技術(shù)維修與康明斯知識
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檢查和維修柴油發(fā)電機氣門(mén)彈簧變形的方法
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摘要:柴油發(fā)電機氣門(mén)彈簧處在高溫、交變載荷及高頻振動(dòng)的環(huán)境中工作,氣門(mén)彈簧長(cháng)期使用后,由于受壓力而產(chǎn)生塑性變形,使彈簧彈性疲勞而縮短自由長(cháng)度,造成彈力不足,簧身歪斜,以至變形和折斷,影響了配氣的正確性和氣門(mén)關(guān)閉的嚴密性。因此,氣門(mén)彈簧檢修和正確安裝對柴油發(fā)電機的動(dòng)力性能具有很大的影響。
一、氣門(mén)彈簧的作用與結構
1、作用
(1) 保證氣門(mén)自動(dòng)回位關(guān)閉而密封。
(2)保證氣門(mén)與氣門(mén)座的座合壓力。
(3) 吸收氣門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中傳動(dòng)零件所產(chǎn)生的慣性力,以防止各種傳動(dòng)件彼此分離而破壞配氣機構正常工作。
2、結構原理
因氣門(mén)彈簧承受著(zhù)頻繁的交變載荷,為保證氣門(mén)彈簧可靠地工作,要求氣門(mén)彈簧必須具有合適的彈力,足夠的強度和抗疲勞強度。通常氣門(mén)彈簧采用優(yōu)質(zhì)冷拔彈簧鋼絲制成。鋼絲表面經(jīng)拋光或噴丸處理。彈簧的兩端面經(jīng)磨光并與彈簧軸線(xiàn)相垂直。氣門(mén)彈簧是圓柱形螺旋彈簧,其一端支承在氣缸蓋(體)上,而另一端則壓靠在氣門(mén)桿端的彈簧座上,彈簧座用鎖片固定在氣門(mén)桿的末端。 當氣門(mén)彈簧的工作頻率與其自然振動(dòng)頻率相等或成某一倍數時(shí),將會(huì )發(fā)生共振,造成氣門(mén)反跳、落座沖擊,并可使彈簧折斷。為此,采取如下幾種結構措施:
(1) 提高氣門(mén)彈簧的自然振動(dòng)頻率
即設法提高氣門(mén)彈簧的剛度,如加粗鋼絲直徑或減小彈簧的圈徑。這種方法較簡(jiǎn)單,但由于彈簧剛度大,增加了功率消耗和零件之間的沖擊載荷。
(2)采用雙氣門(mén)彈簧
每個(gè)氣門(mén)裝兩根直徑不同、旋向相反的內外彈簧。由于兩彈簧的自然振動(dòng)頻率不同,當某一彈簧發(fā)生共振時(shí),另一彈簧可起減振作用。旋向相反,可以防止一根彈簧折斷時(shí)卡入另一根彈簧內,導致好的彈簧被卡住或損壞。另外,萬(wàn)一某根彈簧折斷時(shí),另一根彈簧仍可保持氣門(mén)不落入氣缸內。
(3)采用不等螺距彈簧
這種彈簧在工作時(shí),螺距小的一端逐漸疊合,有效圈數逐漸減小,自然頻率也就逐漸提高,使共振成為不可能。
二、氣門(mén)彈簧的檢查
氣門(mén)彈簧的損壞除斷裂外,還有變形、自由長(cháng)度變短和彈力減弱。因此,檢修要求能夠正確檢驗氣門(mén)彈簧的裂紋與變形,使用量器具準確測量出汽門(mén)彈簧的自由長(cháng)度和彈力。
1、變形的檢驗
一般采用寬座直角尺(如圖1所示)來(lái)檢查氣門(mén)彈簧的端面與中心線(xiàn)的垂直度,氣門(mén)彈簧不垂直度極限要求不超過(guò)2°,如圖2所示;各彈簧的外徑應在同一平面上,其誤差不大于1mm,否則應更換。當有不明顯的變形而鋼絲直徑尚未磨損減小時(shí),允許整理長(cháng)度后經(jīng)熱處理修復。
圖1 氣門(mén)彈簧垂直度檢查
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圖2 氣門(mén)彈簧彎曲和扭曲變形極限值
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2、彈簧自由長(cháng)度的測定
