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新聞主題 |
發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與損傷修復(fù) |
摘要：柴油機(jī)上都設(shè)有配氣機(jī)構(gòu)，主要任務(wù)是定時(shí)地向燃燒室輸送清潔的空氣，及時(shí)排出燃燒后的廢氣。配氣機(jī)構(gòu)的氣門就是空氣進(jìn)出燃燒室的門，分為進(jìn)氣門和排氣門。進(jìn)氣門的作用是讓新鮮空氣由此進(jìn)入汽缸內(nèi)，排氣門則讓燃燒后的廢氣排出汽缸。氣門與氣門密封安裝于燃燒室上，在高溫燃?xì)獾淖饔孟?，易發(fā)生燒蝕損傷，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座，受高溫腐蝕性氣體的高速?zèng)_刷，更容易被燒蝕；氣門因工作過程中開閉頻繁，氣門座磨損是它的另一個(gè)常見損傷。氣門座發(fā)生燒蝕或磨損后，會(huì)造成氣門關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣，影響柴油機(jī)的啟動(dòng)和功率發(fā)揮。
一、氣門座結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
氣門座是在汽缸體或汽缸蓋上加工出的一些圓形表面，氣門錐面密封或落座在氣門座上，如圖1所示。這些氣門座為進(jìn)氣門和排氣門提供了密封表面，防止氣體滲漏。氣門座還可以幫助散去氣門上聚積的熱量。
1、氣門座分類
氣門座有兩種類型分別為一體式和鑲?cè)胧健?/span>
（1）一體式氣門座
與氣門導(dǎo)管相似，一體式氣門座作為汽缸蓋的一部分直接鑄造而成；
（2）鑲?cè)胧綒忾T座
鑲?cè)胧綒忾T座用一個(gè)金屬環(huán)作為氣門座，被壓裝在汽缸體內(nèi)，并要磨到正確的角度。具有鋁制汽缸蓋的發(fā)動(dòng)機(jī)通常使用鑲?cè)胧綒忾T座。鑲?cè)胧綒忾T座可以用鑄鐵、經(jīng)硬化處理的鑄鐵、高鉻鋼和鎢鉻鈷合金（非常硬的鋼）制成。
2、氣門座干涉角
為保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，要將氣門座磨到規(guī)定的角度，如30°或45°等。在磨削氣門時(shí)一般都有一個(gè)干涉角。通過將氣門錐面的角度磨得比氣門座的角度小1°左右，即可獲得干涉角，如圖2所示。
例如，將氣門磨到44°，而氣門座被磨到45°。干涉角的存在使氣門在落座時(shí)能夠切開氣門座上的沉積物，而且還能產(chǎn)生更好的機(jī)械密封性。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和氣門座的磨損，干涉角將逐漸消失。結(jié)果形成一個(gè)良好的線性接觸，有利于將氣門上過多的熱量傳遞出去，有利于氣門更快地落座到汽缸蓋內(nèi)。
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圖1 氣門座位置圖 |
圖2 氣門座干涉角 |
3、氣門座定位
氣門座部位可以被抬高或降低，這是通過切除或磨削氣門座的上部或下部來實(shí)現(xiàn)的。氣門座定位方法如圖3所示。
首先，將氣門座研磨標(biāo)準(zhǔn)，比如說45°。然后用一個(gè)30°的磨石或切磨刀磨去氣門座的頂部，然后再用一個(gè)60°的磨石磨去氣門座的底部。通過從頂部和底部切除合適的量，氣門座的位置得以調(diào)整。另外，通過使用這兩塊磨石，還可以將氣門座部位的長度精確地磨到規(guī)定的規(guī)范。通過定位氣門座，氣門的位置也可以根據(jù)需要進(jìn)行抬高或降低。
在氣門座被正確定位后，一定要確認(rèn)氣門座具有正確的寬度，這一點(diǎn)很重要。氣門座的寬度可以用一個(gè)小的氣門座尺進(jìn)行測量，如圖4所示。如果寬度不正確或不符合規(guī)范，必須將氣門座重新研磨到正確的寬度，同時(shí)還要確認(rèn)氣門座的定位是正確的。
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圖3 磨削氣門座的位置圖 |
圖4 磨削氣門座的位置圖 |
