эти бронзы можно применять для втулок и впускных, и выпускных клапанов, которые, как известно, работают в разных температурных режимах и условиях смазки. Явных ограничений по ресурсу изготовленных из них деталей не наблюдалось.«

Теперь осталось найти в продаже круглый прут из нужного вида бронзы. Диаметр взяли 20 мм, что позволяет выточить направляющие сразу со стопорными кольцами. Длина прута — 495 мм (т.е. полметра).

Купили мы вот такой бронзовый пруток:

Изготовление бронзовых направляющих втулок и седла клапанов

Мы используем высококачественный специализированный материал, который отлично зарекомендовал себя на стандартных и высокофорсированных двигателях. Работаем с надежным поставщиком уже более 4х лет.

При выборе материалов крупный производитель руководствуется экономическими соображениями, при этом используется недорогой материал, который обеспечит приемлемый уровень надежности и прочности. Седла клапанов, как правило изготавливаются из серого чугуна. Серый чугун, несмотря на свои не плохие износостойкие качества, имеет низкую теплопроводность, гораздо меньший коэффициент теплового расширения, чем у алюминия, а также из-за высокой хрупкости чугуна остро стоит проблема выкрашивания седла клапана.

Примеры выкрашивания чугунных седел

Наша мастерская использует специальный бронзовый сплав с высоким содержанием легирующих элементов. Бронза имеет высокую теплопроводность и быстрее отводит тепло от горячего клапана. Она не подвержена выкрашиванию и обладает высокой износостойкостью.

Коэффициент теплового расширения и теплопроводности бронзы почти совпадает с алюминием, что сильно снижает эффект заваливания седла в «горячую» сторону. Все это значительно увеличивает ресурс пары седло-клапан.

Направляющие втулки клапанов все чаще изготавливают из металлокерамики (спекаемого под высоким давлением металлического порошка с маслом), которая обеспечивает маленький коэффициент трения, но только до тех пора масло не выработается из пор спекаемого материала. Кроме того, металлокерамика имеет низкий коэффициент теплопроводности, что уменьшает отвод тепла от клапана.

Для лучшего охлаждения клапана и снижения трения на всем сроке эксплуатации для изготовления направляющих втулок клапанов мы используем специальную бронзу. Ресурс таких втулок выше металлокерамических, при лучших эксплуатационных характеристиках.

В нашей мастерской изготавливаются как стандартные так и не стандартные направляющие втулки и седла, в зависимости от преследуемых целей и желания заказчика.

Ремонт головки блока цилиндров (ГБЦ)

По мнению специалистов, головка блока цилиндров принимает на себя до 50% всех нагрузок двигателя внутреннего сгорания. Именно нагрузки и перепады температур становятся основными причинами повреждений ГБЦ.

В технических центрах компании «Механика» опытные специалисты проводят весь комплекс необходимых работ по ремонту головок блоков цилиндров двигателей легковых автомобилей и мототехники (мотоциклов, скутеров, гидроциклов и т. д.).

Работы по ремонту ГБЦ проводятся в два этапа:

  • На первом этапе осуществляется дефектовка головки блока цилиндров, поступившей в ремонт. Специалисты разбирают ГБЦ, проводят мойку, оценивают состояние газораспределительного механизма. При необходимости проводится опрессовка ГБЦ (проверка на герметичность). По результатам дефектовки составляется смета необходимых ремонтных работ и требующих замены запчастей, которая согласовывается с заказчиком.
  • На втором этапе осуществляется непосредственно ремонт головки блока цилиндров.

Стоит отметить, что профессиональной проведенная дефектовка позволяет предложить оптимальную схему ремонта ГБЦ и сэкономить время и деньги наших клиентов.

Работы по ремонту ГБЦ в технических центрах компании «Механика» проводятся опытными специалистами на высокотехнологичном оборудовании. Наличие на производственных площадках станков с ЧПУ позволяет осуществлять работы практически любой сложности.

Стоимость услуг

Наименование работ

Цена, руб.

Ремонт ГБЦ,
полная программа
(сборка / разборка,
замена направляющих,
правка седел, притирка, МСК)
без правки старых клапанов

Для двигателей ВАЗ 2101–21083, «Таврия»

Для двигателей автомобиля «Ока»

Для двигателей ГАЗ-402, АЗЛК

Для двигателей ГАЗ-406, ВАЗ 2112

Сборка ГБЦ,
регулировка зазоров

Для двигателей ВАЗ 2108–21083

Рассухарить клапана
(за единицу)

Для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ-402, ГАЗ-406, АЗЛК, «Ока», «Таврия»

Для двигателей иномарок и мототехники

Засухарить клапана
(за единицу)

Для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ-402, ГАЗ-406, АЗЛК, «Ока», «Таврия»

Для двигателей иномарок и мототехники

Замена маслосъемных колпачков
(за единицу)

