Из какого материала выполнена направляющая втулка клапанов?

Направляющие втулки клапанов. | направляющая втулка клапана

Направляющие втулки клапанов, какие они должны быть, зазоры их установки и другое.

Приветствую всех любителей самостоятельного ремонта двигателя, своего мотоцикла или автомобиля. В этой статье мы поговорим о достаточно мелких, но важных деталях любого двигателя — направляющих втулках клапанов. Не смотря на свой скромный размер, направляющая втулка клапана деталь очень важная, и рано или поздно ей начинает интересоваться каждый опытный водитель, даже тот, который отдаёт свой мотор на ремонт в автосервис.

Направляющие втулки любого двигателя, обеспечивают точное направление возвратно-поступательному движению клапанов, для их открытия и закрытия в нужный момент, и от состояния трущейся пары втулка-клапан, напрямую зависит расход моторного масла, а так же плотное и точное прилегание тарелки клапана к своему седлу. К тому же, направляющая втулка — это деталь, по которой осуществляется отвод тепла от стержня клапана к головке двигателя. Так же тепло к головке двигателя отводится и через тарелку клапана и седло (когда клапан находится в закрытом состоянии).

Появление в своё время сёдел и направляющих втулок клапанов, послужило толчком для замены вечно перегревающихся чугунных головок двигателя, более продвинутыми алюминиевыми головками, которые лучше отводят тепло и быстрей остывают.

Ведь во времена, когда головки были чугунными, направляющих втулок и сёдел клапанов не было, то есть эти детали составляли с чугунным телом головки одно целое. И при износе направляющих отверстий, по которым скользили стержни клапанов, а так же при износе (или прогаре) мéста прилегания тарелки клапана, чугунную головку приходилось менять на новую.

Но с другой стороны, каждое конструктивное решение головки двигателя, может исходить из многих причин. Ведь процессы отвода тепла от клапана в монолитную деталь и через запрессованную деталь (втулку или седло) ощутимо отличаются. И если втулка запрессована в тело головки, то средняя температура выпускного клапана большинства бензиновых двигателей около 400 градусов, а максимальная температура может достигать более 800 градусов.

В монолитной же конструкции головки, когда втулки не запрессованы в головку, а просто просверлены направляющие отверстия в теле головки, средняя температура выпускного клапана меньше — примерно 300 — 315 градусов, а максимальная температура достигает не более 700 — 720 градусов.

Но всё же, несмотря на меньшую температуру монолитных головок, от них постепенно отказались из-за их не ремонтопригодности (хотя и их можно отремонтировать — расточить и завтулить, но температура нагрева клапанов, восстановленной таким образом чугунной головки, будет намного больше чем у алюминиевой).

Я думаю, что отказались от чугунных монолитных головок всё таки из-за их веса, и из-за их меньшего теплоотвода, по сравнению с алюминием. Вспомните хотя бы то, как греются чугунные цилиндры старых двигателей, и как греются современные алюминиевые цилиндры (или блоки цилиндров). Естественно, более современный мотор с алюминиевыми цилиндрами греется меньше.

Материал, для изготовления направляющих втулок клапанов.

Раньше втулки точили из чугуна (да и сейчас на некоторых моторах тоже, и ниже станет понятно почему), но чуть позже использовали и металлокерамику (смешивание в точной пропорции порошка меди, графита и железа и затем пропитка маслом этой смеси и далее спрессовка и спекание при определённой температуре).

Металлокерамические направляющие втулки можно встретить и сейчас, например на 412-х Москвичах, или «газонах» — ГАЗ 66. Но минус таких втулок — это то, что их не сделаешь самостоятельно (на токарном станке), так как требуется специальное оборудование. Чугунные же втулки или втулки из латуни или бронзы, можно выточить на обычном токарном станке для любого, даже редкого автомобиля или мотоцикла.

Для более современных форсированных моторов, в том числе и с надувом, втулки начали точить из алюминиевой бронзы. Этот сплав способен обеспечить более лучший отвод тепла от стержня клапана. К тому же этот сплав очень медленно изнашивается от трения, даже в условиях недостаточной смазки трущейся пары (клапан-втулка). Это важное качество особенно полезно для форсированных моторов с надувом, где условия смазки стержня клапана и втулки очень плохие, так как температура здесь очень высокая (любое масло почти теряет свои смазывающие свойства).

А на стержнях выпускных клапанов условия ещё хуже, так как они сильнее греются. Но на впускном клапане условия смазки тоже плохие, так как масло выдувается из зоны трения стержня клапана, потоком воздуха во впускном коллекторе, который находится под избыточным давлением от надува.

Сейчас, на некоторых иномарках, например Вольво, Ауди, можно встретить направляющие втулки из латуни. Но лучше конечно точить втулки из бронзы, так как коэффициент трения у неё меньше. К тому же, как у латуни так и у бронзы, теплопроводность в два раза лучше, чем у чугуна и это очень полезное преимущество перед чугунными втулками.

