新聞主題	柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣門彈簧斷裂癥狀與原因

 

摘要：氣門彈簧在柴油機(jī)工作時(shí)承受扭力，所以在氣門彈簧圓截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，從近中心的原點(diǎn)到邊緣各點(diǎn)，應(yīng)力逐漸遞增，表面所受的應(yīng)力最大，就表面各點(diǎn)而言，正內(nèi)側(cè)表面承受的應(yīng)力最大，且受平面應(yīng)力的作用，因此一旦氣門彈簧表面存在缺陷，缺陷處極有可能產(chǎn)生最大的應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致彈簧的早期斷裂。

 

一、斷裂癥狀表征和引發(fā)后果

 

      氣門彈簧折斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種連續(xù)而雜亂的金屬敲擊聲，例如，在中間氣門室內(nèi)發(fā)出“嚓、嚓"的聲音；有時(shí)空氣濾清器回火或排氣管“放炮”聲音。這種情況的發(fā)生往往是由于氣門彈簧折斷所致。

1、氣門敲擊響

      在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生氣門桿尾端與其驅(qū)動(dòng)件之間發(fā)生連續(xù)不斷的敲擊聲，隨轉(zhuǎn)速增大而增強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度改變或斷火時(shí)聲響無變化。

2、氣門漏氣響

      氣門漏氣響在氣門室外，在高負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速時(shí)較為明顯，響聲隨負(fù)荷增加而增強(qiáng)，主要原因是氣門座歪斜或氣門間隙小，致使氣門燒蝕引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣響。

3、易落入氣缸

      因氣門彈簧折斷，頂置式氣門桿尾端凹槽內(nèi)的兩塊剖分錐形鎖片失去氣門彈簧的張緊力而掉落，氣門因無支承而落入缸孔內(nèi)。

4、發(fā)生異響

      因氣門彈簧折斷，側(cè)置式發(fā)動(dòng)機(jī)雖然氣門不會(huì)掉入缸內(nèi)，但氣門不能打開，不能進(jìn)、排氣，并且發(fā)動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生紊亂的金屬敲擊聲。

 

二、氣門彈簧折斷的原因

 

       氣門彈簧斷裂的原因，除制造上存在缺陷外，使用方法不當(dāng)也可能使其遭受早期損壞，常見的原因如下：

1、疲勞磨損

      一般氣門彈簧折斷的原因是使用日久，已到達(dá)了其使用壽命的限度。有時(shí)因材料不好，也會(huì)過早折斷。

      氣門彈簧的壽命與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有很大關(guān)系，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速過高或超出了氣門彈簧的臨界速度，就可使彈簧內(nèi)部發(fā)生極高的危險(xiǎn)應(yīng)力而造成折斷。為了防止這種情況的發(fā)生，有些農(nóng)用車氣門彈簧各圈間的距離略有不同，稱為非等節(jié)距彈簧，一端圈間距較密，在安裝時(shí)應(yīng)注意較密的一端在上面。如果使用高頻率（頻率為每分鐘振動(dòng)的次數(shù)）彈簧、雙重氣門彈簧也可避免劇烈振動(dòng)現(xiàn)象（稱為共振現(xiàn)象）的發(fā)生。

2、彈簧表面缺陷

     因保管不當(dāng)， 如庫存的經(jīng)磷化處理的氣門彈簧，沒有涂防銹油或防銹油質(zhì)量差時(shí)，造成彈簧表面形成麻點(diǎn)和腐蝕坑。而當(dāng)彈簧承受較大扭力時(shí)，在腐蝕坑處易引起應(yīng)力集中，使氣門剛度增大，最終導(dǎo)致彈簧疲勞斷裂。

3、彈簧中心線歪斜

      氣門彈簧的2個(gè)端面若與彈簧中心線不垂直，則彈簧長期在高速下工作，其金屬材料易因疲勞而斷裂。

4、氣門導(dǎo)管竄動(dòng)或凸輪軸軸承松動(dòng)