Для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ-402, ГАЗ-406, АЗЛК, «Ока», «Таврия»

Для двигателей иномарок и мототехники

Замена направляющих втулок
клапанов (за единицу)

Для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ-402, ГАЗ-406, АЗЛК, «Ока», «Таврия»

Для двигателей автомобилей ВАЗ 2112; ГАЗ-402, ГАЗ-406, АЗЛК

Для двигателей иномарок и мототехники (в том числе разворачивание отверстий под ремонтные клапана)

Правка седел
(за единицу)

Для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ-406, «Ока», «Таврия»

Для двигателей автомобилей ГАЗ-402, АЗЛК

Для двигателей иномарок и мототехники

Правка седла по спецпрофилю на станке с ЧПУ

Правка рабочей фаски старого клапана, чистка
(за единицу)

Для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ-402, ГАЗ-406, АЗЛК, «Ока», «Таврия»

Для двигателей иномарок и мототехники

Притирка клапана
(за единицу)

Для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ-402, ГАЗ-406, АЗЛК, «Ока», «Таврия»

Для двигателей иномарок и мототехники
Правка старого клапана перед притиркой обязательна!

Замена седла с изготовлением
(за единицу)

Для двигателей отечественных автомобилей

Для двигателей иномарок и мототехники

Замер клапанного механизма
(за клапан)

При выполнении штучной работы

Изготовление направляющих втулок клапанов

Направляющие втулки клапанов во всех двигателях изготов­ляют в виде отдельных деталей. Конструкция их бывает разнооб­разной (см. рис. 1, позиции 4, 7, 8, 9).

Рис. 1 — Клапаны, направляющие втулки и седла клапанов

В двигателях отечественных автомобилей используют гладкие, менее трудоемкие втулки, обрабатываемые на бесцентровых шли­фовальных станках. Направляющие втулки с внешним ограничи­тельным буртиком (см. рис. 1, позиция 8) позволяют центрировать клапанную пружину, удобны при запрессовке, но в изготовлении они более сложны. Целесообразнее поэтому вместо буртика прота­чивать на втулке канавку под ограничительное кольцо (см. рис. 1, позиция 9), как делают это у втулок верхнеклапанных двигателей ГАЗ (ЗМЗ) и ЗИЛ-130.

Направляющие втулки нередко используют для защиты стерж­ней выпускных клапанов от воздействия горячего потока отработавших газов. В этих случаях они делаются несколько длиннее направляющих втулок впускных клапанов, больше последних выдвигаются в каналы отвода газов и ближе, следовательно, под­ходят к головкам клапанов. Чтобы избежать заедания во втулке, стержень клапана выполняют с меньшим диаметром у головки (см. рис. 1, позиция 7), или втулку со стороны, обращенной к го­ловке клапана, немного растачивают (см. рис. 1, позиция 9). Глубокая посадка направляющей втулки впускного клапана не при­меняется, поскольку это увеличивает сопротивление на впуске.

Материалами для изготовления направляющих втулок служат бронза, перлитный чугун и металлокерамика. Металлокерамика представляет собой смесь из порошков железа, меди и графита, которая подвергается прессованию, спеканию в печи и пропитыва­нию маслом. Металлокерамические втулки обладают меньшей теплопроводностью, но отличаются высокими антифрикционными свойствами и в настоящее время применяются для клапанов двига­телей ЗИЛ, ЯМЗ, ЗМЗ, МЗМА и др. В форсированных теплонапряженных двигателях рекомендуется применять бронзовые втулки, обеспечивающие наиболее интенсивный отвод тепла от клапанов.

Направляющие втулки смазываются маслом, которое вытекает из системы смазки и разбрызгивается коромыслами 11 и клапанны­ми пружинами (см. рис. 2, а). От возможного просасывания в ци­линдры масла, стекающего по стержням впускных клапанов верх­неклапанных механизмов, последние снабжаются защитными кол­пачками 1 или манжетами, изготовленными из маслостойкой резины (двигатели ЗИЛ, ЗМЗ и др.). В верхнеклапанных двигателях МЗМА (см. рис. 3, б) направляющие втулки 16 с этой целью делают с наружными фасками (чтобы стекало масло), а в опорной тарелке 11 ниже сухарей 12 крепления клапанных пружин ставят резиновые маслостойкие колечки.