Но устанавливая направляющие втулки из латуни или бронзы на свой двигатель, не смотря на то, что они более скользкие и износостойкие чем чугун, следует учитывать один важный момент. Как видно из таблицы слева, у латуни и бронзы ощутимо больше коэффициент теплового расширения, чем у чугуна. А это значит что зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой из бронзы или латуни, должен быть больше, чем у втулок из чугуна, иначе при нагреве клапан заклинит в отверстии втулки.

При меньшем чем требуется для латуни зазоре, при нагреве втулки она расширяется и зазор исчезает вовсе. А клапан продолжает своё возвратно-поступательное движение. В итоге, латунь начинает как бы намазываться (наволакиваться) на твёрдую поверхность (HRC 50-60) стержня клапана, и от этого трущиеся детали нагреваются ещё сильнее. В конечном итоге происходит сварка стального стержня клапана и латунной втулки. В итоге мотор выходит из строя, а при его разборке иногда выбить приварившийся клапан бывает очень сложно, и как правило он выбивается вместе со втулкой.

Причём более склонны к наволакиванию, латуни с небольшим содержанием меди, такие как Л68, Л70, Л62. Цифра в обозначении рядом с буквой, означает процентное содержание меди в латуни, остальное составляет цинк.

Но при большем зазоре в сопряжении стержня клапана и направляющей втулки, увеличится расход моторного масла (несмотря на новые сальники клапанов). Но дело не только в этом, при большем зазоре и приводе клапана через коромысло и рычаг, возникает пусть и небольшое, но всё же боковое усилие, действующее на стержень клапана.

А из-за этого немного нарушается точная посадка тарелки клапана к седлу (очень небольшой перекос), и это означает хоть и очень небольшую, но всё же потерю герметичности клапана (конечно же не как на изношенном моторе, но всё же). Но это происходит только пока мотор не прогреется, ведь при прогреве, втулки расширяются от нагрева и зазор практически полностью уменьшается, и клапан начинает работать идеально ровно.

Но зато втулки из латуни, а тем более из бронзы, намного выигрывают чугунным по ресурсу, так как медленнее изнашиваются, потому что имеют маленький коэффициент трения.

Ну а при слишком маленьком зазоре, нарушаются условия смазки, и как я уже говорил, стержень клапана может заклинить в отверстии втулки. Поэтому точность зазора между отверстием втулки и стержнем клапана очень важна, и причём величина этого зазора зависит от температурных условий каждого двигателя, а так же от материала втулки. Говоря проще — для каждого материала (сплава) втулки, требуется свой зазор.

И раз латунь или бронза больше расширяются при нагреве, чем чугун, значит при установке на свой двигатель латунной или бронзовой втулки, зазор между её отверстием и стержнем клапана, при одинаковой (нормальной) температуре, всегда должен быть больше, по сравнению с зазором чугунной втулки. Естественно, что на иномарках с латунными или бронзовыми втулками зазоры больше, чем на чугунных, и при ремонте (замене) втулок, всегда следует обязательно проверять и сравнивать эти зазоры с указанными в мануале конкретного двигателя.

Если же вы не можете достать оригинальные втулки для головки двигателя своей машины или мотоцикла, и собираетесь заказать токарю выточить новые, но у вас стояли чугунные, а вы хотите латунные (или наоборот), то тогда следует делать отверстия во втулках согласно приведённой здесь таблице слева, в которой указаны зазоры между стержнем и втулкой для каждого материала. В таблице приведены зазоры, которые зависят от коэффициента линейного расширения разных материалов ( и естественно коэффициент расширения при нагреве, сделанных из них втулок, во время работы мотора).

Следует только помнить, что при вытачивании втулки, отверстие в ней следует сверлить всегда меньшего диаметра, чем требуется, для того, чтобы после сверления иметь возможность довести отверстие до нужного диаметра с помощью развёртки. Это позволит сделать нормальную (гладкую) внутреннюю поверхность отверстия во втулке — это важно.

После вытачивания новых втулок и развёртывания их отверстий, чтобы получить зазор стержня клапана в отверстии как в таблице (у латуни почти такое же расширение как у бронзы, поэтому бронза не показана в таблице) старые втулки выпрессовываются из головки, и запрессовываются новые. Как это сделать и с помощью чего, я написал вот в этой статье.

К тому же там написано, каким должен быть зазор между наружной поверхностью втулки и отверстием в головке, чтобы запрессовать втулку в тело головки с нормальным натягом. А о ремонте сёдел клапанов, желающие могут почитать вот здесь.

Надеюсь данная статья поможет многим ремонтникам-новичкам, иметь полное представление о направляющих втулках клапанов, а так же о важности правильных зазоров, между ними и стержнями клапанов, успехов всем.

Сообщества › АЗЛК Club › Блог › Какой материал подобрать на направляющие втулки клапанов?

Есть четыре варианта:
1. Бронза
2. Латунь
3. Чугун
4. Алюминий
Какой из этих материалов лучше не использовать и какие зазоры лучше выдержать?

