В механизме газораспределения наиболее уязвимым элементом являются впускные и выпускные клапаны, испытывающие высокие механические и тепловые нагрузки. Наибольшую опасность представляют тепловые нагрузки, определяемые условиями работы клапанов в зоне высоких температур омывающих их газов. Наибольшие температуры имеют выхлопные клапаны. (Рис 11.9) иллюстрирует температуры выхлопных клапанов 2-х тактного и 4-х тактного двигателей. Чтобы поднять работоспособность клапанов двигателестроители стремятся не выходить за пределы 500-520°С.
Причины повреждений.
- При превышении температур сверх 650° С материал клапанов теряет свои прочностные свойства, одновременно создаются неблагоприятные условия для возникновения высоко-температурной коррозии.
- Часто повторяющиеся смены температур от высоких до низких провоцируют возникновение термоусталостных трещин в зонах перехода тарелки клапана в шток или в районе проточек под сухарики.
- Появление на теле клапана глубоко проникающего окисления и окалинообразования; цвета побежалости на штоке клапана свидетельствуют о высокотемпературном окислении в связи с нагревом штока в его направляющей втулке.
- При превышении температур сверх предела ползучести тарелка клапана деформируется и приобретает форму чаши. При небольших деформациях нарушается плотность посадки, а при более серьезных не исключена поломка тарелки.
- Поломки тарелок возможны также при нарушении фаз газораспределения и ударе клапана по поршню. Более серьезные повреждения происходят при разносе двигателя, сухарики выскакивают из тарелки клапана, клапан проваливается вниз и попадает под поршень. Клапаном пробивается огневое днище крышки цилиндра, вода проникает в камеру сгорания, происходит гидравлический удар в цилиндре, сопровождающийся изгибом шатуна и прочими повреждениями.
Потеря плотности клапанов происходит по ряду причин, к числу которых относятся:
- Эрозионное изнашивание посадочного конуса тарелки клапана и его седла, отсутствие вращения;
- отложения кокса и золы на тарелке;
- деформация клапана;
- нарушение центровки оси клапана в направляющей;
- прогорание посадочной поверхности вследствие высокотемпературной коррозии, вызванной наличием в топливе ванадия и натрия.
- Низкотемпературная коррозия, вызванная высоким содержанием в топливе серы и низкими температурами клапана (впускные клапаны).
Низкотемпературной коррозии в основном подвергаются впускные клапаны, имеющие более низкую температуру и поэтому на них, особенно в зоне штоков, конденсируются пары воды и серной кислоты, образующейся при сгорании сернистого топлива. Характерные признаки: наличие питтинговых язвин, на штоках и рабочих конусах седел и клапанов, шероховатость и потемнение поверхностей.