Рис. 2 — Клапанные механизмы:

а) обычный верхнеклапанный с размещением коромысел на общей оси: 1 — резиновый защитный колпачок; 2 — тарелка пружины; 3 — втулка конусная; 4 — сухарики;5 — седло клапана; 6 — клапан; 7 — направляющая » втулка; 8 — опорная шайба;9 — стопорное кольцо; 10 — пружина; 11— коромысло; 12 — контргайка; 13 — регу­лировочный болт; 14 — наконечник штанги; 15 — ось коромысел; 16 — стойка оси коро­мысел; 17 — штанга;

б) с индивидуальными опорами коромысел: 1— распределительные вал; 2 — толкатель;3 — штанга; 4 — штырь-стойка шаровой опоры; 5 — коромысло; 6 — регулировочная гайка; 7 — шаровая опора коромысла; 8 — тарелка пружины; 9 — защитный колпачок;10 — пружина; 11— клапан; 12 — поршень

Рис. 3 — Механизмы газораспределения:

а) с нижним расположением клапанов: 1— ниша для сбора масла: 2 — полость коробки клапанов: 3 — шайба опорная (тарельчатая); 4 — сухарики; 5 — блок цилиндров; в—впускной канал; 7—головка цилиндров: 8,9 — впускной и выпускной клапаны; 10,20 — гнезда (седла) клапанов; 11— пружина; 12 — контргайка: 13 — проточка на стержне толкателя; 14 — распределительный вал; 15 — кулачки; 16 — толкатели; 17 — болт регулировочный: 18 — головка болта; 19 — направляющие втулки;

б) с верх­ним расположением клапанов: 1- кулачок; 2 — картер; 3 — толкатель; 4 — штанга; 5 — стойка крепления валика коромысел; 6 — коромысло; 7 — валик коромысел: 8 — регулировочный болт; 9 — контргайка; 10 — наконечник стержня клапана; 11-тарелка пружин; 12 — сухарики; 13 – наружная пружина; 14- внутренняя пружина клапана- 15 — опорная шайба; 16 — направляющая втулка; 17 — клапан; 18 — седло клапана; 19 — головка цилиндра;

в) со смешанным расположением клапанов: 1- впуск­ной клапан; 2 и 7 — направляющая втулка; 3 и 8 — пружина; 4 — коромысло; 5 — штан­га; 6 — выпускной клапан; 9 — толкатель; 10 — распределительный вал

Рассмотренные способы предотвращают излишний расход масла в верхнеклапанных двигателях из-за просасывания его через зазоры между направляющими втулками и стержнями впускных клапанов.

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

Направляющие втулки клапанов

Оглавление

Онлайн-каталог Motorservice

Направляющие втулки клапанов

Направляющая клапана принимает на себя боковые усилия, действующие на стержень клапана.

Направляющая центрирует клапан на кольце седла клапана и отводит часть тепла от головки клапана через стержень клапана к головке блока цилиндров.
По причине таких экстремальных нагрузок решающим фактором для качества направляющих клапанов является, в первую очередь, материал, из которого они изготовлены и его свойства.

Материалы

Направляющие клапанов производят из материалов с хорошими антифрикционными свойствами и хорошей теплопроводностью. В этой связи отлично зарекомендовали себя материалы из серого чугуна и латуни со специально подобранными легирующими компонентами.c

Серый чугун с перлитной структурой. Этот материал отличается хорошей износостойкостью и подходит для направляющих, подверженных обычным нагрузкам.

Серый чугун с перлитной основной структурой и повышенным содержанием фосфора. Сетчатая структура фосфора повышает износостойкость и способность сохранять свои свойства при разрушении. Используется в двигателях, подверженных средним нагрузкам.

Серый чугун с перлитной основной структурой, повышенным содержанием фосфора, а также более высоким содержанием хрома. Используется в двигателях, подверженных особенно высоким нагрузкам.

Сплав меди, цинка и алюминия. Этот материал отличается хорошей износостойкостью при высоких антифрикционных свойствах. Направляющая используется в двигателях, подверженных обычным и средним нагрузкам.

Основные размеры

D = наружный диаметр
d1 = диаметр буртика
d = диаметр отверстия
L = общая длина

Монтаж

Техническая подоплека

Направляющая клапана удерживается в своем положении в головке блока цилиндров за счет прессовой посадки. Направляющая клапана во время прессования в отверстие корпуса головки блока сжимается радиально. Отверстие корпуса, напротив, расширяется. Объем подобной деформации зависит от соотношения диаметра отверстия корпуса и наружного диаметра направляющей, а также от жесткости обеих деталей. При значительных различиях в жесткости стенки корпуса радиальная деформация может сильно отличаться по длине.

Монтаж

При монтаже и демонтаже направляющих клапанов следить за правильным нагревом головки блока цилиндров (данные изготовителя двигателя)! Для монтажа и демонтажа использовать подходящие монтажные пробойники. Дополнительное охлаждение направляющих клапанов существенно облегчает монтаж.

После монтажа

Перед монтажом клапана в направляющую клапана следует измерить цилиндричностьее отверстия, т. е. проверить, имеется ли необходимый диаметр во всех местах. Фирма Мotor Service, как правило, рекомендует подправить отверстие при помощи развёртки по диаметру и форме.

Ориентировочные значения монтажного зазора между направляющей и стержнем клапана:

Ссылка на основную публикацию