Метки: ремонт гбц 412

Комментарии 42

Бронзовые самые норм. А лучше Бериллиевая бронза)

Думаю пригодится, правда по жигулям, фото из книги ремонт двигателей «жигулей» издательство За рулём

На ВАЗ-2112 и его производных в стоке бронзовые направляшки. Хрома на клапанах я там не видел. И ресурс у этой пары будь здоров, по крайней мере за 150 ткм им нихрена не делается вообще.

На 2112 вроде латунные направляющие

Если честно — не знаю.
Латунные? Бронзовые?
Они желтые, и они долговечные.

Впуск — родные
Выпуск БрАЖ9-4

покройте клапана хромом и сделайте направляющие из сплава БрОЦ 5-5-5 будет ходить очень долго

Ставил альфанаправляющие
впуск бронза выпуск чугун
чугун вроде выжил, бронзу сожрало, а там где бронзу не сожрало жрало масло.
поставил на впуск чугун на выпуск стандартную металокерамику
отходило 20 тысяч сдох распредвал. разобрал . чугун чуток поело и люфт чуть увеличился металокерамика как была так и осталась

Бронзовые направляющие + хромированные клапана = отличная пара трения. Немцы знают толк в моторах, куча немецких моторов с такими направляющими.

Мой рецепт проверенный на моей своем УЗОМе. Впуск бронза от альфы. Выпуск металокерамика родная с буковкой М, переточеная под тазомаслак. На выпуске маслаки тефлоновые от ситроена. И так же на выпуска резьба на пол длины втулки по аналогии с тазовскими.

Почему на выпуск не рискнул бронзу ставить?

Ну вот не рискнул… Посмотрим как она на впуске отбегает.

Товарисч anatoliy7922 истину глаголит! Это упоминается в советской литературе по ремонту и обслуживанию автомобилей Москвич, так же в этой литературе указывается что перед запрессовкой таких втулок их необходимо выдержать некоторое время в моторном масле дабы ооные пропитались ибо имеют пористую кристалическую решетку и способны удерживать масло для последующего скольжения пары втулка-клапан. Но справедливости ради стоит отметить, что понятие указанной там металлокерамики сильно разнится с тем, что представляет из себя сегодняшняя металлокерамика.

лично себе менял .ставил металокерамику еще совдеповскую. не знаю как в последнее время но при союзе на заводе ставили металокерамику.почитайте старую литературку из чего изготавливались москвичевские направляющие. да и работали они на ура.пробег моей головы был 300тыс+.

Цитирую: 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.

Вот именно — МЗМА, а не УЗАМ, а это другие моторы.

О госпаде. Да шо вы спорите. Родные направляющие металокерамика. Это все знают. Но вы народ почему то спорите об этом…

У меня родные ушатало на выпуске через 100000 км. Хочу чего-нибудь более надежного

100000. Да ты щасливчик. Более надёжное. Ну может быть берилиевая бронза. И то не факт

О госпаде. Да шо вы спорите. Родные направляющие металокерамика. Это все знают. Но вы народ почему то спорите об этом…

Потому что доводилось только об чугуний спотыкаться…

Typbodrigatel

Вот именно — МЗМА, а не УЗАМ, а это другие моторы.

И на УЗАМ в том числе, так то и первые УЗАМы собирались на МЗМА-АЗЛК и только в последствии производство перенесли в Уфу

anatoliy7922

лично себе менял .ставил металокерамику еще совдеповскую. не знаю как в последнее время но при союзе на заводе ставили металокерамику.почитайте старую литературку из чего изготавливались москвичевские направляющие. да и работали они на ура.пробег моей головы был 300тыс+.

Извиняюсь, был не прав. Нашел в относительно свежей книге, что металлокерамика имела место быть…

бронзу поставил на впуск и выпуск с ВАЗ колпачками.

родные идут из металлокерамики.правда найти их сейчас да еще и качественные довольно проблематично.быстрее это будет зделать на барахолках у дедушек.

Дорога к Евгению Травникову на канал Теория ДВС. Там есть все ответы

Для бронзы, латуни клапана нужны хромированные. Алюминий и недели в этом моторе не проходит, задерет его, в особенности на выпуске. Ставь новые родные чугунные, разворачивай как положено и катайся. Родные направляйки разобьются не раньше чем через150-170 тыс.км. Если ты, конечно, колпачки туда не вставишь!

Не пойму, колпачки не нужно вставлять? Почему?

Родные направляйки смазываются за счет брызг масла. Если поставить колпачки, масла будет недостатосно и стержни клапанов быстро изнашиваются. В крайнем, если колпачки ставить, надо удалять маслоотбойные шайбы из- под пружин. Кроме того на выпускных клапанах клапанах колпачки быстро дубеют от прегрева. Толку от них вообще ноль.

А как быть с прогоранием масла и с нагаром на тарелке и ножке клапана?

