У більшості двигунів внутрішнього згоряння газорозподільний механізм містить деталі, що забезпечують передачу зусилля від розподільного вала до клапанів - штовхачі.Все про штовхачі клапанів, їх види, конструкцію та особливості роботи, а також вибір і заміну читайте в цій статті.
Що таке штовхач клапана?
Клапанний штовхач — частина газорозподільного механізму поршневого двигуна внутрішнього згоряння;пристрій відстеження ГРМ, який передає осьове зусилля від розподільного вала до клапана безпосередньо або через допоміжні елементи (шток, коромисло).
Газорозподільний механізм будь-якого двигуна внутрішнього згоряння в основному заснований на трьох основних частинах: розподільному валу, який обертається синхронно (але з половинною кутовою швидкістю) з колінчастим валом, клапанах і їх приводі.Привід клапанного механізму контролює положення розподільного вала і забезпечує передачу зусилля від нього на клапани.В якості приводу можуть використовуватися різні деталі: тяги, коромисла зі тягами і без них та ін.У більшості ГРМ також використовуються додаткові деталі - штовхачі.
Штовхачі ГРМ виконують ряд функцій:
● Вони діють як зв'язок між кулачком розподільного вала та іншими частинами приводу клапана;
● Забезпечують надійну передачу зусиль від кулачка розподільного вала до кожного з клапанів;
● Рівномірно розподіляти навантаження, що виникають при обертанні розподільного вала і роботі ГРМ;
● Збільшити термін служби деталей ГРМ і полегшити його обслуговування;
● Штовхачі окремих типів - забезпечують необхідні температурні зазори між деталями ГРМ та/або полегшують процес їх регулювання.
Клапанний штовхач - важлива частина ГРМ, при несправності якої робота двигуна значно погіршується.У разі поломки штовхач підлягає заміні, а щоб зробити правильний вибір нової деталі, необхідно розібратися в існуючих типах і конструкціях штовхачів.
Типи та конструкція штовхачів клапанів
За конструкцією і принципом дії штовхачі діляться на кілька видів:
● Бельвіль;
● Циліндричні (поршневі);
● Валик;
● Гідравлічний.
Кожен з штовхачів має свої особливості конструкції та застосування.
Різні типи штовхачів клапанів
Штовхачі тарільчастих клапанів
В основному такий штовхач складається з штока і дискової основи, за допомогою якого він спирається на кулачок розподільного вала.На кінці штока є різьба для встановлення регулювального болта з контргайкою, за допомогою якої регулюються термозазори.Опорна частина штовхача піддається термічній обробці (цементації) з метою підвищення її зносостійкості.
За формою опорної частини (пластини) ці штовхачі діляться на дві групи:
● З плоскою опорою;
● Зі сферичною опорою.
Штовхачі першого типу працюють в парі з розподільним валом з кулачками з циліндричною робочою поверхнею.Штовхачі другого типу використовуються з розподільними валами з конічними кулачками (зі скошеною робочою поверхнею) - завдяки такій конструкції штовхач обертається під час роботи двигуна, що забезпечує його рівномірний знос.
Дискові штовхачі зараз практично не використовуються, їх встановлювали на двигуни з нижніми або бічними клапанами в парі зі шатунами або без них.
Циліндричні (поршневі) штовхачі клапанів
Існує три основних види штовхачів цього типу:
● Циліндрична порожниста;
● Окуляри під штангу;
● Склянки під клапан.
У першому випадку штовхач виконується у вигляді замкнутого циліндра, який для полегшення конструкції має всередині порожнини і вікна.На одному кінці є різьба для регулювального болта з контргайкою.Такі штовхачі сьогодні використовуються рідко, так як вони відносно масивні і збільшують габарити всього ГРМ.
У другому випадку штовхач виконується у вигляді склянки невеликого діаметру, всередині якого робиться поглиблення (п'ята) для установки штовхача.У стінках деталі можна зробити вікна для полегшення її і нормального змащення.Штовхачі такого типу ще зустрічаються на старих силових агрегатах з нижнім розташуванням розподільного вала.
У третьому випадку штовхач виконаний у вигляді склянки великого діаметру, всередині якого виконано контактне місце для упору на кінці штока клапана.Зазвичай штовхач тонкостінний, його дно і місце контакту термічно оброблені (загартовані або науглерожені).Такі деталі широко використовуються, встановлюються в двигуни з верхнім розподільним валом і прямим приводом клапанів.
