Popychacz - Tappet
Popychacz jest najczęściej komponent w silniku spalinowym wewnętrznego spalania , który przetwarza ruch obrotowy na ruch liniowy wałka rozrządu do zaworów, bezpośrednio lub pośrednio.
Wcześniej termin ten był używany dla części przekładni zaworowych w silnikach belkowych począwszy od 1715 roku. Termin ten jest również używany do elementów cylindrów pneumatycznych i krosna tkackiego .
Silniki belkowe
.jpg)
Pierwsze odnotowane użycie terminu popychacz jest częścią przekładni zaworowej w silniku Newcomena z 1715 r. , wczesnej formie silnika parowego. Wczesne wersje silników Newcomen z 1712 r. miały ręcznie sterowane zawory, ale do 1715 r. to powtarzające się zadanie zostało zautomatyzowane dzięki zastosowaniu popychaczy. Do belki silnika zwisał pionowy „korbowód” wzdłuż cylindra. Regulowane bloki lub „popychacze” były przymocowane do tego pręta, a gdy belka poruszała się w górę iw dół, popychacze naciskały na długie dźwignie lub „klaksony” przymocowane do zaworów silnika, uruchamiając cykl zaworów pary i wtrysku wody w celu obsługi silnika.
Ta operacja za pomocą popychaczy na pręcie wtykowym była kontynuowana na początku XX wieku z silnikiem Cornish .
Od XIX wieku w większości silników parowych stosowano zasuwy lub zawory tłokowe , które nie wymagają stosowania popychaczy.
Silniki z zapłonem wewnętrznym
W silniku spalinowym popychacz (zwany również „popychaczem zaworu” lub „popychaczem krzywkowym”) jest elementem, który przekształca obrót wałka rozrządu w ruch pionowy, który otwiera i zamyka zawór wlotowy lub wydechowy . Typami popychaczy zaworów (tj. popychaczy) powszechnie stosowanych w silnikach samochodowych są popychacze stałe, popychacze hydrauliczne i popychacze rolkowe.
Alternatywą dla popychacza jest „popychacz palca”, który jest belką obrotową, która służy do przekształcania obrotu wałka rozrządu w otwieranie i zamykanie zaworu. Popychacze palców są stosowane w niektórych wysokowydajnych silnikach z dwoma górnymi wałkami rozrządu (zamiast popychaczy kubełkowych), najczęściej w motocyklach i samochodach sportowych.
Aby zmniejszyć zużycie obracającego się wałka rozrządu, popychacze są zwykle okrągłe i umożliwiają lub nawet zachęcają do obracania się. Pozwala to uniknąć rowków powstających z tego samego punktu popychacza, zawsze biegnącego w tym samym punkcie wałka rozrządu. Jednak w niektórych stosunkowo małych silnikach z wieloma cylindrami (takich jak silnik Daimler „250” V8 ) popychacze były małe i nie obracały się.
Większość „płaskich” popychaczy (tj. bez rolek) zwykle ma niewielki wypukły promień, który tworzy subtelną powierzchnię w kształcie grzybka, ponieważ idealnie płaska powierzchnia prowadzi do „uderzenia” o stromą powierzchnię wałka rozrządu.
Regulacja popychaczy
Powszechnym, ale nieprecyzyjnym zastosowaniem terminu „popychacz” jest zadanie konserwacji silnika, określane jako „regulacja popychaczy” w silniku górnozaworowym (OHV), który jest szeroko stosowaną konfiguracją silnika od lat 40. XX wieku. Zadanie polega na regulacji luzu popychacza od wałka rozrządu, jednak w rzeczywistości regulacja nie dotyczy samych popychaczy.
W większości silników OHV regulację dokonywano poprzez przekręcenie śruby znajdującej się na końcu wahacza, która dociskała koniec popychacza. Przy silniku obróconym w celu uzyskania największej szczeliny między wałkiem rozrządu a konkretnym popychaczem, śruba wahacza była regulowana, aż szczelina ta znalazła się we właściwym odstępie, mierzonym za pomocą szczelinomierza . Jeśli szczelina była zbyt szeroka, może to skutkować słyszalnym „grzechotaniem” z pokrywy wahacza. Zbyt wąska szczelina może spowodować uszkodzenie silnika, np. zgięte popychacze lub spalone zawory. Śruba regulacyjna została zablokowana przeciwnakrętką. Awaria nakrętki zabezpieczającej w celu utrzymania regulacji na miejscu może spowodować katastrofalną awarię silnika, która doprowadziła do śmiertelnych wypadków lotniczych.