Поэтому есть требование по зазору между клапаном и направляйкой 0,005 мм А еще есть специальные колечки, надеваемые на стержень клапана и которые не дают лишнему маслу стекать по стержню. Кроме того в рткрытом положении клапана эти колечки практически перекрывают доступ масла в напоавляйку. Естественно, что набольшое количество масла прохоит до тарелки, но при неизношенных клапанах и направляйках его количество очень мало. Поверь, я даано имею Москвичи, и неоднократно занимался ремонтом. Тот нагар, о котором ты пишешь, оказывает настолько незначительное влиянине на работу мотора, что серьезно об этом можно говорит ь тоько при подготовке мотора к спорту.

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

У бензиновых автомобильных двигателей температура впускного клапана достигает 400 градусов, а выпускного более 800 градусов. Впускные клапаны омываются топливо-воздушной смесью, а выпускные — отработавшими газами. При этих условиях втулки клапанов должны прочно сидеть в головке блока цилиндров, осуществлять смазку и обеспечивать отвод тепла от стержня клапана.

Втулки впускного и выпускного клапанов из чугуна и латуни, геометрические параметры и особенности материала клапанных втулок двигателя.

Требования к геометрии направляющих втулок и характеру их сопряжений по наружному диаметру (D) в головке блока и по внутреннему диаметру (d) со стержнем клапана строго нормированы. Втулки впускного и выпускного клапанов легко отличить. У втулок впускного клапана винтовая канавка для удержания масла нарезана на половину длины, что уменьшает поступление масла в камеру сгорания, а втулка выпускного клапана для лучшего отвода тепла сделана более длинной.

Для головок блоков цилиндров из алюминиевых сплавов втулки изготавливают из чугуна, латуни или бронзы. Бронзовые и латунные втулки обеспечивают более интенсивный отвод тепла от стержня клапана и лучше работают в условиях недостаточной смазки.

Чугунные направляющие втулки впускных и выпускных клапанов.

Их обычно устанавливают в более форсированных двигателях, в которых условия смазки стержней выпускных клапанов весьма неблагоприятны из-за высокой температуры последних, а стержней впускных клапанов — вследствие выдувания и смывания масла топливовоздушной смесью, постоянно находящейся во впускном трубопроводе под пульсирующим давлением.

Латунные направляющие втулки клапанов.

Латунь лучше чем чугун работает в условиях ограниченной смазки, ее теплопроводность в два раза выше, чем у чугуна. У латунных втулок есть смысл изменить посадочную поверхность под маслоотражательный колпачок, удалить канавку под стопорное кольцо и сделать ребро охлаждения, которое одновременно является и фиксатором положения втулки в головке блока цилиндров. Латунные клапанные втулки применяются в двигателях автомобилей Audi, BMW, Volvo.

Размеры направляющих втулок впускных и выпускных клапанов различных автомобилей, зазор и натяг, мм (d — внутренний диаметр, D — наружный диаметр).

Вышеперечисленные свойства латуни позволяют отказаться от винтовых канавок в отверстиях клапанных втулок и сделать втулки впускных и выпускных клапанов одинаковой длины. Так сделано у упомянутых выше иномарок. У части иномарок одинаковыми (короткими) делают ремонтные латунные втулки.

Тепловые характеристики чугуна, стали, бронзы, латуни и алюминия.

Латунные втулки клапанов позволяют уменьшить рабочий зазор в паре втулка — стержень клапана, что уменьшает расход масла. Большой коэффициент теплопроводности латуни способствует быстрой передаче тепла от стержня клапана к головке блока цилиндров и далее к охлаждающей жидкости.

При выборе марки латуни необходимо иметь в виду, что латуни с большим содержанием цинка более дешевые, лучше обрабатываются резанием, лучше прирабатываются и меньше изнашиваются. Вместе с тем у этих латуней меньше теплопроводность. Более низкая температура латунных втулок способствует более длительной работе маслосъемных колпачков, что также уменьшает расход масла.

К сожалению, у латунных втулок есть и минусы. При нормальном рабочем зазоре «разогретой» втулки зазору «неразогретой» слишком велик. Так у Audi (латунь) в соединении втулка — клапан зазор у впускных клапанов 0,1 мм, у выпускных 0,13 мм. Тогда как у автомобилей ВАЗ (чугун) соответственно 0,022-0,055 мм и 0,029-0,062 мм, т.е. примерно в два раза меньше. Попытка уменьшить этот зазор всегда приводит к заклиниванию (схватыванию) стержней клапанов латунными втулками.

При изготовлении втулок необходимо обеспечить максимальную соосность внутреннего отверстия (под стержень клапана) и наружных посадочных поверхностей (в головку и под колпачок). Заметим, что у чугунных втулок, поступающих в запасные части, несоосность встречается довольно часто.

Если головка блока цилиндров чугунная, то установка специальных направляющих втулок клапанов не обязательна, отверстия под клапаны выполнены непосредственно в головке. Усилие запрессовки латунных втулок в 2-3 раза меньше, чем чугунных. Процесс их запрессовки — легкое постукивание по оправке. На втулку колпачок напрессовывают нажатием руки на специальное приспособление. А вот спрессовывается колпачок в этом случае значительно труднее.

