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配气机构的主要零件_4-潍柴配件
发布者:admin   TAG标签: 潍柴配件  发布时间:2012-01-19 11:17 阅读:

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配气机构的主要零件


 

二、配气机构的主要零件
 

 
2-47柴油机气门组件
1—
气门锁夹;2—气门弹簧座;3—,
4
一气门弹簧;5—气门导管;6—气门
配气机构按其功用可分两组零件:以气门为主要零件的气门组和以凸轮轴为主要零件的
气门传动组。
(一)气门组
气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座及锁紧装置等零件。图2-47
为柴油机广泛采用的气门组零件。 ^
1.
气门
在压缩和燃烧过程中,气门必须保证严密的密封,不能出现漏气现象。否则柴油机的功率会下降,
严重时柴油机由于压缩终了温度和压力太低,一直不能着火启动。气门在漏气情况下工作,高温燃气长时
间的冲刷进气门,使气门过热、烧损。气门是在高温、高机械负荷及冷却润滑困难的条件下工作的。气门头部还承受气体压力的作用。排气门还要受到高温废气的冲刷,经受废气中硫化物的腐蚀。因此,要求气门具有足够的强度、耐高温、耐腐
蚀和耐磨损的能力。1气门分为进气门和排气门两种。顶置式气门配气机构有每缸二气门(一个进气门、一个排气门:)、三气门(两个进气门、一个排气门、四气门(两个进气门、两个排气门)和五气门、三个进气门、两个排气门)之分。二气门多用于中小功率的柴油机;后三者用于强化程度较高的中、大型柴油机,并以四气门结构的居多。进气门由于工作温度稍低,一般采用普通合金钢;排气门普遍采用耐热合金钢。为了节约成本,有时杆部选用一般合金钢,而头部采用耐热合金钢,然后将两者焊接在一起。气门锥面是气门与门座之间的配合面,气门的密封性就是依靠两个表面严密贴合来保证的。此外,气门接受燃气的加热量的75^要通过锥面传出。从有利传热的观点出发,气门锥面与气门座接触的宽度应愈宽愈好,但是接触面愈宽,密封的可靠性就愈低,因为工作面上的比压减小,杂物和硬粒不易被碾碎和排走,所以通常要求气门锥面密封环带的宽度1?2mm之间即可。
气门顶面上有时还铣出一条较窄的凹槽,主要用于研磨气门时能将工具插人槽中旋转气
门。气门和气门座配对进行研磨,研磨后气门即不能互换。
气门锥面的锥角一般为30º或45º,也有少数柴油发动机做成60º或15º锥角的。锥角愈
小,单位面积上的压力也愈小,气门与气门座之间的相对滑动位移也较小,从而使气门的磨
损减轻。因此,有的柴油机进气门锥面的锥角为30º
排气门由于高温废气不断流过锥面,废气中的炭烟微粒容易沉积附着在锥面上,影响密
封性。因此,排气门要求锥面上的比压要高些,以利于积炭的排除。排气门大多采用45。的
锥角。为了制造和维修的方便,不少柴油机进、排气门锥角都采用45º。
气门座的锥角有时比气门锥角大0.5º?1º,使两者接触面积更小,可以提高工作面的
比压,从而提高其密封的可靠性。
气门头部的直径对气流的阻力影响较大。头部直径愈大,其流通截面也愈大,因而阻力
减小。但直径的大小受汽缸顶面的限制。考虑到进气阻力对柴油机性能的影响比排气阻力更
 
