К клапанной группе механизмов газораспределения относят клапаны, их направляющие втулки, клапанные пружины с деталями крепления, гнезда (седла) клапанов и некоторые другие детали.

Клапаны (рис. ниже) состоят из головки (тарелки) и стерж­ни. Для уменьшения сопротивления при впуске и выпуске переход от головки клапана к стержню делают возможно более плавным.

Головка клапана имеет конусную запорную часть. Для плотной посадки в седло на запорной части клапана делают прошлифованную фаску, которая индивидуально прити­рается к фаске соответствующего седла. Угол конуса фаски составляет, как правило, 45 или 30°. При угле фаски 30° необходимое проходное сечение клапана дости­гается при меньшем его подъеме, что позволяет уменьшить силы инерции и износ клапанов. Однако применение клапанов с таким углом фаски в механизмах с нижним боковым расположением клапанов приводит к резкому изменению направления всасываемого потока и ухудше­нию наполнения.

Угол фаски 45° применяется как при нижнем, так и при верхнем расположении клапанов; угол фаски 30° имеют верхние впускные клапаны отдельных двигателей. Диаметры головок впускных и выпускных клапанов дви­гателя или одинаковые, или диаметр головки впускного клапана для лучшего наполнения цилиндров делается большим.

Направляющая часть клапана (цилиндрическая по­верхность стержня) шлифуется. Хвостовая часть стержня Приспособлена для крепления пружины к клапану. Для этого на хвостовике стержня делают кольцевую проточку, или коническую поверхность для сухариков, или сверлят сквозное отверстие для чеки.

Кроме этого, на стержне подвесного клапана иногда делают выточку 6 (рис. выше, а) для установки проволочного кольца, предотвращающего падение клапана в цилиндр при отъединении пружины от клапана.

Торец стержня клапана, воспринимающий удары коро­мысла или толкателя, закаливают или закрывают специаль­ным защитным каленым колпачком.

Впускные и выпускные клапаны работают в разных условиях: если средняя температура заряда, омывающего впускной клапан, составляет 300...400 °С, то температура отработавших газов, в среде которых работает выпуск­ной клапан, достигает 600...800 °С. Поэтому к материалу выпускного клапана, особенно его головки, предъявляются повышенные требования с точки зрения жаростойкости, сопротивления коррозии и образованию окалины, износо­стойкости.

Для изготовления впускных клапанов применяют хро­мистые стали, а выпускных — специальные жароупорные сильхромовые стали. В некоторых случаях головку вы­пускного клапана делают из жароупорной стали и элек­тросваркой соединяют ее со стержнем из хромистой стали.

Чтобы повысить износостойкость клапана, часто стер­жень хромируют, а фаски головок наплавляют жаростой­кими хромоникелевыми сплавами.

Выпускные клапаны некоторых двигателей имеют спе­циальное охлаждение. В стержне клапана со стороны головки делают глухое сверление, которое наполовину заполняют легкоплавким веществом (натрием или специаль­ными солями), затем заваривают. При работе двигателя наполнитель в стержне плавится, взбалтывается и интен­сивно отводит теплоту от головки к стержню.

Направляющая втулка центрирует клапан относительно гнезда и обеспечивает плотную, без перекосов посадку головки клапана в гнездо. Ее изготовляют из чугуна или металлокерамического сплава.

Клапанное гнездо является опорой для головки кла­пана. При закрытом клапане его фаска прижимается к фаске гнезда, обеспечивая надежное уплотнение. Клапанные гнезда выполняют непосредственно в теле головки цилин­дров блок-картера или изготовляют отдельно в виде колец из специального чугуна или жароупорных сталей. Вставные кольца применяют в качестве гнезд для выпускных кла­панов, а если головка цилиндров (блок-картер) изготов­лена из легких, относительно мягких сплавов, то и для всех клапанов.

Клапанные пружины предназначены для плотной по­садки клапанов в гнезда. В процессе работы клапанная пружина обеспечивает постоянный беззазорный контакт передаточных деталей (клапан — коромысло — штанга — толкатель — кулачок).

Как правило, пружины впускных и выпускных клапа­нов изготовляют одинаковыми.

Клапанные пружины цилиндрические, с постоянным или переменным шагом, из круглой проволоки диаметром 3...8 мм и числом рабочих витков от 5 до 14. В качестве материала для изготовления клапанных пружин приме­няют марганцовистую, кремне марганцевую, хромованадие-вую и другие стали (например, 65 Г, 50ХВА, 50ХФА).

Нижние клапаны обычно имеют по одной пружине, верхние для уменьшения габаритной высоты двигателя и снижения напряжения на клапан могут иметь по две короткие пружины. В случае применения двух пружин на клапан направления навивки наружной и внутренней пружин делают различными. Это исключает попадание витков одной пружины между витками другой.

Пружины с переменным шагом меньше вибрируют. Их следует устанавливать большим шагом навивки к головке клапана.

Пружины относительно клапана центрируют за счет опорного гнезда в головке цилиндров или блок-картере.

Крепление пружины к стержню клапана (рис. выше, в) может выполняться при помощи опорной шайбы 8 и ци­линдрических 10 или конических 9 сухариков, конуса 11 на хвостовике стержня или чеки. Первый способ получил наибольшее распространение.

На некоторых двигателях применяют приспособления для небольшого поворота выпускного клапана относительно своей оси при каждом подъеме. Это создает эффект само­притирания фасок и предотвращает образование нагара на них.

Читать далее: Декомпрессионный механизм