W niektórych silnikach OHV w latach 60., takich jak Ford Taunus V4 i Opel CIH , regulacja popychacza odbywała się poprzez ustawienie wysokości punktu obrotu wahacza (zamiast typowej metody śruby regulacyjnej końca wahacza). W wersjach silnika Opel CIH z lat 1965-1970 z litymi popychaczami regulacja popychaczy była przeprowadzana przy pracującym silniku.
Popychacze hydrauliczne
Popychacza hydraulicznego , znanego także jako „hydrauliczny kasownik luzu” zawiera mały tłok hydrauliczny, który napełnia się pod ciśnieniem oleju silnikowego. tłok działa jak sprężyna hydrauliczna, która automatycznie dostosowuje luz popychacza w zależności od ciśnienia oleju. Chociaż ruchy tłoka są niewielkie i rzadkie, wystarczają do samoregulacji uruchamiania zaworu, dzięki czemu nie ma potrzeby ręcznej regulacji luzu popychaczy.
Popychacze hydrauliczne są uzależnione od doprowadzenia czystego oleju pod odpowiednim ciśnieniem. Przy uruchamianiu zimnego silnika, przy niskim ciśnieniu oleju, popychacze hydrauliczne często hałasują przez kilka sekund, dopóki nie ustawią się prawidłowo.
Popychacze rolkowe
Wczesne silniki samochodowe wykorzystywały rolkę w punkcie styku z wałkiem rozrządu, jednak wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika „płaskie popychacze” z gładkimi końcami stały się znacznie bardziej powszechne niż popychacze z rolkami. Jednak w ostatnim czasie popychacze rolkowe i wahacze z końcami rolkowymi odradzają się ze względu na mniejsze tarcie, co zapewnia większą wydajność i zmniejsza opór.
Układy Valvetrain
Silniki bocznozaworowe
.jpg)
W silniku z zaworem bocznym — powszechnym rozwiązaniem w silnikach samochodowych do lat pięćdziesiątych — zawory są montowane po bokach cylindra i skierowane do góry. Oznacza to, że wałek rozrządu można umieścić bezpośrednio pod zaworami, bez konieczności stosowania wahacza. Przy niższych blokach cylindrów popychacze mogą bezpośrednio napędzać zawory bez konieczności stosowania popychacza.
Silniki zaworowe wymagały również regularnej regulacji luzu popychaczy i w tym przypadku to same popychacze były regulowane bezpośrednio. Po bokach bloku cylindrów umieszczono małe płytki dostępowe, dające dostęp do szczeliny między zaworami i popychaczami. Niektóre popychacze miały gwintowany regulator, ale prostsze silniki można było regulować, szlifując bezpośrednio końce trzpienia zaworu. Ponieważ regulacja popychacza zawsze polegała na zwiększeniu luzu (ponowne szlifowanie zaworów w gniazdach zaworów podczas odkoksowania powoduje ich osadzenie niżej, co zmniejsza luz popychacza), regulacja poprzez skrócenie trzpieni zaworów była realną metodą. Ostatecznie zawory zostaną całkowicie wymienione, co jest stosunkowo powszechną operacją w silnikach tej epoki.
Silniki popychacza
W silniku z popychaczami popychacze są umieszczone w bloku silnika i obsługują długie, cienkie popychacze, które przenoszą ruch (poprzez wahacze) na zawory znajdujące się w górnej części silnika.
Silniki z jednym górnym wałkiem rozrząducam
W silniku z pojedynczym górnym wałkiem rozrządu (SOHC) popychacze są zintegrowane z konstrukcją wahaczy jako jeden element, ponieważ wałek rozrządu bezpośrednio współpracuje z wahaczem.
