Тарелки клапанов – Доработанные тарелки клапана для двигателей семейства нива

Доработанные тарелки клапана для двигателей семейства нива

Тема данной статьи – тарелки клапана. На первый взгляд функция данной детали кажется достаточно простой, держать в сборе клапанные пружины. На самом деле, все не так просто, как кажется ))) От преднатяга пружин зависит такая характеристика двигателя, как верхний порог оборотов. Сделав усилие пружин на сжатие маленьким, мы получим очень тихую работу газораспределительного механизма (в дальнейшем ГРМ). Если мы увеличим усилие клапанных пружин, то мы получим более высокий порог по оборотам, но более шумную работу ГРМ. Регулировать данный процесс можно несколькими способами.

• Подбором и жесткостью клапанных пружин
• Посадкой клапана в седле (занижение клапана)
• Роспуск или поджатие тарелок

Из этих основных способов работы с газораспределительным механизмом, я предпочитаю работу с тарелками клапанов.

 Тарелки клапанов. История.

Есть у меня несколько знакомых по России, которые, так или иначе имели отношение к советскому автоспорту. И много интересных рецептов я узнал от них.  Начну издалека. Мощность двигателя, которая указана в ПТС карбюраторной Нивы – 72 лошадки, инжекторной – 80 лошадок. Это мощность эталонного двигателя. На самом деле можете смело выкидывать из этих цифр 10-15%, именно эти данные я видел на моторном стенде, на новых машинах. Мотористы и карбюраторщики старой закалки мне сказали, что с классического движка, без потери ресурса и особых  изысков, можно снять около 100 л.с. Но прежде чем это сделать, двигатель надо понемножку к этому подготавливать. В частности для установки «взрослого» распредвала, необходима доработка ГБЦ. Пружины на клапанах классики очень сильно пережаты, и при установке распредвала с высокими кулачками, просто начинают стучать витками друг о друга. Результат – разрушение. Самый простой вариант, это на несколько миллиметров «распустить» клапанную пружину, чтобы при открытии клапана на большую глубину, витки не соприкасались. Эта операция и носит название – роспуск тарелок клапанных пружин.

Доработанные тарелки клапанов

тарелки клапана, сравнение

Усилие клапанной пружины 2101 при штатной тарелке составляет 42-43 кг. По меркам современного моторостроения, для гражданского двигателя, это совершенно излишняя величина. Просадка тарелки на 3 мм, дает снижение нагрузки сжатия пружины на 4-6 кг. Теперь математика для 3 класса. Клапанов у нас 8. Суммарное снижение давления пружин, на механизм ГРМ около 35-40 кг. И это на каждый оборот распределительного вала. Теперь умножим это на 3000 об\мин…..и получим….Как говорил Аркадий Исаакович Райкин, сумасшедшие цифры получаются ))  Задам риторический вопрос, почему на похожих объемах импортные движки ходят до капитального ремонта ГБЦ по 200-300 тысяч километров???  А движок нивы, особенно на однорядной цепи, на 100-150 тыс. уже никакой. Одна из причин: очень сильная «зажатость» клапанов для гражданской машины. Как следствие, повышенный износ распредвала и его постели. На немецких двигателях, аналогичных объемов и мощность, усилие клапанных пружин находится в диапазоне 25-35 кг на клапан. Данный абзац применим ко всем двигателям, а не только к двигателям 21213 и 21214. Эксперименты и  работы по роспуску или сжатию клапанных пружин, были начаты в 2010 году, с той поры тарелки с измененной геометрией были сделаны более чем для 50 двигателей, под самые разные пружины. Практика, полностью подтвердила теорию.

 Вывод. Если вы хотите сделать работу двигателя более тихой и комфортной, усилие клапанных пружин можно еще ослабить. Двигатель крутиться до 4000 оборотов, даже если вы оставите только наружные пружины (пример, двигатель змз 409, УАЗ Патриот). Если вы хотите поднять планку верхних оборотов, то пружины должны быть более жесткие, или их должно быть две, чтобы при больших оборотах не происходило кинематического зависания клапана. То есть, чтобы клапан по инерции не завис в открытом положении и не ударился о поднимающийся поршень.

