細(xì)說氣門組件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

關(guān)伯超

摘要：氣門組件是柴油機(jī)重要部件，也是易損件，詳細(xì)地講述了氣門組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及在柴油機(jī)工作中所起的作用。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；氣門組件；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：U472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.01.043

氣門組由氣門、氣門彈簧、彈簧座、鎖夾和氣門導(dǎo)管組成。氣門組件的功用是控制進(jìn)排氣道的開閉，完成換氣任務(wù)。氣門與氣門座之間的密封性是否良好，是氣門工作性能最主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。為此，要求氣門頭部與氣門座貼合要嚴(yán)密；氣門導(dǎo)管對(duì)氣門桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向要良好；氣門彈簧兩端面與氣門桿的中心線要互相垂直，以保證氣門頭落在氣門座上不偏斜；氣門彈簧力足以克服氣門及其傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)慣性力，使氣門開閉及時(shí)，并保證氣門關(guān)閉時(shí)壓緊在氣門座上，氣門開啟時(shí)對(duì)氣流的阻力要小。

1氣門

氣門由氣門頭和桿部組成。氣門頭工作溫度高（進(jìn)氣門為300 ℃，排氣門為600～800 ℃），并承受汽缸內(nèi)的高壓氣體及傳動(dòng)件慣性力的作用，落座時(shí)受沖擊力，冷卻和潤滑條件差。氣門的損壞一般為燒損和斷裂，特別是排氣門，受高溫腐蝕性氣體的高速?zèng)_刷，更容易損壞。為使氣門有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐熱和耐磨能力，進(jìn)氣門材料采用合金鋼，如40Cr，35CrMo；排氣門則采用耐熱合金鋼，如4Cr9Si2，4Cr10Si2Mo等制造。YC6105QC型柴油機(jī)的進(jìn)、排氣門分別采用4Cr9Si2，4CrSi2Mo制造。有的柴油機(jī)的排氣門僅頭部用耐熱合金鋼，桿部用鉻鋼，然后將二者焊在一起，這樣可節(jié)省優(yōu)質(zhì)材料。

柴油機(jī)氣門頭部多為平頂，幾何形狀簡單，制造方便，受熱面積小。少數(shù)柴油機(jī)排氣門采用圓弧凸起結(jié)構(gòu)，剛度大，但其受熱面積大，工作溫度高。凹頂氣門的圓弧半徑大，對(duì)氣流阻力小，可用于柴油機(jī)進(jìn)氣門。為保證氣門與氣門座緊密貼合，氣門封閉面做成錐面，其錐角一般為45°。在氣門升程不變的情況下，較小的氣門錐角可增大氣流通過截面積，減少氣流阻力。但氣門錐角小時(shí)，使氣門頭變薄，剛性變?nèi)酰瑢?duì)中性差，易使氣門密封性變壞。小氣門錐角不適合于排氣門。

氣門密封錐面僅以其全寬的一部分與氣門座貼合形成環(huán)形密封帶。密封帶的寬度對(duì)氣門散熱和密封影響很大，氣門接受燃?xì)鉄崃康?5%要通過錐面?zhèn)鞒觥?/p>

氣門桿起導(dǎo)向和傳熱作用。氣門頭部錐面工作時(shí)要正確落座，并與氣門座完全貼合，主要依靠氣門桿在氣門導(dǎo)管中的導(dǎo)向作用，為此氣門桿和氣門導(dǎo)管之間均留有一定的間隙。氣門桿表面必須精磨。氣門桿受搖臂的頻繁沖擊與摩擦，因此氣門桿需要進(jìn)行熱處理（如淬火，氮化處理），提高其硬度和耐磨性。

氣門桿尾端的形狀取決于氣門彈簧的固定方式。一般利用兩半的錐形鎖片來固定彈簧座。鎖片安裝在氣門桿尾端的環(huán)槽里。

2氣門導(dǎo)管

氣門導(dǎo)管的作用，是保證氣門往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)及氣門與氣門座準(zhǔn)確貼合。此外，氣門導(dǎo)管還協(xié)助氣門散熱。氣門導(dǎo)管工作溫度較高（約250～300 ℃），潤滑條件不佳，易磨損。