Masowa produkcja silników SOHC do samochodów osobowych stała się bardziej powszechna w latach 70., w postaci głowic cylindrów o przepływie krzyżowym z górnymi wahaczami umieszczonymi bezpośrednio nad pojedynczym górnym wałkiem rozrządu, jako bardziej wydajna konstrukcja, którą można było produkować w sposób ekonomiczny. Silnik Ford Pinto z lat 1970-2001 był jednym z pierwszych silników produkowanych masowo, w których zastosowano konstrukcję SOHC z zębatym paskiem rozrządu. W tej konfiguracji wahacze łączą w sobie funkcję popychacza przesuwnego, wahacza i urządzenia regulacyjnego. Regulacja luzu zaworowego odbywała się zwykle za pomocą gwintowanego kołka na końcu zaworowego wahacza. Liniowa strona popychacza ślizgowego często wykazywała wysoki stopień zużycia i wymagała starannego smarowania olejem zawierającym dodatki cynku.
Stosunkowo rzadko spotykana konstrukcja wałka rozrządu SOHC z czterema zaworami na cylinder została po raz pierwszy zastosowana w czterocylindrowym silniku Triumph Dolomite Sprint z lat 1973-1980 , w którym zastosowano wałek rozrządu z 8 krzywkami, który uruchamiał 16 zaworów za pomocą sprytnego układu wahaczy.
Silniki z podwójnym górnym wałkiem rozrządu
.jpg)
Silniki z podwójnym górnym wałkiem rozrządu (DOHC) zostały po raz pierwszy opracowane jako wysokowydajne silniki lotnicze i wyścigowe, z wałkami rozrządu zamontowanymi bezpośrednio nad zaworami i napędzającymi je przez prosty „popychacz czerpakowy”. Większość silników wykorzystywała głowicę cylindrów z przepływem krzyżowym z zaworami w dwóch rzędach w linii z odpowiadającym im wałkiem rozrządu.
Regulacja luzu popychacza jest zwykle ustawiana za pomocą małej podkładki , umieszczonej powyżej lub poniżej popychacza. Podkładki zostały wykonane w różnych standardowych grubościach, a mechanik zamieniał je, aby zmienić szczelinę popychacza. We wczesnych silnikach DOHC najpierw montowano silnik z domyślną podkładką o znanej grubości, a następnie mierzono szczelinę. Ten pomiar byłby wykorzystany do obliczenia grubości podkładki, która dałaby pożądaną szczelinę. Po zamontowaniu nowej podkładki, szczeliny zostałyby ponownie zmierzone, aby sprawdzić, czy luz jest prawidłowy. Ponieważ wałek rozrządu musiał zostać usunięty w celu wymiany podkładek, była to bardzo czasochłonna operacja (zwłaszcza, że pozycja wałka rozrządu mogła się nieznacznie różnić za każdym razem, gdy był ponownie instalowany).
Późniejsze silniki wykorzystywały ulepszoną konstrukcję, w której podkładki znajdowały się nad popychaczami, co pozwalało na wymianę każdej podkładki bez demontażu popychacza lub wałka rozrządu. Wadą tej konstrukcji jest to, że powierzchnia trąca popychacza staje się powierzchnią podkładki, co jest trudnym problemem w metalurgii masowej produkcji. Pierwszym seryjnie produkowanym silnikiem, w którym zastosowano ten system, był silnik Fiat Twin Cam z lat 1966-2000 , a następnie silniki Volvo i chłodzone wodą Volkswageny.
Inne zastosowania
.jpg)
Termin „popychacz” jest również używany, niejasno, jako składnik systemów zaworów do innych maszyn, szczególnie jako część zaworu bash w cylindrach pneumatycznych . Tam, gdzie występuje ruch posuwisto-zwrotny, na przykład w przypadku wiertarki pneumatycznej lub młota pneumatycznego , zawór może być uruchamiany przez bezwładność lub ruch tłoka roboczego. Gdy tłok uderza w przód i w tył, uderza w mały popychacz, który z kolei porusza zawór powietrzny i odwraca przepływ powietrza do tłoka.
W krosnach tkackich popychacz jest mechanizmem, który pomaga uformować przesmyk lub otwór w nitkach osnowy (w kierunku podłużnym) materiału, przez który przechodzą nitki wątku (w kierunku z boku na bok lub w kierunku krótkim). Popychacze tworzą podstawowe wzory w materiale, takie jak splot płócienny, skośny, denim lub splot satynowy. Tweed Harrisa wciąż jest tkany na krosnach, w których nadal używa się popychaczy.