 Как это было на оригинале

Теперь абзац специально для «умников, умниц и Д’Артаньянов», кто скажет что все это ерунда и на заводе не дураки сидят. Когда то давно, я купил у деда «копейку» ради того чтобы посмотреть на оригинал нашей классики. Самые первые двигатели, которые предложили итальянцы, как известно из истории были нижневальные. А уже после них пошло верхневальное семейство. На “дедовском” движке, объемом 1,2л, очень много где стояли клейма отнюдь не автоТАЗа. Те же надписи обнаружились позднее на шестернях редукторов, КПП и.т.д. Номер на шильде машины был несколькими нулями в начале. Было чему удивиться. Применительно к тарелкам: они были расточены так, как я вам рассказываю. Роспуск около 2-3 мм.

 

Вопрос. Имеет ли смысл поставить «просто так» доработанные тарелки клапана и почему?

Ответ. Тарелки, которые идут на наших двигателях с завода, имеют очень очень грубую обработку. Как они выходят из под штампа, так и идут на сборку, не обрабатывается даже посадочный конус под сухари клапана. Результат, тарелка не «сидит» по плоскости клапанной пружины, а работает частью плоскости, что постепенно приводит к деформации сухарей и разрушению узла клапан-сухари-тарелка. Как следствие, биение клапана, разбивание направляющей и повышенный расход масла.

Рекомендация.  Замену тарелок клапанов имеет смысл произвести совместно с заменой маслосъемных колпачков.

 

Статьи в тему:  титановые тарелки клапанов

маслосъёмные колпачки

 

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

niva-fr.ru

титановые тарелки клапанов — нива тюнинг

Все что я хотел рассказать про конструкцию тарелок клапанов, написано в первой статье «доработанные тарелки клапанов«. Теперь немножко об уменьшении веса тарелок и об увеличении прочности. Для скептически настроенных людей хочу напомнить кое-что из физики 6-7 класса. У предмета есть масса и есть вес. Массой является то, что мы видим на весах, а весом является масса предмета умноженная на ускорение. Приведу статистику фирмы которая занимается краш тестами автомобилей. На скорости 50 км.\ч. вес человека увеличивается примерно в 20 раз. То есть если на заднем сиденье валяется литровая бутылка воды, при полном торможении в неподвижное препятствие, она летит к передним пассажирам имея вес пудовой гири (16 кг). Если это применить к паре клапан-тарелка, то мы получим что масса этой пары около 100 гр., следовательно при каждом обороте распредвала клапан “колотит” по седлу уже силой эквивалентной около 2 кг. Я конечно немножко утрировал, пытаясь как Чапай с помощью картошки объяснить где должен быть командир, но на самом деле нагрузки еще выше.

Титановые тарелки клапанов. Нива.

Часть 1. Лирическая. Конструктивно делать тоньше тарелку из стали смысла нет большого, пришлось задуматься о материале. Опять же пришлось «поработать печенью» и отправиться в гости к мотористу из советского автоспорта. Налив ему сотку для улучшения памяти а себе для облегчения восприятия, я его стал пытать из чего спортсмены точили тарелки при «дорогом Леониде Ильиче». Воспоминания привели к тому что точили из Д16Т, но их хватало на несколько гонок, в течение которых они начинали «сворачиваться бутончиком» и в конце концов, ежели вовремя не уследить, просто погибали. А ежели из титана, это один раз и на всю оставшуюся грешную жизнь…..

титановые тарелки клапанов для нивы и классики

Часть 2. Поисковая. По стране шагают рука об руку Володя и Дима, нанотехнологии и Чубайс…….и поэтому в Питере ни на одном из заводов мне не взялись делать тарелки по моему чертежу из титана. Ну просто смотрели как на пришельца из далекой галактики и тяжело молчали. Тогда я вспомнил что Россия большая и на Урале нашлись люди которые умеют работать с титаном, а главное он есть в наличие. Тарелки делаются из титанового сплава ВТ-3.