По материалам книги «Приспособления для ремонта автомобилей».
Росс Твег.

НАПРАВЛЯЮЩИЕ ВТУЛКИ КЛАПАНОВ

Ремонт головки блока цилиндров рассматривается на страницах нашего издания уже несколько номеров подряд, но не освещенных вопросов осталось еще достаточно много. Поэтому мы снова возвращаемся к этой теме.

В этом номере мы более детально поговорим о направляющих втулках клапанов. В связке “клапан-втулка-седло” втулка является основой направления движения клапана, от ее состояния зависит вся работа узла.

Клапан во втулке делает не только возвратно-поступательные движения, но и вращательно-угловые. Если учесть скорость таких перемещений, то можно понять, какая нагрузка приходиться на втулку. Естественно, что со временем происходит износ. Из-за радиального биения нагрузка возрастает, вращательное движение клапана затрудняется и выработка увеличивается.

Это приводит к одностороннему износу уже не только втулки, но и клапана с седлом. Увеличенный зазор в паре “стержень клапан-втулка” приводит к повышению расхода масла, так как маслосъемный колпачок не способен удержать масло, причиной чего опять же становятся повышенные боковые биения клапана. При несвоевременном вмешательстве мастера это может привести к необратимым последствиям – замене седел, клапанов, втулок, а иногда и замене всей головки блока.

Форма и материал направляющей втулки клапана подобраны с учетом большой скорости перемещения клапана во втулке, высокой температурной нагрузки и ограниченной смазки пары трения “втулка-клапан”. Если головка блока цилиндров сделана из чугуна, то нередко седла и направляющие втулки клапанов составляют единое целое с головкой блока. Такая конструкция обеспечивает соосность, а, следовательно, более точную посадку клапана на седло, что снижает температуру впускных и выпускных клапанов. Чугунные головки блока цилиндров использовали на некоторых двигателях фирм Opel, Ford и других производителей. Но технология производства чугунных головок сложна и требует дорогостоящего оборудования, поэтому большинство головок блоков современных легковых автомобилей изготовлено из алюминиевых сплавов. При их производстве направляющие втулки и седла клапанов изготавливаются отдельно, а затем запрессовываются на свои посадочные места в головке блока цилиндров.

Направляющие втулки производятся из износостойких материалов с достаточно хорошей теплопроводностью. Это специальный чугун, металлокерамика, бронза и латунь. Более высокая теплопроводность у бронзы и латуни, поэтому их и применяют на большинстве форсированных двигателей, например, BMW, Audi, Volvo. Для фиксации втулки по высоте в головке блока цилиндров на ее наружной поверхности обычно имеется опорный буртик. Иногда вместо него используется разрезное опорное кольцо. Если же втулка снаружи гладкая, то для ее установки в головку понадобится специальная оправка или дистанционная втулка.

Направляющие втулки впускных клапанов не должны слишком выступать во впускном канале, чтобы не повышать его аэродинамическое сопротивление. А вот втулки выпускных клапанов, наоборот, должны закрывать стержень клапана на максимальную длину для защиты от раскаленных выхлопных газов и для лучшего теплоотвода от стержня выпускного клапана. Если направляющие втулки изготовлены из бронзы или латуни, то они обычно имеют одинаковую длину, так как эти сплавы обладают высокой теплопроводностью.

Для обеспечения соосности седла и тарелки клапана необходима высокая точность изготовления втулки. Кроме того, наружная поверхность втулки, запрессовываемая в головку блока, должна быть обработана с высокой степенью чистоты поверхности и не должна иметь рисок и царапин. Это делается для улучшения теплоотвода от втулки к головке блока цилиндров.

Основным дефектом направляющих втулок является повышеный износ внутренней поверхности, вызванный длительной (не менее 60-100 тыс. км для отечественных и 150-200 тыс. км для иномарок) эксплуатацией двигателя. Однако применение некачественных масел резко сокращает ресурс втулок, не говоря уже о двигателе в целом. Продолжительная эксплуатация двигателя с неправильно выставленными тепловыми зазорами клапанов также является причиной неравномерного износа направляющей втулки. Это происходит из-за повышеных боковых нагрузок на стержень и ухудшения вращения клапана.

Но кроме естественного износа существуют и другие причины выхода направляющей втулки из работоспособного состояния. Например, при обрыве ремня ГРМ втулка может треснуть из-за изгиба клапана. Неправильная установка или снятие маслосъемных колпачков может привести к деформации или поломке посадочного места под колпачок.

При диагностике двигателя необходимо производить измерения. Эта истина напрямую касается и втулок. При этом необходимы два прибора – нутромер для измерения диаметра втулки и микрометр для измерения стержня клапана. Измерения клапана необходимы для определения зазора “втулка-клапан”.