大,所以一般都使进气门的直径比排气门稍大。有些柴油机的进、排气门直径相同,以便于
制造和维修。但如果两者材料不同,则必须打上标记,以免装错。
气门头部边缘应保持一定的厚度,一般为1?3mm,以防止工作时,由于气门与气门座
之间的冲击而损坏或被高温气体烧蚀。为了改善气门头部的耐磨性和耐腐蚀性,以增强密封
性能,有些柴油机在排气门的密封锥面上,堆焊一层特种合金。
2.气门导管
气门导管的主要功用是保证气门与气门座有精确的同心度,使气门在气门导管内作往复
直线运动。此外,还担负部分传热的任务。
气门导管在250?300℃的高温及润滑不良条件下工作,易磨损。气门导管一般选用灰
铸铁或球墨铸铁制造。近年来,我国广泛应用铁基粉末冶金加工气门导管,它在润滑不良的
条件下也能可靠地工作,磨损很小。同时工艺性能也好,可使成本降低。
为了防止气门导管可能落人汽缸中,在导管露出汽缸盖部分嵌有卡环。一般情况下,只
要装配时有一定的过盈是不会发生上述事故的。
气门与气门导管之间通常留有一定的间隙。间隙过小会影响气门的运动,在杆身受热膨
胀时还可能卡死;间隙过大则气门运动时会摆动,使气门座磨损不均匀,同时机油也易于从
间隙中漏入汽缸,造成不良后果。
3.气门座圈
气门座是与气门密封维面相配合的支承面,它与气门共同保证密封性能,同时它还要把
气门头部的热量传递出去。
气门座可以直接在汽缸盖或汽缸体上加工而成。为了提高气门座表面的耐磨性,有时采
用耐热钢、球墨铸铁或合金铸铁制成单独的零件,然后压入相应的孔中。这个零件即称为气
门座图。铝制汽缸盖或汽缸体进、排气门座都必须采用气门座圈。对于强化柴油机,排气门
热负荷?、磨损严重,所以排气门座通常都采用.气门座圈。有的增压柴油机,由于进气管中
无真空度,所以进气门处得不到机油的润滑,而排气门处由于有废气中的油烟可起到润滑作
用,所以进气门座有座圉,而排气门座则没有。
采用气门座圈的优点是提高了座面的耐磨性和寿命,更换和维修也比较方便。缺点是传
热件差,加工要求高,气门座圈如工作时松脱则会造成事故。
气门座圈的外表面可制成圆锥形或圆柱形两种。锥形表面压人座圈孔时,必须按规定的
冲力将其压紧。气门座圈如压入铝合金汽缸盖中时,其配合表面常制成沟槽,当气门座圈压
人后,少量铝金属会挤入沟槽中,在对气门座孔扩口时也会促使铝合金挤入,以提高座圈在
座孔中的紧固程度,防止松脱。
气门座紧压在汽缸盖的座孔中,磨损后可以更换。
4.气门弹簧
气门弹簧的功用是保证气门在关闭时能压紧在气门座上,而在运动时使传动件保持相互
接触,不致因惯性力的作用而相互脱离,产生冲击和噪声。所以气门弹簧在安装时就有较大
的预紧力,同时有较大的刚度。
气门弹簧的材料通常为高碳锰钢、硅锰钢和镍铬锰钢的钢丝,用冷绕成型后,经热处理
而成。为了提高弹黉的疲劳强度,一般用喷丸或喷砂表面处理。
气门弹簧的形状多为圆柱形螺旋弹簧。
气门弹簧在工作时可能发生共振。当气门弹簧的固有振动频率与凸轮轴转速或气门开闭
的次数成倍数关系时,就会产生共振。共振会使气门弹簧加速疲劳损坏,配气机构也无法正
常工作,因而应极力防止。
通过增加弹篑刚度来提高固有频率是防止共振的措施之一。但刚度增加,凸轮表面的接
 
触应力加大,使磨损加快,曲轴驱动配气机构所消耗的功也增加。
有的柴油机采用变螺距弹簧来防止共振。工作时,弹簧螺距较小的一端逐渐叠合,有效
?数不断减少,因而固有频率也不断增加。这种气门弹簧在安装时,应将螺距较小的一端靠
近气门座。
不少柴油机采用两根气门弹簧来防止共振。内、外两根气门弹篑同心安装在一个气门
上。采用双弹簧的优点除了可以防止共振外,同时当一根弹黉折断时,另一根还可继续维持
工作,不致产车气门落入汽缸的事故。此外,在保证相同弹力的条件下,双弹簧的高度可比
一根弹黉的小,因而可降低整机高度。采用双弹簧时,内、外弹簧的螺旋方向应相反,以避
免当一根弹簧折断时,折断部分卡入另一根弹簧中。
5.气门弹簧锁紧装置
气门弹簧装在气门杆部外边,其一端支承在汽缸盖上,而另一端靠锁紧装置固定在弹簧
座上。气门弹簧锁紧装置主要有以下三种。
第一种气门弹簧锁紧装置如图2-48 (a)所示,为锁片式锁紧装置。该装置的气门杆尾
部有凹槽,分为两半的锥形锁片卡在凹槽中,锁片维形外圆与弹簧座锥孔配合,在弹簧的作
用下使锁片不致脱落。这种气门弹簧锁紧装置应用最为普遍。
第二种气门弹簧锁紧装置如图2-48 (b)所示,为锁销式锁紧装置。该装置在气门杆尾
部钻有小孔,在孔内可插入一根锁销,锁销两端露出在气门杆外。弹簧座先放入气门杆中。
当锁销插入孔中后,再将弹簧^提起,锁销即卡在弹箕座的凹槽中不致跳出。
第三种气门弹簧锁紧装置如图2-48 (c)所示,为锁环式锁紧装置。该装置在气门杆尾
端制出锥面,大端靠尾部。弹簧座内孔也做成锥面。为了能使弹箕座装入气门杆中,在弹簧
座上铣有宽度略大于气门杆直径的缺口。气门杆尾端加粗后,气门导管如为整体,则气门无
法装入气门导管,因此必须分为两半。显然这种结构在制造和装配方面都比较麻烦。
 