Часть 3. Измерительная. Получив заказ, я взял свои весы ювелира и затаив дыхание начал вешать. Помните рекламу: скока вешать в граммах? Вообщем результат представлен на фото. На первом – стандартная тарелка 23гр. На втором – доработанная 21гр.. На третьем – доработанная титановая 12гр.

сравнение тарелок по массе

Часть 4. Задумчивая. Как можно довести наш движок, если все детали сделать по уму и не только из чугуна и огрызков вторчермета?

Результат и субъективно-объективные испытания. Был взят инжекторный двигатель 21214, поставлен цифровой лабораторный тахометр, и замерены две характеристики. Максимальные обороты и время подъема оборотов до определенного уровня (до 4500). Все прочие детали не менялись, все зазоры по клапанам сделаны одинаковые для чистоты эксперимента. Максимальные обороты двигателя поднялись на 400-500 оборотов. Время подъема оборотов до заданной частоты уменьшилось на 1.5 секунды. Скажу честно, если второй результат я ожидал увидеть, то первая часть оказалась для меня немножко неожиданной, такого большого скачка я не ожидал увидеть.

  Титановые тарелки клапанов на Волгу, двигатель ЗМЗ-402.

титановые тарелки для ЗМЗ-402

Поскольку окромя Нив я еще много чего делаю и ремонтирую, за компанию я сделал тарелки и на ЗМЗ-402. Поскольку этот тракторный двигатель очень существенно утяжелен именно в клапанном механизме. Конечно основной вес это клапана с 9 мм стеблем, но и тарелки вносят свою долю, и немалую. Масса стандартной заводской тарелки 32 гр. Масса титановой 17 гр.

Титановые тарелки клапанов. Переднеприводное семейство ВАЗа, (восьмиклапанное).

масса «титановой» тарелки на 2108

Поскольку я регулярно пополняю этой продукцией некоторые тюнинговые фирмы, решил выложить это от первого лица. Масса тарелки видна на фото – 10 гр. Роспуск тарелки относительно стандарта 1 мм. Поскольку клапанные механизмы переднего привода и семейства ЗМЗ -406, -405, -409 одинаковы, то данные тарелки подходят и на них. Только в двойном количестве, то бишь 16шт.

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

niva-fr.ru

3.2.7 Тарелки клапанные

Клапанные тарелки являются устройством с переменным проходным сечением для газа (пара), которое меняется с изменением нагрузки колонны по газу.

Клапаны представляют собой крышки разнообразной конструкции, прикрывающие отверстия на тарелке под действием собственного веса. При увеличении нагрузки колонны по газу клапан поднимается и свободное сечение для прохода газа возрастает.

Клапанные тарелки изготавливают с дисковыми и прямоугольными клапанами.

Диаметр дисковых клапанов обычно составляет 40…50 мм; диаметр отверстия под клапаном в полотне тарелки 30…40 мм, высота подъема клапана 6…8 мм. При этом площадь проходного сечения щели между полотном тарелки и пластиной клапана при его полном подъеме немного меньше площади отверстия под клапаном. В нижнем положении клапан опирается на выступы, которые получают обычно просечкой и отгибанием краев пластины клапана так, чтобы между пластиной и полотном тарелки оставался зазор 0,5…1,5 мм. Это позволяет исключить влияние сил поверхностного натяжения на работу клапана.

а – типа «Глитч»; б – типа «Флекситрей»

Рисунок 3.23 – Конструкции клапанов

Для ориентирования при движении клапан снабжен направляющими. Применяют клапаны (рисунок 3.23) с нижними направляющими (клапаны типа «Глитч») и направляющими, установленными на полотне тарелки (клапаны типа «Флекситрей»). Клапаны располагают рядами в шахматном порядке к направлению потока жидкости.