      使用中，若發(fā)生氣門導(dǎo)管竄動(dòng)現(xiàn)象，極有可能導(dǎo)致氣門彈簧在被壓縮時(shí)因受彎曲應(yīng)力的作用而折斷，凸輪軸軸承松動(dòng)會(huì)引起氣門彈簧產(chǎn)生共振，也會(huì)促使其折斷。

5、操作不當(dāng)

      柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中若轉(zhuǎn)速經(jīng)常性突然變化，會(huì)使氣門彈簧被壓縮和伸張的頻率突然猛增，導(dǎo)致其疲勞斷裂。

6、錯(cuò)誤安裝

      裝配氣門彈簧時(shí)有的機(jī)型有特殊要求，例如五十鈴6BBI柴油發(fā)動(dòng)機(jī)要求將彈簧涂有藍(lán)色的一面朝向氣缸蓋上平面，否則彈簧易折斷。

7、氣門彈簧質(zhì)量次

      如彈簧的鋼絲材料、鋼絲直徑、中徑、有效圈數(shù)與原廠家設(shè)計(jì)的不同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的角頻率很容易達(dá)到氣門彈簧的固有頻率，產(chǎn)生共振，造成彈簧折斷。

      彈簧的材料為0.5%～1.0%的碳鋼，良好者則用合金鋼制造。若所用材料不合規(guī)格，熱處理不當(dāng)，加工不良，都可造成氣門彈簧壽命的縮短。

8、間隙過大或過小

（1）配合間隙過大

      氣門桿與氣門導(dǎo)管配合間隙過大，氣門往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)歪歪斜斜，引起彈簧上下彈跳，使氣門彈簧內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，造成折斷。

（2）氣門的間隙過小

      高溫時(shí)由于氣門和導(dǎo)管的膨脹系數(shù)不一樣，從而引發(fā)氣門在導(dǎo)管內(nèi)活動(dòng)時(shí)受到的阻力過大，造成氣門彈簧折斷故障。

（3）氣門下陷量不足

      氣門在氣門座中的下陷量太少，氣門下陷不足夠?qū)е碌摹Ｋ援?dāng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，活塞就會(huì)頂撞到氣門，經(jīng)過活塞的多次沖擊，這就會(huì)使氣門桿斷裂，氣門彈簧被折斷。

 

三、檢查和測量方法

1、缺口檢查

      不得再次使用第一圈中有缺口磨損的氣門彈簧。

（1）彈簧的兩端會(huì)磨損第一圈，形成磨損缺口。

（2）如果能夠看到或感覺到磨損缺口，不得再使用氣門彈簧。

（3）通常具有這些缺口的彈簧會(huì)產(chǎn)生“咔嗒”的噪音。

（4）壓縮彈簧，直到第一圈的端部完全壓縮，以檢查有無“咔嗒”聲。

      由于大的缺口將造成“咔嗒”聲。因此，要檢查彈簧的兩端有無“咔嗒”聲。

2、氣門彈簧垂直度的檢查

      先將彈簧垂直放在平板上，用一直角尺靠在彈簧最下邊一圈上，然后將彈簧旋轉(zhuǎn)一周，測量最上邊一圈彈簧與直角尺距離的最大值，通常情況下，氣門彈簧對(duì)垂直線的傾斜距離為1~1.5mm，若超過此值最好換用新件。

3、自由長度和彈力測量

      使用氣門彈簧壓縮測試儀（零件號(hào) 3375182）檢查所示測試高度處的彈簧力和張力。

      氣門彈簧壓縮測試儀是一種專門用來測試彈簧彈力大小的裝置，可以由此得知彈簧的自由長度和彈性。

 

4、對(duì)比觀察法

      當(dāng)現(xiàn)場無專業(yè)工具時(shí)，可以從市面上找一根相同的彈簧來進(jìn)行比較，如果彈簧受壓后的圈距相同，則代表我們的彈簧還可以用，否則我們就應(yīng)該更換新的彈簧。

