氣門組件包括氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧和彈簧座及其鎖緊裝置等零件公明柴油發(fā)電機組。
1.氣門
氣門的作用是控制進、排氣道的開啟和關(guān)閉。分為進氣門和排氣門兩種。
(1)氣門的布置頂置式配氣機構(gòu)有每缸二氣門和四氣門之分,通常缸徑D≤120mm中、小功率發(fā)動機采用每缸二氣門布置;缸徑D≥140mm強化程度較高的中、大型發(fā)動機多采用每缸四個氣門。
(2)氣門的結(jié)構(gòu)及材料氣門由氣門頭部和氣門桿部兩部分組成。氣門頭部的錐面用于與氣門座的內(nèi)錐面配合,以保證密封,氣門導(dǎo)管同氣門桿配合,為氣門運動導(dǎo)向,用以保持頭部錐面準確地與氣門座面緊密貼合。由于氣門頭部尤其是排氣門與燃燒室高溫燃氣直接接觸,每一循環(huán)都受到燃氣的沖刷,受熱嚴重。排氣門頭部溫度高達(600~900)℃,進氣門頭部溫度也可達(300~400)℃。由于高溫的影響,氣門桿又是在潤滑困難的條件下作高速往復(fù)運動,因此,要求氣門必須有足夠的強度、耐高溫、耐腐蝕和抗氧化。
氣門都用合金鋼制造。由于進、排氣門工作條件不同,故采用不同材料制成。進氣門通常采用普通合金鋼(如鉻鋼或鎳鉻鋼等);排氣門則采用耐熱合金鋼(如硅錳鋼或硅鉻鋼等)造成,經(jīng)熱處理后,以提高工作表面的硬度。氣門頭部形狀
有平頂、凸頂(即球面頂)和凹頂(即喇叭頂)。
目前平頂氣門用的最多,它具有結(jié)構(gòu)簡單、受熱面積小、質(zhì)量較小、制造容易等優(yōu)點,因而,進、排氣門均可采用凸頂氣門,由于它具有強度高,排氣阻力小,但受熱面積大,質(zhì)量和慣性力大,加工較復(fù)雜,因此,它只適宜作排氣。凹頂氣門的頭部和桿部之間的過渡部分形狀有利于減小氣流的阻力,但其頂部受熱面積大,易發(fā)生受熱變形,故只適宜作進氣門。
氣門座通常用耐熱鋼或合金鑄鐵制成的座圈,緊壓在汽缸蓋的座孔中,磨損后可以更換。氣門座與氣門之間有配套磨光的錐形斜面配合,稱為氣門錐面,常用的錐角為30°和45°。實踐證明,錐角取30°或45°,既有利于氣流通過,又保證有足夠的剛度。為便于修磨,進、排氣門錐角一般多制成45°。氣門頭邊緣應(yīng)保持一定的厚度,一般為(1~3)mm,以防止工作時,由于氣門與氣門座之間
的沖擊而損壞或被高溫氣體燒蝕。
2.氣門導(dǎo)管
氣門導(dǎo)管的作用是保證氣門與氣門座在同一中心線上正常工作,并起散熱作用。氣門導(dǎo)管常用鑄鐵制成,壓在缸蓋或缸體中。
氣門桿與導(dǎo)管之間留有(0.05~0.12)mm的間隙,使氣門桿能在導(dǎo)管中自由移動。間隙過大使氣門運動時產(chǎn)生擺動沖擊,造成氣門座磨損不均,引起漏氣、漏油、蕓至使氣門燒損;間隙過小,氣門桿部受熱膨脹易產(chǎn)生氣門卡死故障。
3.氣門彈簧及鎖緊裝置
氣門彈簧是用來關(guān)閉氣門,并使氣門與氣門座保持緊密貼合密封。要求它應(yīng)具有很強的彈力,以保證氣門關(guān)閉時所需要的運動速度。
氣門彈簧通常都是圓柱形螺旋彈簧。其材料采用高碳錳鋼、鉻釩鋼等冷拔鋼絲,加工后進行熱處理,鋼絲表面再進行拋光或用噴丸處理,以提高疲勞強度。此外,為防止彈簧銹蝕,表面還進行鍍鋅、鍍銅或發(fā)藍處理。
作用在氣門彈簧上的力是周期性的,其作用力的頻率與氣門彈簧的固有頻率相同或成整倍數(shù)時,彈簧就會發(fā)生共振,造成彈簧斷裂,為防止彈簧發(fā)生共振而損壞,常采取下述措施:
(1)采用不等距離彈簧如這種彈簧的結(jié)構(gòu)。由于這種彈簧圈距不等,故每一圈固有的頻率不一樣,因而消除了整個彈簧發(fā)生共振的可能性。這種彈簧在安裝時需將圈距較小的一端朝向汽缸體(或汽缸蓋)。若朝向相反,則彈簧受力很大,容易折斷。
(2)采用雙彈簧每個氣門用二根直徑及螺距不同,螺旋方向相反的內(nèi)、外彈簧。這種彈簧不但可以防止發(fā)生共振,而且當(dāng)一根彈簧折斷時,另一根彈簧還可維持工作。
(3)提高彈簧的固有頻率即采用剛度較高的鋼絲,可提高彈簧的固有頻率,避免發(fā)生共振的機會。
氣門彈簧裝在氣門桿部外邊,其一端支承在汽缸蓋(或汽缸體)上,而另一端固定在彈簧座上。彈簧座與氣門桿之間的鎖緊裝置。其中最常用的是鎖片式鎖緊裝置。用鎖片的氣門桿尾部有凹槽,分為兩半的錐形鎖片卡在凹槽中,鎖片錐形外圓與彈簧座錐孔配合,在彈簧的作用下使鎖片不致脫落。