彈簧在靜止狀態(tài)的長(cháng)度就是彈簧的自由長(cháng)度,可采用下列方法進(jìn)行檢測:
①氣門(mén)彈簧的自由長(cháng)度可用鋼板尺測量(如圖1),與新彈簧比較,看其是否合乎規定。
② 用游標卡尺測量彈簧的自由長(cháng)度(如圖3),把這個(gè)數值與規定的標準值進(jìn)行比較,來(lái)判斷彈簧是否可以繼續使用。
③ 氣門(mén)弾簧的自由長(cháng)度,可采用康明斯公司生產(chǎn)的用于壓縮閥門(mén)彈簧以測量彈簧力的測試儀,如圖4所示。
圖3 游標卡尺測量氣門(mén)彈簧的自由長(cháng)度
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圖4 氣門(mén)彈簧測試儀(工具號3375182)
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3、彈簧彈力的測定
將氣門(mén)彈簧放置在實(shí)驗平臺上,如圖5所示,操作儀器杠桿對氣門(mén)彈簧施加壓力,將氣門(mén)彈簧壓到規定長(cháng)度,并使儀器平衡時(shí),讀出所加負荷數值,就是彈簧彈力。將測定得出的數值與規定的標準進(jìn)行比較,如果將彈簧壓縮至適當長(cháng)度后,其壓力較規定公斤數顯著(zhù)減低,表示單簧已經(jīng)失去正常彈性,應根據情況更換新彈簧。
若沒(méi)有氣門(mén)弾簧試驗器,也可采用一種簡(jiǎn)便方法進(jìn)行檢驗,如圖6所示,取一標準弾力的彈簧與要檢査的彈簧各一只,在中間墊一塊鐵片,一起夾在虎針上,在虎針上壓縮比較長(cháng)短,正常情況下,a=b,但如果b遠遠小于a,就表示彈性太差,應更換新的。
圖4 氣門(mén)彈簧彈力檢驗圖
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圖4 氣門(mén)彈簧張力比較法
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三、氣門(mén)彈簧的維修方法
1、冷處理
把彈簧置于一軸上,使其外徑與彈簧內徑相匹配,將彈簧一端與圓軸卡在車(chē)床上,將移動(dòng)桿固定在車(chē)床的刀架上,并將移動(dòng)桿的頭部銼成比彈簧絲直徑稍大的凹槽,使彈簧嵌入槽內,用刀架壓緊,漸漸運轉卡盤(pán),每轉一圈,旋轉一圈,漸漸運轉卡盤(pán),每轉一圈,移動(dòng)距離大于彈片1~2毫米。當旋轉彈簧時(shí),用小錘輕輕敲打彈簧,使彈簧表面硬化,從而增加其彈性。然而,用這種方法修復的彈簧,使用時(shí)間較短,因此,只能作為最后手段。一般情況下還是換新彈簧。
2、熱處理方法
在鐵皮箱內放置閥簧,用鐵屑填充鐵屑(鑄屑可以防止彈簧表面氧化),爐溫925℃左右,保溫1h左右,再把鐵皮箱放入空氣中冷卻,然后把閥片拿到空氣中冷卻,然后把閥片拿出來(lái)套到氣缸里,然后把閥片套到氣缸里,然后把閥片放到氣缸里,然后把閥片套到氣缸里,然后把閥片套到氣缸里,然后把氣缸套到氣缸里,然后把氣缸套到氣缸里,然后把氣缸套到氣以及維修夾具夾在一起的柜子。箱體采用6mm厚鑄鋼鋼板制造,并根據新的氣門(mén)彈簧的螺距切割成凹槽。將彈簧的心軸壓入氣門(mén)彈簧,然后將夾具加熱到810℃左右,然后將油淬火,再加熱到310℃,然后在空氣中冷卻。此時(shí)應為RC41~42。
3、應急處理法
在缺乏器材的情況下,若氣門(mén)彈簧因彈性減弱,自由長(cháng)度縮短而無(wú)新件更換時(shí),也可以用加墊圈的方法,使之達到應有的彈性,但在加整圈后必須進(jìn)行檢查,當凸輪頂起挺桿壓縮彈簧至最高點(diǎn)時(shí),要求彈簧的圈與圈之間仍有一定的間隙,否則會(huì )頂壞凸輪、挺桿等,造成不應有的損失。所以,規定所加墊圈的厚度不得超過(guò)2mm。
四、氣門(mén)彈簧壓縮器的拆裝