 （1）新氣門彈簧的檢查方法：

      將彈簧夾在臺(tái)虎鉗上壓縮到最小長度，使圈與圈之間盡可能沒有空隙，并保持48h，如果彈簧表面有瑕疵存在，在經(jīng)過這種壓縮處理后就會(huì)斷裂，這是因?yàn)閺椈蓛?nèi)部應(yīng)力在瑕疵附近高度集中致使彈簧斷裂。

（2）舊新氣門彈簧的檢查方法：

      氣門彈簧彈力的強(qiáng)弱可用對(duì)比法加以識(shí)別，具體做法是先將被檢查的一只舊氣門彈簧與一只新氣門彈簧串聯(lián)在一起，并且中間用一鋼片墊圈隔開。然后在一只氣門彈簧上加一定的壓力，觀察新舊彈簧壓縮的程度，若舊彈簧的彈力不足，則此時(shí)必定先被壓下去。

 

圖1  氣門彈簧垂直度測量

圖2  氣門彈簧測試儀檢查彈力

 

 

四、氣門彈簧拆裝步驟

 

1、拆卸

（1）拆下氣缸蓋。

（2）如圖3所示，使用合適尺寸的套筒和塑料錘，輕輕地敲擊彈簧擋圈，以松開氣門鎖片。

（4）安裝氣門彈簧壓縮器。壓縮彈簧，拆下氣門鎖片。

（5） 拆下氣門桿油封，如圖4所示。

（6）拆下氣門彈簧座平墊圈，如圖5所示

      使用壓縮空氣和磁棒，拆下彈簧座平墊圈。按正確的順序擺放氣門彈簧座平墊圈。

（7）拆下半圓鍵，如圖6所示。

      拆下凸輪軸半圓鍵，將每個(gè)軸承蓋的固定螺栓松幾圈，用軟錘(橡皮錘)敲振凸輪軸后部，使軸承蓋振松。

 

圖3  柴油機(jī)氣門彈簧拆卸圖	圖4  柴油機(jī)氣門桿油封拆卸工具
圖5  柴油機(jī)氣門彈簧座平墊圈拆卸.	圖6  柴油機(jī)凸輪軸半圓鍵拆卸

 

2、安裝

（1）在氣門桿上涂抹一層新的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油。將氣門安裝到氣門導(dǎo)管中。

（2）檢查并確認(rèn)氣門能平穩(wěn)地上、下移動(dòng)。

（3）將彈簧座安裝在氣缸蓋上。

（4）如圖7所示，用氣門桿密封件安裝工具安裝新的氣門密封件。

注意：排氣門密封件上有黑色彈簧標(biāo)記；進(jìn)氣門油封上有白色彈簧標(biāo)記；它們不可互換。

（5）安裝氣門彈簧和彈簧擋圈。將帶有緊密纏繞彈簧圈的氣門彈簧端部朝向氣缸蓋放置。

（6）安裝氣門彈簧壓縮器，如圖8所示。壓縮氣門彈簧并安裝氣門鎖片。

（7）拆下氣門彈簧壓縮器。

（8）用塑料錘輕輕敲擊每個(gè)氣門桿端部2次或3次，以確保氣門和氣門鎖片正確就位。僅允許沿著氣門桿的軸線敲擊氣門桿，這樣不會(huì)弄彎氣門桿。

 

 

圖6  柴油機(jī)氣門密封件安裝圖

圖7  柴油機(jī)氣門彈簧安裝圖

 

總結(jié)：

 

      在拆裝柴油機(jī)氣門機(jī)構(gòu)后，要進(jìn)行調(diào)試和檢查，確保氣門的密封性和開啟順序等符合技術(shù)要求；同時(shí)要注意氣門彈簧的平衡性，避免出現(xiàn)不平衡的情況，以免影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和壽命。總之，氣門的拆裝需要注意安全，比如拆裝氣門時(shí)，要根據(jù)氣門彈簧的壓縮情況，將氣門彈簧的頂部或底部先取下，避免彈簧彈出傷人。其次，必須使用專門的工具和設(shè)備，保持作業(yè)區(qū)域的干凈和整潔，以保證柴油發(fā)電機(jī)組的性能和壽命。

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