Диагностика состояния зазора по покачиванию клапана во втулке на глаз неприемлем. Величину зазора необходимо уточнять для каждого конкретного двигателя по справочным данным. В этом случае удобен каталог KS, где централизованно собраны данные по большинству двигателей. Если зазор превышает норму, необходимо либо применять ремонтные клапана с увеличенным размером стержня, либо менять втулку, либо восстанавливать ее.

При наличии ремонтных клапанов втулка сначала разворачивается под ремонтный диаметр стержня клапана, а затем уже под необходимый зазор между втулкой и клапаном. Зазор тот же что и для стандартных клапанов. При разворачивании втулки для получения правильной геометрии отверстия разворачивание необходимо начинать со стороны маслосъемного колпачка, так как эта часть втулки подвержена меньшему износу.

Иногда механику приходиться восстанавливать втулки. Причин может быть несколько: нет ремонтных клапанов, нет новых втулок, работа по замене втулок экономически не выгодна. В этом случае на помощь приходит способ накатки внутренней поверхности втулки с последующей разверткой до необходимого внутреннего диаметра. Этот метод требует специального инструмента. При его применении не портится посадочное место под направляющую в головке блока. Вместе с тем ее внутренняя поверхность, истираемая стержнем клапана, будет иметь большую твердость, чем тело втулки, что происходит благодаря пластическому деформированию.

Этот метод особенно подходит двигателям, имеющим чугунную головку блока, а направляющие клапанов выполнены прямо в головке блока. При износе до 0,3 мм проще и дешевле восстановить их раскаткой, чем расточкой и запрессовкой новых направляющих втулок. Этот метод на примере инструмента NEWAY был рассмотрен нами в предыдущем номере журнала.

Перепрессовка втулок – самый распространенный способ. При ремонте легковых автомашин достаточно иметь прецизионный инструмент типа кувалды и набор оправок. Впрочем, более правильно было бы использовать пневмомолоток. Это для головок легковушек. А вот для тракторных и грузовых двигателей не обойтись без гидропресса. Кстати, оправки во всех случаях должны быть сделаны из конструкционной стали с соответствующей термообработкой. Перед выпрессовкой втулки головку блока надо равномерно нагреть (лучше в термошкафу) до температуры 90°_100°С. Это очень важный шаг, он позволяет меньше повредить посадочное место под втулку. Кстати, если новая втулка не имеет посадочного буртика или опорного кольца, то перед выпрессовкой надо не забыть замерить высоту выступания старой втулки там, где устанавливается маслосъемный колпачок. Выпрессованную втулку надо охладить до комнатной температуры и замерить посадочное место (ее внешний диаметр). Затем проверяем новую втулку – диаметр должен быть равен или больше, в пределах до +0,02 мм.

В случае если новая втулка имеет меньший размер, она может сдвинуться в процессе работы или в цилиндр после полного прогрева двигателя начнет проникать масло (когда посадочное место втулки расширится от нагрева). Надо заметить, что коэффициент линейного расширения втулки, например, из металлокерамики, почти в два раза меньше, чем у алюминиевого сплава головки блока, а обычный натяг втулки в головке блока составляет всего 0,04_0,06 мм, так что проконтролировать посадочный размер надо обязательно.

Кроме того, перед запрессовкой втулки обязательно следует проверить диаметр посадочного места под маслосъемный колпачок. Если этот диаметр меньше, чем на старых втулках, то колпачки могут просто слететь во время работы двигателя. Многие фирмы, например, Volvo, BMW, Volkswagen, выпускают ремонтные направляющие втулки с увеличенным наружным диаметром под запрессовку. Посадочное место под такую втулку в головке блока необходимо развернуть до размера, обеспечивающего посадку с натягом от 0,02 до 0,1 мм.

Перед запрессовкой новых втулок головку блока вновь нагревают до 90°_100°С, а втулки охлаждают, что наиболее желательно делать в жидком азоте.

Конец оправки для запрессовывания желательно охладить там же. Посадочное место под втулку в головке блока смазывают маслом. Охлажденная втулка надевается на оправку и с помощью специального пневмомолотка или другим подходящим способом (например, кувалдой) запрессовывается в головку блока цилиндров. Можно использовать обычные оправки, но только в том случае, если втулка имеет опорный буртик или разрезное кольцо, упирающиеся в головку блока и ограничивающие запрессовку. Но при гладкой втулке, например, в головке блока Opel, для правильной установки втулки необходимо использовать дистанционные проставки (втулки), закрепляемые на оправке.

При запрессовке внутренняя поверхность втулки неизбежно деформируется. Поэтому после остывания головки блока до комнатной температуры отверстия в новых втулках разворачиваются до размера, обеспечивающего правильный зазор и цилиндричность внутренней поверхности втулки. Наилучшие результаты получаются при использовании спиралевидных разверток. Они, в отличие от прямозубых, режут по конической поверхности, а не по простой кольцевой линии.

Еще более качественный результат получается при разворачивании отверстия на специальном станочном оборудовании. Полученный результат надо проверить, и лучше специальными калибрами, чем нутромером.