 
2-48气门弹簧锁紧装置示意图
1
一气门弹簧;2—气门弹簧座;3—气门锁片;4,气门锁销;5—气门锁环
6,气门旋转机构
许多新型内燃发动机,为了改善气门、气门座密封锥面的工作条件,延长气门与气门座
的使用寿命,采用了如图2-49所示的气门旋转机构。气门导管上套有一个固定不动的支承
5,支承盘上有若干条弧形凹槽,槽内装有钢球4和回位弹簧6,支承盘的上面套有蝶形
弹簧3、支承圈2和卡环1,气门弹簧下端座落在支承圈2上。
当气门处于关闭状态时,气门弹簧的预紧力通过支承圈2将碟形弹簧3压在弹簧支承盘
5
的上面,此时碟形弹簧3和钢球4没有接触。当气门处于开启状态时,气门弹簧通过支承
2压缩碟形弹簧3,使碟形弹簧3和钢球4接触,钢球4在碟形弹簧3的压迫下,沿着弹
  簧支承盘5上的底面为斜坡的凹槽滚动一定距离。这枰,儿个小
钢球就拖动蝶形弹簧3、支承圈2、气门弹簧及气门转动一定角
度。当气门关闭后,钢球和碟形弹簧脱离接触,在回位弹簧的作
用下回到坡面的高点上。气门每开启一次,就旋转一定角度,从
而减少气门座合面的积炭,改善密封性,并减少气门与气门座局
部过热与不均匀磨损。气门旋转机构多用于高速、大功率柴油机
的进气门上。
(二)气门传动组
气门传动组主要有凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和
摇臂轴等零部件组成。气门传动组的功用是按照规定时刻(配气
定时)和次序(发火次序)打开和关闭进、排气门,并保证一定
的开度。
1.凸轮轴与正时齿轮
凸铪轴是气门传动组的主要零件,气门开启和关闭的过程主
要是由它来控制。凸轮轴的组件如图2-50所示,其主要配置有
各缸进、排气凸轮、凸轮轴轴颈以及驱动附件(如机油泵)的螺
旋齿轮或偏心齿轮。凸轮轴上各凸轮的相互位置按发动机规定的发火次序排列。根据各凸轮
的相对位置和凸轮轴的旋转方向,即可判断发动机的发火次序。为保证柴油机喷油准时可
靠,凸轮轴和曲轴必须保持一定的正时关系。
 

 
2-50   柴油机凸轮轴组件
1
一凸轮轴;2—推力轴承;3—隔圈;46*1键;5~接头煤钉
凸轮轴承受周期性冲击载荷。凸轮与挺柱之间有很高的接触应力,其相对滑动速度也很
高,而润滑条件则较差。因此凸轮工作表面磨损比较严重,还可能出现擦伤、麻点等不正常
磨损的情况。凸轮轴一般用优质钢模锻而成。近年来广泛采用合金铸铁和球里铸铁祷造。大
多数凸轮轴承做成整体式,即各缸进、排气凸轮都在同一根轴上加工而成。
凸轮轴由曲轴驱动。由于凸轮轴与曲轴之间存在一定距离,中间必须通过传动件来传
动。目前传动方式主要有齿轮式传动和链条式传动两种。由于齿轮式传动方式工作可靠,寿
命较长而应用最广。齿轮式传动方式通常在曲轴齿轮和配气正时齿轮之间加装中间齿轮,使
齿轮直径减小,以免机体横向尺寸增大。
为了使齿轮啮合平顺,减少噪声,正时齿轮一般采用斜齿,其倾斜角度约为10º,曲轴
上的正时齿轮多用合金钢制造,而凸轮轴上的正时齿轮多用夹布胶木或工程塑料制造。
由于斜齿轮传动产生的轴向力,或由于工程机械加速都可能使凸轮轴发生轴向窜动。轴
向窜动会引起配气正时不准,因此,对凸轮轴必须加以轴向定位。
常见的凸轮轴轴向定位的方法有以下两种。
 