氣門導(dǎo)管一般用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或鐵基粉末冶金制造。YC6105QC型柴油機(jī)的氣門導(dǎo)管即采用灰鑄鐵制造。氣門導(dǎo)管壓入汽缸蓋導(dǎo)管孔后再精鉸內(nèi)孔，以保證氣門桿與氣門導(dǎo)管之間的適當(dāng)間隙。此間隙大小將影響氣門桿傳熱、機(jī)油耗損和氣門頭部密封，一般進(jìn)、排氣門與導(dǎo)管的間隙分別為0.025～0.075 mm和0.050～0.100 mm。例如：YC6105QC型柴油機(jī)的進(jìn)氣門桿與導(dǎo)管孔間的間隙為0.025～0.066 mm，排氣門桿與導(dǎo)管孔間隙為0.040～0.081mm。

3氣門座圈

氣門座圈與氣門頭互相接觸，保證汽缸的密封，并為氣門散熱。有的柴油機(jī)在汽缸蓋上直接鏜出氣門座。由于氣門座圈工作溫度高，潤滑不良，受沖擊，容易磨損。氣門座圈過度磨損將造成氣門下沉而影響柴油機(jī)的工作性能，故大多數(shù)柴油機(jī)氣門座圈采用較好材料（合金鑄鐵、奧氏體鋼等）制造。例如：YC6105QC型和YC6110Q型柴油機(jī)的進(jìn)、排氣門座圈均為鑲嵌式，用SIVS-1制造。某些柴油機(jī)考慮到排氣門熱負(fù)荷高，磨損嚴(yán)重，只在排氣門座采用氣門座圈。有的增壓柴油機(jī)，由于進(jìn)氣道中無真空度，進(jìn)氣門處得不到機(jī)油潤滑，而排氣門處由于有廢氣中燃燒不完全的柴油、機(jī)油潤滑，所以鑲有進(jìn)氣門座圈，而沒有排氣門座圈。上述鑲嵌式氣門座圈的優(yōu)點(diǎn)是，提高了氣門座圈的耐磨性和壽命，更換和維修也比較方便，但傳熱性差，加工要求高，氣門座圈松脫時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響柴油機(jī)正常工作。

4氣門彈簧

氣門彈簧的作用是克服運(yùn)動(dòng)件的慣性力，保證氣門關(guān)閉時(shí)能壓緊在氣門座上，避免氣門發(fā)生跳動(dòng)而破壞密封。在氣門運(yùn)動(dòng)過程中，防止氣門、挺桿，推桿等運(yùn)動(dòng)件彼此脫開，產(chǎn)生沖擊和噪聲。為此氣門彈簧必須有足夠剛度和適當(dāng)?shù)陌惭b預(yù)緊力。

氣門彈簧多采用高碳錳鋼、硅錳鋼和鎳鉻錳鋼，經(jīng)冷澆成型，機(jī)械加工后進(jìn)行熱處理，并用噴丸或噴砂工藝處理，提高其疲勞強(qiáng)度，表面鍍鋅處理提高其防腐能力。氣門彈簧工作時(shí)，如果其固有頻率與凸輪轉(zhuǎn)速（等于氣門開閉次數(shù)）成倍數(shù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振，加速氣門彈簧的疲勞損壞。因此，目前多數(shù)柴油機(jī)采用一個(gè)氣門上同心安裝兩根不同繞向的彈簧來防止共振。有的柴油機(jī)采用錐形氣門彈簧來防止共振，錐形氣門彈簧的剛度和固有振動(dòng)頻率沿彈簧軸線方向是變化的，因此可以消除共振的可能性。還有的機(jī)型采用了不等節(jié)距單氣門彈簧防止共振，由于不等節(jié)距氣門彈簧的固有振動(dòng)頻率不是定值，從而可以避免共振的產(chǎn)生。

氣門彈簧安裝時(shí)，一端支承在氣門彈簧座上，另一端則支承在汽缸蓋或支承在裝置于氣門導(dǎo)管的墊圈座上。各氣門彈簧用支承彈簧端面的特別凸緣來保證其對(duì)中位置。

（01）endprint