В случае, когда при ремонте использовались направляющие втулки из бронзы или латуни, надо учитывать, что фирмы-изготовители рекомендуют для них увеличенные зазоры “клапан-втулка”. Это связано с тем, что они имеют большее линейное расширение по сравнению с чугунными и металлокерамическими. Если этим пренебречь, то неизбежен “прихват” клапана во втулке, со всеми вытекающими последствиями – “встреча в верхах” и гнутые клапана.

Андрей ОБМАНЩИКОВ, журнал “Автомастер”, декабрь 2004 года

Из какого материала выполнена направляющая втулка 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.

Бронзовые направляющие втулки клапанов

При ремонте или форсировании двигателя остро стоит вопрос сохранения или повышения ресурса отдельных узлов и деталей, на которые при форсировании увеличивается нагрузка.
Одной из таких наиболее проблемных деталей двигателя является направляющая втулка клапана.
Серийные втулки для восьмиклапанных двигателей ВАЗа делаются из специального чугуна, который, к сожалению, не отличается высокой стойкостью к износу. Серийные втулки ВАЗа грешат плохой геометрией, и на многих моторах к пробегу 30-40 тыс. км люфт клапана вследствие износа превышает все разумные допуски, а при работе мотора прослушивается характерный клапанный стук. Качество выделки и геометрия головок для двигателей Оки еще хуже, особенно это видно по головкам конца 90-х годов.
И только на двигателе 2112 (16 клапанов) серийно устанавливаются втулки из латуни (Лс65), имеющие больший срок службы, чем чугунные.

Чем же заменить ненадежные чугунные втулки? Ответ найден давно — специальные направляющие втулки из бронзовых сплавов. Для направляющих втулок не всякая бронза подойдет, а лишь несколько сортов, специально подобранных и испытанных в автоспорте.

Плюсы бронзовых втулок следующие:
Лучший теплоотвод от стержня клапана и передача тепла в алюминиевое тело головки, высокая стойкость к износу, отличная совместимость со стальными и хромированными клапанами, меньшая требовательность к количеству масла, попадающего на стержни клапанов.

Специалисты по ремонту ГБЦ так же отмечают важную особенность бронзовых втулок — материал достаточно пластичен, не раскалывается, как чугунная втулка, а следовательно, риск раскалывания втулки (появления трещины) при ее запрессовке, или экстремальных режимах работы двигателя, сводится к нулю.

Для двигателей ВАЗ 21082110 освоен выпуск втулок двух типов — для стержня клапана диаметром 8 мм и для клапанов с диаметром стержня 7 мм. Второй тип втулок для семейства двигателей 2108 имеет серийный наружный диаметр, внутренний — 7 мм, а маслосъемные колпачки применяются от 16 клапанного двигателя 2112. Комплект таких втулок показан на фото ниже. Данные втулки применяются при экстремальном тюнинге двигателя с клапанами 40×34.
Бронзовые втулки клапанов с 7 мм стержнем

Бронзовые втулки 2108 так же применяются в двигателях Оки. Кроме того, допустимо применять данные втулки на двигателях семейства ВАЗ «классика».
Опробован так же экономичный вариант, когда бронзовые втулки применяются только на выпускных клапанах, а для впускных клапанов — качественные импортные чугунные направляющие. Такая комбинация оправдана не только экономией, но и увеличением общего ресурса ГБЦ при обычном ремонте головки, ведь выпускные направляющие втулки — наиболее нагруженные.

Бронзовые втулки рекомендуется применять при общем форсировании двигателя, как необходимый элемент увеличения ресурса. Для спортивных валов с подъемами более 12 мм использование бронзовых втулок уже не имеет альтернативы.

Блин, про ранний БрБ2 забыл, тоже норма, но его твёрдый сплав не видел…при забивании мнётся.
Хотя сейчас жидкий азот проще достать.

Из ранних марок БрАЖ9-4, БрОФ10-4, БрКН1-3, из новых типа БрНХК(ф).
Во всех марках обязательно твёрдый сплав, натяг — 0,01 -0,02 мм, нагрев головки 180 — 200°С.
Втулки желательно подержать в морозилке при минус 20°С. На 16-ти, 24-х клапанных головках нагревать головку приходится два, три раза.

Капиталю мотор. Наднях прислали направляйки из америки, от фирмы APE. Отвёз одну втулку на хим.анализ, оказалась латунь. У Нас такой марки нет…но что-то типа ЛМцЖСН65.
Я себе такие-бы не стал ставить…короткое время жизни, но клиент уже заказал.
В америке есть именитая KIBBLEWHITE. Они точат из бронзы С63000(БрАЖН10-4-4).
На всякий случай выложу параметры направляек…Может кому пригодится. В таблице рекомендуемый натяг.