(1)止推片轴向定位如图2-51所示,凸轮轴止推片4用螺钉固定在汽缸体上,止推
片与正时齿轮之间应留有适当的间隙,此间隙的大小通常为0.05?0.20mm,作为零件受热
膨胀时的余地。此间隙的大小可通过更换隔圈5来调整。
推力轴承轴向定位如图2-52所示,凸轮轴的第一道轴承为推力轴承,装在轴承
座孔内并用螺钉固定在机体上,其端面与凸轮轴的凸缘隔圈之间应留有适当的间隙。当凸轮
轴轴向移动,其凸缘通过隔圈碰到推力轴承时便被挡住。6135柴油机就是采用这种凸轮轴
轴向定位装置。
 

 
2-51止推片轴向定位
1
一辗母;2—锁紧垫圉;3—凸轮轴正时齿轮;
4
一止推片;5 —隔圈;6—凸轮轴
 

 
2-52   推力轴承轴向定位
1
一圆柱销;2—垫圈;3—蝌钉;
4
一隔?;5—推力轴承
 

 
2-53   6135柴油机传动齿轮装配定时关系图
1
一喷油泵传动齿轮;2—定时惰齿轮;3—主动齿轮;4一机油泵、水泵传动齿轮;5—凸轮轴传动齿轮

 

 

凸轮轴通常采用齿轮驱动,齿轮装在凸轮轴前端,与曲轴上的齿轮直接或间接啮合,称
为正时齿轮。对于四冲程柴油机,每完成一个工作循环,曲轴旋转两周,各缸进、排气门各
?启一次,凸轮轴只旋转一周,其传动比为2:1。曲轴上的正时齿轮经过一个或两个中间
齿轮,再传到凸轮轴上的正时齿轮。
在装配凸轮轴时,必须对准各对齿轮的正时记号,才能保证气门按规定时刻开闭,喷油
泵按规定时刻供油。图2-536135柴油机传动齿轮装配定时关系图。
2.挺柱
挺柱的作用是将凸轮的推力传给气门或推杆。
挺柱由钢或铸铁制成。一般制成空心圆柱体形状,这样既减轻重量,又可获得较大压力
面积,以减小单位面积上的侧压力。推杆的下端即座落在挺柱孔内。
为了使挺柱工作表面磨损均匀,挺柱中心线相对于凸轮侧面的对称线通常要偏移1?
3mm如图2-54所示。或者将挺柱底面做成半径为700?10000mm的球面,而凸轮型面则略
带锥度如图2-55所示。这样,当凸轮旋转时,迫使挺柱本身绕轴线旋
转,使挺柱底面和侧面磨损都比较均匀。
 

 
2-54挺柱相对于凸轮的偏移                                 图2-55    球面挺柱
 3.推杆
在顶置式气门机构中,由于凸轮轴和气门是分开设置的,两者相距较远,因此采用推杆
来传递凸轮轴传来的推力。
推杆一般采用空心钢管制造,以减轻重量。推杆两端焊有不同形状的端头。上端呈凹球
形,气门摇臂调节螺钉的球头坐落其中;下端呈圆球形,插在气门挺柱的凹球形座内。上下
端头多用钢制成,并经热处理提高硬度,改善其耐磨性。
4.摇臂
摇臂是推杆与气门之间的传动件,起杠杆作用。,
摇臂的两臂长莩不等,长短臂的比例约为"6 = 1.6 1。长臂端用以推动气门尾端,,
因此在一定的气门开度下,可减小凸轮的最大升程,与气门尾端接触的表面做成圆柱面,并

 

 

经热处理和磨光。摇臂的短臂端装有调整气门间隙的调整螺钉和锁紧螺母。摇臂轴通常是做
成中空的,作为润滑油道。润滑油从支座的油道经摇臂轴通向摇臂两端进行润滑,如图2-
56
所示。为了防止摇臂在工作时发生轴向移动,摇臂轴上两摇臂之间装有摇臂轴弹簧。

 

 

(责任编辑:admin)

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