Різновидом циліндричного штовхача для клапана є штовхач із встановленою в днищі регулювальною шайбою (в неї впирається кулачок розподільного вала).Шайба може мати різну товщину, її заміна здійснюється шляхом регулювання теплових зазорів.
Роликові штовхачі клапанів
Існує два основних види штовхачів цього типу:
● Кінець;
● Важіль.
У першому випадку штовхач виконаний у вигляді циліндричного стрижня, в нижній частині якого через голчастий підшипник встановлений сталевий ролик, а на верхньому кінці передбачена виїмка (п'ята) для стрижня.У другому випадку деталь виконана у вигляді важеля з однією опорою, на плечі якого встановлений ролик і є виїмка для штока.
Пристрої цього типу найбільш широко використовуються в двигунах з нижнім розподільним валом, на нових силових агрегатах вони практично не зустрічаються.
Гідравлічні штовхачі клапанів
Гідравлічні штовхачі (гідропідйомники) - найсучасніше рішення, яке використовується на багатьох двигунах.Штовхачі цього типу мають вбудований гідравлічний механізм регулювання теплових зазорів, який автоматично підбирає зазори і забезпечує нормальну роботу двигуна.
Основою конструкції штовхача є корпус (який одночасно виконує функції плунжера), виконаний у вигляді широкого стакана.Всередині корпусу розташований рухомий циліндр із зворотним клапаном, який розділяє циліндр на дві порожнини.На зовнішній поверхні корпусу гідропідйомника виконана кругла канавка з отворами для підведення масла в циліндр від системи змащення двигуна.Штовхач встановлений на торці штока клапана, а канавка на його корпусі збігається з масляним каналом в головці блоку.
Гідравлічний штовхач працює наступним чином.У момент, коли кулачок розподільного вала наїжджає на штовхач, циліндр відчуває тиск з боку клапана і рухається вгору, зворотний клапан закривається і блокує масло, що знаходиться всередині циліндра - вся конструкція рухається як єдине ціле, забезпечуючи відкриття клапана. .У момент максимального тиску на штовхач частина масла може просочитися в зазори між циліндром і корпусом штовхача, що призводить до зміни робочих зазорів.
Конструкція гідроштовхача (гідропідйомника)
Коли кулачок виривається з штовхача, клапан піднімається і закривається, в цей момент корпус штовхача знаходиться навпроти масляного каналу в ГБЦ, і тиск в циліндрі падає практично до нуля.В результаті масло, що надходить з головки, долає зусилля пружини зворотного клапана і відкриває його, потрапляючи в циліндр (точніше, в нагнітальну камеру всередині нього).За рахунок створюваного тиску корпус штовхача піднімається (так як циліндр впирається в стрижень клапана) і впирається в кулачок розподільного вала - таким чином вибирається зазор.Надалі процес повторюють.
Під час роботи двигуна зношуються і деформуються поверхні штовхачів, кулачків розподільних валів і кінців штоків клапанів, а внаслідок нагрівання дещо змінюються розміри інших частин розподільного механізму, що призводить до неконтрольованої зміни зазори.Гідравлічні штовхачі компенсують ці зміни, завжди гарантуючи відсутність зазорів і нормальне функціонування всього механізму.
Питання вибору та заміни штовхачів клапанів
Будь-якийштовхачі, незважаючи на термообробку їх робочих поверхонь, з часом зношуються або виходять з ладу, порушуючи роботу двигуна.Проблеми з штовхачами проявляються зношеністю двигуна, в тому числі деякою зміною фаз газорозподілу.Зовні ці несправності проявляються характерним шумом мотора, який легко розпізнають досвідчені майстри.Однак у випадку двигунів з гідравлічними підйомниками шум відразу після запуску не є проблемою.Справа в тому, що після простою двигуна масло йде з штовхачів і головних каналів, і перші кілька секунд не передбачається вибір зазорів - це проявляється стуком.Через кілька секунд система покращується, і шум зникає.Якщо шум спостерігається більше 10-12 секунд, то слід звернути увагу на стан штовхачів.
Несправні штовхачі необхідно замінити на нові таких же типів і каталожних номерів.Заміна повинна проводитися відповідно до інструкції по ремонту та технічному обслуговуванню автомобіля, ця робота пов'язана з частковим розбиранням ГБЦ і вимагає використання спеціального інструменту (для сушіння клапанів та інших), тому краще довірте це фахівцям.Після заміни штовхачів періодично необхідно регулювати зазори, але якщо використовуються гідравлічні компоненти, то в обслуговуванні немає необхідності.
Час публікації: 14 липня 2023 р