KoNtUoR › Blog › Направляющие втулки и сёдла клапанов (отсюда)

Увеличенный износ направляющих втулок клапанов может быть проблемой для распределительных валов с большим подъёмом клапанов. Даже если двигатель оснащается более «спокойным» распределительным валом, износ направляющих втулок может по-прежнему оставаться проблемой. Когда зазор в направляющей втулке увеличивается, клапаны могут располагаться на седле неравномерно и могут образоваться утечки, что приведет к «утечкам» мощности из камеры сгорания. Изношенные втулки могут также привести к попаданию масла в цилиндры. Когда масло смешивается с рабочей смесью, оно снижает октановое число топлива и находящееся в камере сгорания топливо будет уже ниже по октановому числу, загрязнение маслом увеличит шанс возникновения детонации, особенно при высоких степенях сжатия. Лучшей профилактикой износа направляющих втулок будет установка бронзовых направляющих втулок или бронзовых вставок. Если это сделано правильно, то они надолго «переживут» втулки из чугуна.

Тогда как бронзовые втулки лишь не намного дороже, их установка является разумным вложением средств, т. к. в дополнение к уменьшению зазоров клапан-втулка, они выдерживают недостаток смазки. И если вы хотите достичь высоких характеристик двигателя, то используйте бронзовые втулки. Когда установлены бронзовые направляющие втулки и стабилизирован зазор в них, внимание нужно переключить на сальники (маслоотражательные колпачки) клапанов. Многие промышленные головки блока цилиндров не используют положительные качества сальников стержней клапанов; вместо этого они могут использовать уплотнения зонтичного типа, которые препятствуют попаданию излишков масла на стержни клапанов или же они могут не использовать сальники вообще. Отсутствие сальников это более чем смелый шаг фирмы-производителя. Чугунные направляющие втулки нуждаются в обильной смазке, фактически они требуют намного больше, чем обычно получают. Однако бронзовые направляющие требуют намного меньше смазки и из-за этого можно использовать эффективные сальники (как минимум на впускных клапанах) и добиваться малых зазоров в направляющих втулках — всё это улучшит уплотнение клапанов, работу двигателя и увеличит срок службы втулок. Если вы используете бронзовые направляющие втулки, то приобретите лучшие сальники клапанов, которые можно приобрести. Установка таких сальников часто требует обработки, но в большинстве сальники могут потребоваться только на впускных клапанах. Масло не стремиться попасть в направляющие втулки выпускных клапанов из-за высокого давления в выпускной системе. Но даже в этом случае некоторые конструкторы двигателей используют принудительное уплотнение (сальники) на впускных клапанах, и в качестве дополнительной меры, — сальники зонтичного типа на выпускных клапанах для уменьшения попадания масла в каналы.

Если каналы изношены и нуждаются в замене, рассмотрите использование замены для клапанов, которые имеют хромированные стержни — вы существенно увеличите срок службы направляющей втулки и клапана. Хромированные стержни клапанов работают особенно хорошо с бронзовыми втулками и могут быть использованы с зазором, близким к нулю, т.к. хром и бронза имеют очень мало шансов быть «прихваченными» друг к другу. Хромированные стержни клапанов и бронзовые направляющие втулки часто работают на протяжении более 150 000 км без заметного износа. В заключении если Вы не используете бронзовые направляющие втулки, обратите особое внимание на марки сталей, используемых для производства клапанов, особенно нержавеющие стали, т.к. они не очень сочетаются с чугунными втулками. Бронзовые направляющие втулки напротив совместимы практически со всеми широко используемыми материалами для стержней клапанов и проявляют хорошие характеристики по сопротивляемости износу, работая совместно с такими материалами. Одной из неисправностей головки блока, о которой почти только и слышали несколько лет, являются выемки у сёдел выпускных клапанов. В прошлом свинцовые соединения, добавляемые в бензин, обеспечивали качественную «смазку», которая эффективно противостояла эрозии седел выпускных клапанов.

В наши дни состав бензина не обеспечивает необходимую смазку клапанов и сёдел. Выемки образующиеся у седел, являются вполне реальной проблемой. Эрозия возникает не только из-за использования неэтилированного бензина, но и из-за высоких рабочих температур выпускных клапанов и зазоров в направляющих втулках. Если температуры клапанов являются высокими, то температуры седел клапанов также будут высокими, (из-за того, что большая часть тепла, поглощённого выпускными клапанами, передаётся сёдлам), а при высоких температурах чугун становится менее устойчив к постоянным ударам от работающих клапанов. Эта проблема усиливается из-за ослабления клапанов в направляющих втулках, так как контакт стержня и клапана с втулкой происходит по-другому и клапан рассеивает тепло иначе. Более того, ослабленные втулки приводят к тому, что клапан садится в седло в неправильном положении, что ускоряет эрозию. Становится очевидным, что имеется другая важная причина для использования бронзовых направляющих втулок. Бронза имеет отличные характеристики противостояния износу и допускает работу с малыми зазорами. В дополнение к этому, сама бронза имеет улучшенные характеристики теплоотдачи по сравнению с чугуном. Таким образом, когда используются бронзовые направляющие втулки, от клапанов отводится больше тепла в систему охлаждения.