В колоннах применяют балластные клапанные тарелки, которые благодаря более равномерной работе имеют улучшенные показатели. Клапаны таких тарелок могут иметь индивидуальный и групповой балласт. При работе таких устройств вначале поднимается пластина 1 клапана (рисунок 3.24), затем она упирается в балласт 2 и поднимается вместе с балластом.

Клапанные тарелки благодаря регулируемому сечению обеспечивают высокую эффективность в сравнительно широком диапазоне нагрузок. Они менее склонны к загрязнениям, но коксоотложения могут нарушать их работу [12].

1-пластина; 2-балласт

Рисунок 3.24 – Балластный клапанная

В отечественной практике широко применяют прямоточные тарелки с дисковыми клапанами [4,10,12]. Клапан такой конструкции (рисунок 3.25) имеет три направляющие, расположенные в плане под углом 120^о , две из которых имеют большие вес и длину. При работе с возрастающей скоростью паров сначала поднимается легкая часть клапана, обращенная против потока жидкости, а затем клапан принимает положение, при котором пары выходят в направлении движения жидкости. Короткая ножка клапана расположена в вырезе на кромке отверстия полотна тарелки, что обеспечивает заданное положение клапана в плане при его подъеме.

а – малая нагрузка; б – средняя; в – большая

Рисунок 3.25 — Схема работы клапана прямоточной тарелки стандартной конструкции при нагрузках по парам

На рисунке 3.26 показана конструкция прямоточной клапанной тарелки с L — образным клапаном.

1-отверстие на тарелке; 2-клапан;3-скоба

Рисунок 3.26 — Конструкция тарелки с L- образными клапанами

Тарелка имеет прорези прямоугольной формы, которые перекрываются L -образными пластинчатыми клапанами, удерживаемыми скобами. В нерабочих условиях клапан под действием собственного веса закрывает прорезь (рисунок 3.26, а), в рабочих условиях поток пара заставляет приподняться более легкую часть клапана (рисунок 3.26, б), пар проходит в образовавшуюся щель и контактирует с жидкостью на тарелке, инжектируя ее в направлении движения к сливному стакану или сегменту. При дальнейшем возрастании нагрузки по газу клапан полностью поднимается.

Степень открытия клапанов (k) от скорости пара находится в следующей зависимости :

Скорость пара (от максимальной), % Степень открытия клапана k, %

10 О

25 40

50 80

100 100

Клапаны прямоточной тарелки с групповым балластом показаны на рисунке 3.27.

1 – полотно; 2 – клапан; 3 – балласт

Рисунок 3.27 Клапаны прямоточной тарелки с групповым балластом

Стандартом предусмотрены тарелки однопоточные (рисунок 3.28) диаметром 1000…4000 мм, двухпоточные (рисунок 3.29) диаметром 1400…9000 мм и четырехпоточные – 3200…5500 мм. Тарелки выполняют разборными. Тарелку любого из этих диаметров можно изготовить в трех вариантах с шагом между рядами клапанов 50, 75 и 100 мм, что предопределяет различное число клапанов и соответственно разную площадь свободного сечения тарелки. Кроме того, для каждого из этих вариантов предусмотрены две модификации тарелок, отличающиеся площадями слива. При больших диаметрах (7000….9000 мм) две смежные по высоте тарелки опираются на общую центральную балку и каждая тарелка имеет боковые балки.

Клапанные прямоточные тарелки типа ТКП применяют в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности при атмосферном или повышенном давлении, изменяющихся нагрузках по пару (газу) и жидкости, а также при повышенных требованиях к качеству и четкости разделения смеси.

Конструктивные особенности клапанных тарелок позволяют сохранять высокую интенсивность массопередачи почти во всем допустимом интервале изменения нагрузок колонны при приблизительном постоянстве сопротивления тарелок.