二、常見損傷原因與預(yù)防措施
1、氣門座燒蝕分析
（1）主要原因
造成氣門和氣門座早期燒蝕的原因主要有∶
① 氣門間隙過小，或氣門彈簧彈力減弱，以致氣門與氣門座閉合不嚴(yán)，高熱氣體從間隙中竄出而燒壞氣門結(jié)合面。
② 供油（點(diǎn)火時(shí)間過遲，導(dǎo)致燃油燃燒不良，使汽缸內(nèi)遲燃火焰沖出燒毀氣門。
③ 供油量過大，燃油燃燒不完全，使氣門積碳增多，影響散熱而加速氣門燒損。
④ 發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫下工作時(shí)間過長，引起機(jī)油與燃料分解，形成膠狀沉淀物，使氣門密封面受到腐蝕而加速損壞。
（2）預(yù)防措施
為延長氣門和氣門座使用的密封性，防止氣門早期燒損，可采取以下預(yù)防措施∶
① 柴油機(jī)維修時(shí)應(yīng)及時(shí)清除氣門結(jié)敗，積碳，并檢查、調(diào)整氣門彈簧的彈力，對(duì)氣門間隙務(wù)必按規(guī)定數(shù)值進(jìn)行校正。發(fā)電機(jī)組運(yùn)行1000km后應(yīng)增加檢校氣門間隙的作業(yè)。
② 確保正確的供油、點(diǎn)火時(shí)間及供油量。
③ 保持冷卻系完好，重點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)必須暢通。風(fēng)扇葉角度正常，水泵皮帶緊度適當(dāng)，節(jié)溫器性能良好，散熱器不堵不漏，百葉窗操縱靈活有效。
2、氣門座早期磨損分析
（1）主要原因
在維修和保養(yǎng)柴油機(jī)時(shí)，有些機(jī)手反映氣門和氣門座不耐用，一般工作300～500h就嚴(yán)重磨損了，氣門和氣門座接觸錐面線寬1.8～2mm，氣門下陷1.8～2.5mm，出現(xiàn)氣門關(guān)閉不嚴(yán)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，功率下降。造成氣門和氣門座早期磨損的原因，主要有以下幾點(diǎn)∶
① 柴油機(jī)工作環(huán)境較臟，加上機(jī)手對(duì)空氣濾清器保養(yǎng)差，致使沒有經(jīng)過濾清的空氣進(jìn)入汽缸，加劇了氣門和氣門座的磨損。
② 氣門彈簧磨損后，自由長度縮短，彈力減弱，致使氣門開閉時(shí)緩慢，動(dòng)作不敏捷，氣門關(guān)閉不嚴(yán)，有燒蝕現(xiàn)象。
③ 氣門間隙調(diào)整不當(dāng)（檢查方法如圖5所示），致使進(jìn)氣不足，排氣不凈，機(jī)濕升高，加劇磨損。
（2）預(yù)防措施
為了延長氣門和氣門座的使用壽命，使用中應(yīng)注意∶
① 定期保養(yǎng)空氣濾清器，每工作100h或耗油200L清洗一次；機(jī)油不足時(shí)應(yīng)立即添加。對(duì)于三級(jí)空氣濾清器（離心式、濕慣性式、濕過濾式），如果不保持足夠的機(jī)油，空氣濾清器則不起作用。注意空氣濾清器連接處用橡皮壁片密封，否則空氣會(huì)直接竄入汽缸。
② 及時(shí)更換磨損的氣門彈簧、彈簧座，一般柴油機(jī)的氣門彈簧自由長度為52mm，磨損極限為48mm。
③ 正確調(diào)整氣門間隙（調(diào)整裝置如圖6所示），保持正確的進(jìn)、排氣門間隙（一般柴油機(jī)進(jìn)氣門間隙為0.35mm，排氣門間隙為0.45 mm），工作一段時(shí)間后應(yīng)注意檢查、調(diào)整。
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圖5 柴油機(jī)氣門間隙檢查（用塞尺） |
圖6 柴油機(jī)氣門間隙調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)方法 |
三、氣門座損傷的檢查與修復(fù)
當(dāng)氣門密封不嚴(yán)或是下陷度太大時(shí)，就需要將氣門拆下進(jìn)行保養(yǎng)、修理或更換。
1、氣門拆卸和檢查
（1）要拆下氣門時(shí)，應(yīng)首先拆下汽缸蓋罩，拆下氣門搖臂總成，拆下高壓油管，卸下噴油器，擰下汽缸蓋螺母，拆下汽缸蓋。
（2）然后用拆卸氣門的隨機(jī)專用工具按壓氣門彈簧座，壓縮氣門內(nèi)、外彈簧，取出氣門鎖夾，放松后，取下氣門內(nèi)外彈簧，即可取出氣門。