氣門(mén)彈簧壓縮器是專(zhuān)門(mén)用于拆裝氣門(mén)的專(zhuān)用工具。在安裝發(fā)動(dòng)機氣門(mén)時(shí),氣門(mén)彈簧處于預壓縮狀態(tài),要想拆卸氣門(mén)或氣門(mén)鎖片等氣門(mén)組件,必須對氣門(mén)彈簧進(jìn)行壓縮才能對其進(jìn)行拆卸。主要使用方法如下:
安裝氣門(mén)彈簧
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氣門(mén)彈簧處于張緊狀態(tài),如果釋放不正常,彈簧可能彈出來(lái)。為了防止對眼睛的傷害,應佩帶帶有側護罩的護目眼鏡。釋放氣門(mén)彈簧張力之前,應檢查并確認鎖片正確入位。不要對此步驟中的任何零件使用沖擊工具。否則可能會(huì )損壞工具和/或發(fā)動(dòng)機。
用4氣門(mén)彈簧壓縮器(零件號為4919358)壓縮氣門(mén)彈簧。
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將拆裝器螺釘定位到噴油器孔中,使螺紋端朝上。
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利用噴油器卡箍和螺釘將拆裝器螺釘固定到噴油器孔中。
擰緊螺釘。扭矩值:54 n•m[40 ft-lb]。
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擋板上具有大直徑倒角的一側朝下,以容納氣門(mén)彈簧。擋板定位不正確可能會(huì )導致發(fā)動(dòng)機和/或工具損壞。
將壓縮器板通過(guò)拆裝器螺釘定位到氣門(mén)彈簧上。
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將墊圈和壓緊螺母安裝在拆裝器螺釘上。
用手將螺母擰緊。順時(shí)針轉動(dòng)壓緊螺母,直至氣門(mén)彈簧開(kāi)始壓縮。繼續順時(shí)針旋轉壓緊螺母,直到可以安裝氣門(mén)鎖片。
重裝缸蓋時(shí)務(wù)必使用新鎖片。檢查鎖片是否正確座入和安裝。
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拆卸安裝工具
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小心地逆時(shí)針轉動(dòng)壓緊螺母,直至氣門(mén)彈簧上的張力被釋放。
將壓緊螺母和壓縮器板從拆裝器螺釘上拆下。
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通過(guò)拆卸噴油器壓緊螺栓和噴油器壓緊卡箍拆下拆裝器螺釘。
根據需要,對每個(gè)氣缸重復上述步驟。
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總結:
發(fā)動(dòng)機氣門(mén)彈簧是確保氣門(mén)及時(shí)落座并緊密貼合,防止氣門(mén)在發(fā)動(dòng)機振動(dòng)時(shí)發(fā)生跳動(dòng),破壞其密封性。安裝時(shí)預先壓縮產(chǎn)生的安裝預緊力是用來(lái)克服氣門(mén)關(guān)閉過(guò)程中氣門(mén)及其傳動(dòng)件的慣性力,消除各傳動(dòng)件之間因慣性力作用而產(chǎn)生的間隙,實(shí)現其功用的。氣門(mén)彈簧則大多由中碳鉻釩鋼絲或硅鉻鋼絲制造而成,使彈簧擁有足夠的剛性和抗疲勞強度,以承受頻繁的壓縮負載及保持合適的彈力。在氣門(mén)彈簧的使用過(guò)程中,會(huì )常發(fā)生一些故障。以上就是氣門(mén)彈簧的檢修和拆卸及安裝步驟。
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