Рисунок 3.28 Рисунок 3.29

Клапанная тарелка типа ТКП Двухпоточная тарелка типа ТКП

studfile.net

Колпачковые переливные тарелки

В аппаратах с колпачковымитарелками (рис. 21, 22) газ проходит через патрубки на тарелках, прикрытые колпачками. Колпачки имеют прорези, через которые происходит барботаж газа, что увеличивает площадь поверхности контакта фаз. Кроме того, колпачки предотвращают проливание жидкости сквозь тарелку. Высота расположения колпачков над патрубками регулирует скорость движения газа. Колпачки чаще всего имеют круглую форму (диаметр 60, 80, 100 мм). Наиболее распространены капсульные колпачки (рис. 23).

Достоинства колпачковых тарелок:

1) Превосходят ситчатые и решетчатые тарелки по площади поверхности контакта фаз в барботажном слое, жидкость не стекает через отверстия даже при низком расходе газа;

2) Превосходят ситчатые и решетчатые тарелки по ширине интервала рабочих скоростей газа.

Недостатки колпачковых тарелок:

1) Отличаются высокой стоимостью изготовления, что значительно ограничивает их использование;

2) Высокое гидравлическое сопротивление по сравнению с решётчатыми и ситчатыми тарелками.

Рис. 21. Схема работы колпачковой тарелки:

1 – тарелки, 2 – барботажный слой (пена), 3 – поток жидкости, 4 – поток газа, 5 – переливной порог, 6 – гидрозатвор, 7 – колпачки

Рис. 22. Внешний вид колпачковой тарелки

Рис. 23. Схема, формы и внешний вид капсульных колпачков

1 – тарелка, 2 – газовые патрубки, 3 – круглые колпачки

Клапанные переливные тарелки

Стабильность работы барботажной тарелки можно повысить, если снабдить отверстия клапанами, благодаря которым предотвращается стекание жидкости с тарелки и регулируется скорость газа. Такие тарелки называют клапанными(рис. 24).

Рис. 24. Схема работы клапанной тарелки:

1 – тарелки, 2 – барботажный слой (пена), 3 – поток жидкости, 4 – поток газа, 5 – переливной порог, 6 – гидрозатвор, 7 – клапаны

Принцип работы круглого клапана состоит в том, что диск клапана, свободно лежащий над отверстием, поднимается и опускается в зависимости от скорости газа, и, таким образом, за счёт собственной силы тяжести автоматически регулирует величину зазора между тарелкой и клапаном. Максимальная высота подъёма диска определяется ограничителями. Обычно эта высота не превышает 8 мм. Клапаны имеют диаметр 45-50 мм. Ограничители круглых клапанов выполняются обычно в виде 3-4 направляющих «ножек» и крепятся либо к самому диску клапана (рис. 25 а), либо к тарелке вокруг диска (рис. 25 б).

а б

Рис. 25. Круглые клапаны

а – с ограничителями на клапане, б – с ограничителями на тарелке

Для увеличения производительности и диапазона устойчивой работы клапанные тарелки выполняют балластными (рис. 26). Над отверстием тарелки направляющие подъема 2, а внутри них легкий клапан 1 и балласт 3. При малой производительности по газу тарелка работает как обычная с дисковыми клапанами меньшей массы; при увеличении нагрузки клапан упирается в балласт и работает совместно с ним как один утяжеленный клапан.

                

Рис. 26. Схема балластного клапана:

1 – клапан, 2 – балласт, 3 – направляющие

Самыми распространёнными клапанными тарелками являются тарелки с прямоточными клапанами (рис. 27). Эффективность работы этого вида клапанов обусловлена тем, что часть кинетической энергии газа, проходящего через клапаны, используется для ускорения движения жидкости вдоль тарелки.