（3）取下氣門后，應(yīng)作好記號(hào)，裝配時(shí)不得調(diào)換。
（4）使用千分表和V形架，測量氣門桿彎曲度。檢查時(shí)，氣門桿支承在兩個(gè)距離為100mm的V形架上，然后用千分表檢查氣門長度的1/2處即為彎曲度，超過允許限度，應(yīng)用手壓機(jī)校正。
2、氣門修復(fù)方法
當(dāng)氣門輕微漏氣時(shí)，可進(jìn)行研磨，恢復(fù)其密封性。研磨氣門前應(yīng)將氣門、氣門座、導(dǎo)管清洗干凈。通過選配應(yīng)使各缸氣門頭下陷量趨于一致，并在氣門頭頂部做好記號(hào)。以免錯(cuò)亂。手工研磨方法如下：
（1）在氣門桿上套上一個(gè)軟彈簧，在氣門斜面上涂上一層氣門砂，在氣門桿上涂上潤滑油將氣門插入導(dǎo)管內(nèi)。氣門砂分粗砂與細(xì)砂兩種，選用時(shí)要看氣門斜面與氣門座斜面的燒損程度而定。直接研磨使用過的氣門，可以使用粗砂先磨，后改用細(xì)砂精磨。如果氣門斜面經(jīng)過光磨修復(fù)，氣門座經(jīng)過鉸削修復(fù)，斜面完整，就可只用細(xì)砂研磨。
（2）使用氣門研磨起子或橡皮捻子將氣門往復(fù)旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180°）進(jìn)行研磨。在研磨過程中應(yīng)順氣門旋轉(zhuǎn)面做提起和按下的動(dòng)作，以變換氣門與座的磨合位置，保證研磨均勻。研磨時(shí)不要過分用力，也不要提高氣門，用力在氣門座上撞擊，以免將斜面磨寬或磨出凹形槽痕。
（3）當(dāng)氣門與氣門座斜面研磨出一條完整、光潔的環(huán)帶時(shí)，表明已經(jīng)研磨好，可將氣門砂洗凈，在斜面上涂上機(jī)油，再研磨3～5min即好。在研磨過程中，不要過多地使用氣門砂，防止流失磨損其它配合面。
（4）研磨好的接觸斜面應(yīng)光潔，接觸寬度一般為1.5～2.0mm。將氣門放在相配對(duì)的氣門座上，然后輕拍打氣門頭數(shù)次，如果氣門工作面中間出現(xiàn)一條連續(xù)的、灰色明亮的光環(huán)，說明氣門與氣門座接觸正常?；蛘呤褂脛澗€法，如圖7所示。在氣門的工作面上每隔4mm劃一道軟鋁筆線，然后將氣門插入氣門導(dǎo)管和氣門座，轉(zhuǎn)動(dòng)1/8～14圈，或者拍打幾下，如果鉛筆全部在環(huán)帶中部中斷，說明氣門與氣門座密封良好。
3、鑲配氣門座圈
氣門座圈外圓面圓度必須正確，圓度和圓柱度偏差應(yīng)不大于0.01mm，粗糙度Ra不大于1.6μm。氣門座圈鑲?cè)牒?，?yīng)檢查、修整氣門座圈高出的部分，使其不超過氣缸蓋或氣缸體的平面，如圖8所示。檢查氣門座圈中心與氣門導(dǎo)管的中心應(yīng)一致，其偏差不得超過0.03mm。
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圖7 氣門的密封性檢查劃線法 |
圖8 氣門座圈鑲配步驟圖 |
總結(jié)：
配氣機(jī)構(gòu)的主要工作就是氣門不斷地開啟和關(guān)閉，以便完成氣體的交換。在氣門完成工作的過程中要不斷地撞擊氣門座，使氣門座工作面起槽、變寬。在排氣過程中，排氣門座還要受到高溫氣體的沖刷，使工作面氧化燒蝕出現(xiàn)斑點(diǎn)和凹蝕。由此可知，氣門座常見損壞形式是磨損、表面斑點(diǎn)、嚴(yán)重凹蝕和燒損等，這些損傷都會(huì)影響氣門與氣門座的密封性能，引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，使進(jìn)氣不足，排氣不凈，影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，導(dǎo)致柴油機(jī)功率不足，排氣冒黑煙，曲軸箱竄氣，機(jī)油變質(zhì)等不良后果。因此，在使用中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣門關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行檢查及修復(fù)。
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