零件裝配與結構組成 |
康明斯發(fā)動(dòng)機氣門(mén)結構特點(diǎn)和零件圖解 |
摘要:氣門(mén)是進(jìn)、排氣道的閥門(mén)。它是由氣門(mén)頂、氣門(mén)桿、氣門(mén)腳等組成的。氣門(mén)的工作條件是當柴油發(fā)電機工作時(shí),氣門(mén)頂直接和燃燒氣體接觸,將受到高溫高壓的作用。在工作中,排氣門(mén)要受到高速熾熱的廢氣的沖擊,溫度可達到800℃~900℃,易使工作面燒蝕。進(jìn)氣門(mén)要受到冷熱氣體交替的作用,會(huì )使氣門(mén)翹曲變形,破壞或降低氣門(mén)的密封性,其溫度在300℃~400℃。
一、氣門(mén)布置與材料要求
當今設計的所有發(fā)動(dòng)機中,氣門(mén)都布置在汽缸蓋內,采用頂置式配氣機構。每個(gè)汽缸有兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)氣門(mén)。大多數現代發(fā)動(dòng)機都采用每缸四氣門(mén)結構。但是,一些發(fā)動(dòng)機也采用三氣門(mén)結構。氣門(mén)的數量會(huì )影響容積效率和排氣溫度。
1、氣門(mén)厚度
指的是氣門(mén)錐面與頂面之間的距離,無(wú)論何時(shí),只要對氣門(mén)進(jìn)行加工或修磨,氣門(mén)厚度就會(huì )減小。如果氣門(mén)厚度太?。▍⒁?jiàn)制造廠(chǎng)的規范),就容易燒損氣門(mén)。如圖1所示為兩個(gè)氣門(mén)的例子,顯示了修磨之前和之后的氣門(mén)高度。注意氣門(mén)厚度減小的程度,如果氣門(mén)厚度減小得太多,將沒(méi)有足夠的金屬來(lái)散熱,這將導致氣門(mén)過(guò)熱而燒損。當氣門(mén)被燒損時(shí),燃燒室內的氣體在壓縮和燃燒過(guò)程中會(huì )發(fā)生泄漏。
2、氣門(mén)材料
氣門(mén)由強度很高的金屬制成,含有鎳、鉻及少量的錳和其他材料。這種金屬必須能夠快速地傳導熱量。如果熱量沒(méi)有被快速傳導出去,氣門(mén)將被燒損。一些排氣門(mén)還在氣門(mén)桿內填充了金屬鈉。金屬鈉在發(fā)動(dòng)機的工作溫度下變成液態(tài),液體鈉可以更快地將熱量從氣門(mén)桿傳遞給氣門(mén)導管。圖2所示為一個(gè)充鈉的氣門(mén)。
圖1 柴油發(fā)動(dòng)機氣門(mén)修磨前后的厚度 |
圖2 充鈉氣門(mén)示意圖 |
二、氣門(mén)結構組成
氣門(mén)總成包括氣門(mén)、氣門(mén)座、氣門(mén)導管、氣門(mén)彈簧、彈簧座和油封。通常,進(jìn)氣門(mén)的直徑比排氣門(mén)大,因為進(jìn)氣門(mén)和進(jìn)氣道控制的空氣和燃油混合氣流速較低。而在排氣沖程,氣體在活塞的壓力作用下,比較容易被排出。這些氣門(mén)被稱(chēng)作提升式氣門(mén)。排氣門(mén)的直徑通常小于進(jìn)氣門(mén)的直徑。氣門(mén)由多個(gè)部分組成,如圖3所示,顯示了氣門(mén)的各個(gè)組成部分。
1、氣門(mén)桿
氣門(mén)桿的作用是在汽缸蓋內支撐氣門(mén)。氣門(mén)桿結構比較簡(jiǎn)單,但氣門(mén)桿與氣門(mén)頂必須同心且要垂直,氣門(mén)桿的末端(氣門(mén)腳)經(jīng)常受撞擊(因氣門(mén)腳與挺桿有間隙)。所以,氣門(mén)腳要經(jīng)過(guò)表面熱處理,以提高硬度。
2、氣門(mén)座
氣門(mén)座是與氣門(mén)相配合的閥座。在中、小型柴油發(fā)電機上,如果缸體、缸蓋為鑄鐵制造,則閥座可直接在汽缸蓋或汽缸體上鏜出。氣門(mén)座也受高溫作用,且連續地受到氣門(mén)撞擊,要求它具有足夠的強度和耐磨性。為便于氣門(mén)座的維修,在有些柴油發(fā)電機上面采用鑲入式的氣門(mén)座。這種氣門(mén)座作用于鉻鋼或特種鑄鐵制成,然后用冷壓法鑲入。
3、氣門(mén)的頭部
氣門(mén)的頭部是指在燃燒室內的部分,它必須能夠承受極高的溫度,溫度范圍在1300~1500E之間。氣門(mén)的頭部有多種形狀。圖4所示是現代發(fā)動(dòng)機上應用的一些氣門(mén)頭形狀。氣門(mén)頭部的金屬越多,氣門(mén)的剛度就越大。較少的金屬意味著(zhù)氣門(mén)能夠更有效地與氣門(mén)座相配合,這種氣門(mén)被視為具有柔韌性。剛度大的氣門(mén)壽命長(cháng),但密封性不好。柔韌性好的氣門(mén)密封好,但壽命可能要短一點(diǎn)。
4、氣門(mén)錐面
指的是與汽缸蓋接觸并起到密封作用的部分。如果氣門(mén)損壞,這個(gè)部位必須要進(jìn)行加工。
5、圓角
圓角是在氣門(mén)桿與氣門(mén)錐面內側之間的曲面部分,圓角增大了氣門(mén)的強度。
6、氣門(mén)彈簧座鎖止槽
氣門(mén)彈簧座鎖止槽的作用是在發(fā)動(dòng)機工作過(guò)程中保持氣門(mén)彈簧連接在氣門(mén)上。
圖3 柴油發(fā)動(dòng)機氣門(mén)結構圖 |
圖4 不同形狀的氣門(mén)頭部圖 |
總結:
為了使氣門(mén)適應上述工作情況,在高溫下能耐磨、耐腐蝕,保持氣門(mén)的機械性能和氣門(mén)密封性,氣門(mén)通常采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成。如進(jìn)氣門(mén)多用鉻鋼,排氣門(mén)多用硅鉻鋼制成。為了提高充氣系數,進(jìn)氣門(mén)頂大于排氣門(mén)頂,也有兩種氣門(mén)頂制成一樣大的。
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