Рис. 27. Схема работы клапана прямоточной тарелки:

а – вид клапана сверху; б – работа при малых нагрузках по газу; в – работа при больших нагрузках по газу

Достоинства клапанных тарелок:

1) Превосходят ситчатые и решетчатые тарелки по площади поверхности контакта фаз в барботажном слое, жидкость не стекает через отверстия даже при низком расходе газа;

2) Превосходят ситчатые и решетчатые тарелки по ширине интервала рабочих скоростей газа;

3) Нет жёсткого ограничения по минимальному расходу жидкости, в отличие от насадочных аппаратов.

Недостатки клапанных тарелок:

1) Отличаются повышенной стоимостью изготовления;

2) Высокое гидравлическое сопротивление по сравнению с решётчатыми и ситчатыми тарелками.

studfile.net

Клапанные тарелки — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Клапанные тарелки

Cтраница 1

Клапанные тарелки — это видоизмененные ситчатыс, приспособленные для работы при сильно изменяющихся нагрузках по газу. В этих тарелках отверстия перекрыты клапанами, открытие которых зависит от нагрузки по газу. Чем больше нагрузка, тем выше приподнимается клапан и тем больше становится проходное сечспие. Таким образом, при разных расходах скорость газа в проходном сечении остается постоянной.  [1]

Клапанные тарелки по сравнению с колпачковы-ми имеют более высокую эффективность и на 20 — 40 % большую производительность; они применяются для обработки жидкостей, не склонных к смолообразованию и полимеризации, во избежа-ние прилипания клапана к тарелке.  [3]

Клапанные тарелки обеспечивают работу в сравнительно широком диапазоне нагрузок по потоку паров и жидкости. Недостатком их является возможность засорения или закоксовывания клапанов.  [4]

Клапанные тарелки обладают существенными преимуществами перед остальными. В диске тарелки сделаны отверстия диаметром от 8 до 35 мм с шагом 75 — 150 мм. Над отверстиями установлены дисковые клапаны, которые, поднимаясь над тарелкой на высоту до 6 5 мм, пропускают пар. Имеются тарелки с пластинчатыми клапанами, закрывающими прямоугольные щели размером 12 5 X 20 мм. Производительность клапанных тарелок значительно выше, чем всех остальных, поэтому диаметр колонн, оснащенных такими тарелками, можно уменьшить.  [5]

Клапанные тарелки представляют собой тарелки с переменным проходным сечением для газа ( пара), которое меняется с изменением нагрузки колонны по газу.  [7]

Клапанные тарелки имеют сливные устройства того же типа, что и ситчатые или колпачковые тарелки. Распределительными элементами для пара являются клапаны.  [8]

Клапанные тарелки применяют в ректификационных колоннах диаметром от 1000 до 4000 мм, работающих при переменных нагрузках по пару и жидкости.  [9]

Клапанные тарелки обеспечивают бол ее гибкую работу колонн на разной производительности. Между пластинами блока устанавливаются зазоры для прохода паров и жидкости. Конфигурация блоков обеспечивает хороший контакт между парами и флегмой, улучшает диспергирование паров в жидкости, повышает эффективность тепло — и массо-обмена, повышает четкость ректификации. Такие блоки устанавливают по высоте концентрационной части ректификационной колонны вместо тарелок. На рис. 4.9 показана вакуумная колонна К-10 установки АВТ-6 Киришского НПЗ, оборудованная насадочным устройством.  [10]

Клапанные тарелки благодаря регулируемому сечению обеспечивают высокую эффективность в сравнительно широком диапазоне нагрузок. Они менее склонны к загрязнениям, но загрязнения и коксоотложения могут нарушать их работу.  [12]

Клапанные тарелки также широко применяют в нефтехимической промышленности. Основные их преимущества — способность обеспечить эффективный массообмен в большом интервале рабочих нагрузок, несложность конструкции, низкая металлоемкость и невысокая стоимость.  [14]

Клапанные тарелки изготовляют с дисковыми и прямоугольными клапанами; тарелки работают в режиме прямоточного или перекрестного движения фаз. В отечественной промышленности наиболее распространены клапанные прямоточные тарелки с дисковыми клапанами.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru