【文章內(nèi)容簡介】 （2）增加凸輪的剛度。(3)采用彈性模量較小的但有較高硬度和強度的金屬作為凸輪和挺柱的材料。表面磷化處理。凸輪、挺柱的化學成分及其金相組織的選擇適當。采用熱導性好的材料。 表面蝕點 發(fā)生的主要原因：點蝕是金屬的疲勞過程。 預防的措施：改善潤滑；降低接觸應力；降低殘余應力；材料的化學成分和金相組織；采用熱導性好的材料材料內(nèi)部應盡量減少氣泡。夾渣等缺陷。提高材料的抗疲勞強度和抗腐蝕能力。 表面磨損 凸輪磨損有兩種情況：（1）是一個緩慢的拋光過程，最后形成一個硬而光滑的摩擦表面。這種拋光的過程常開始于凸輪廓線的加速度為零的位置，而止于凸輪廓線的頂端之前，頂端不會被磨平。（2）隨著時間加長會迅速磨損下去，直至影響發(fā)動機的性能。不正常的迅速磨損，嚴重者則在幾個小時內(nèi)即可將凸輪定磨平。四、推桿的設(shè)計推桿的功能： 把凸輪的運動從凸輪軸傳至頂置氣門處，完成發(fā)動機的配氣。推桿的材料： 45鋼。推桿的結(jié)構(gòu)形式：推桿是一個細長桿，在工作時容易發(fā)生縱向彎曲，它是配氣機構(gòu)中剛度薄弱的環(huán)節(jié)。在195B型柴油機上是采用冷拔無縫鋼管（或鋁制空心管）制造。采用冷拔無縫鋼管可減輕它的質(zhì)量，減小往復慣性力。此外，縮短推桿的長度是減輕質(zhì)量，提高縱向彎曲應力和整個配氣機構(gòu)剛度的有效辦法。二、 尺寸設(shè)計： 根據(jù)195B柴油機的結(jié)構(gòu)，它的長度設(shè)計為291mm ，外徑9mm。才可以滿足其要求。三、 推桿穩(wěn)定性安全系數(shù)的確定 推桿的縱向彎曲按下列計算： = kgf式中：P—作用于推桿上的臨界力； E—推桿材料的彈性模量； J—推桿中央橫斷面的慣性力； —推桿的外徑 —空心推桿的孔徑 L—推桿的長度 = x/4 式中 — 作用在推桿上的最大作用力 對于各種用途的發(fā)動機，在如下的范圍： （1）、高功率輕型發(fā)動機，=~3 (2)、汽車拖拉機發(fā)動機。高速船用發(fā)動機，=3~5 （3）、固定式和船用發(fā)動機=4~6四、 推桿球頭與挺柱球面支座，推桿球頭與搖臂調(diào)節(jié)螺釘球面支座間接觸應力的計算： 接觸應力按下面的公式計算： = 180 式中 —作用于推桿上的最大作用力（kgf） Em— 挺柱與推桿兩種材料的平均彈量 —推桿的球頭半徑（mm） — 挺柱球面支座的半徑（mm）對于各種用途發(fā)動機的許用接觸應力如下： (1)汽車拖拉機發(fā)動機，=150~200（2）固定式和船用發(fā)動機，=100~120五、搖臂的設(shè)計搖臂的工作原理： 搖臂是推桿和氣門之間的傳動件，它是推桿傳來的力改變方向后作用于氣門尾部以推開氣門。 搖臂的結(jié)構(gòu)：搖臂的幾何尺寸決定于氣門和凸輪軸的相對位置。為了獲得較輕的質(zhì)量剛性好的結(jié)構(gòu)，往往才有T字型的或者I字型的斷面。195B柴油機采用的就是T字型搖臂斷面。搖臂比： 搖臂有長、短臂之分，長短之比成為搖臂比。長臂推動氣門的桿端，短臂端的螺孔中裝有氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母，氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^與推桿上端的凹球端頭接觸，195B柴油機的搖臂比：46/32=1..43。搖臂潤滑： 搖臂依靠搖臂軸支撐在搖臂支座上，搖臂鉆有油孔，搖臂軸為中空型，機油由支座油道經(jīng)搖臂軸內(nèi)腔潤滑到搖臂的襯套，然后從搖臂上油道上流出，滴落在搖臂兩端進行潤滑。搖臂的定位：搖臂軸上兩搖臂間裝有搖臂彈簧，防止搖臂軸向竄動，從而保證各搖臂相對氣門桿的確定位置。在195B柴油機上，采用的是用搖臂支座將兩個搖臂分開，并且在兩邊緣處用卡簧將其鎖緊。搖臂的材料： 所采用的材料是QT60—2搖臂在與氣門的尾部接觸時既有滾動又有滑動，所以對材料的要求是要耐磨，為了防止磨損影響正常的配氣相位，故該表面要求淬火熱處理的工藝。搖臂與氣門桿頂面間接觸應力的計算： 式中 —氣門桿頂面上的最大作用力（kgf）； R—搖臂敲擊部分的球面半徑（mm）； 搖臂與氣門頂面間的許用接觸應力：。搖臂斷面AA中的總應力為： （如圖） =400 式中 —氣門上的最大作用力； —氣門側(cè)搖臂計算斷面的斷面模數(shù)； —氣門側(cè)搖臂斷面的面積； A1—從計算斷面重心到作用力的垂直距離 A2—作用力的垂直線與計算斷面AA的夾角；斷面B_B中的總應力： =420式中 —氣門上的最大作用力； —氣門側(cè)搖臂計算斷面的斷面模數(shù)； —氣門側(cè)搖臂斷面的面積； A1—從計算斷面重心到作用力的垂直距離 A2—作用力的垂直線與計算斷面AA的夾角； 上述應力的許用值如下： （1）鑄鐵： （2）鍛造碳鋼： （3）鍛造合金鋼： (4) 鑄鋼： （5）輕合金：對于195B柴油機選擇（4）式中的。六、氣門組的設(shè)計一、氣門的設(shè)計： 氣門設(shè)計的基本要求：1　 材料方面： 氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。在氣門工作溫度范圍內(nèi)材料應具有足夠的強度。韌性和表面硬度。由于排氣呢錐面磨損常為腐蝕磨損，因此在選擇材料時候必須考慮化學腐蝕（主要是硫和磷）的性能。進氣門錐面多屬磨損摩擦，因此進氣門側(cè)重耐磨。2　 機構(gòu)方面：要求結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，且頸部形狀也要恰當，以便減少氣體的流動阻力，增加其進氣沖量。在保證足夠的強度、剛度和耐磨性的前提下的重量選擇。3　 盡可能的降低熱負荷，是氣門設(shè)計的一個重要方面。排氣門是氣門組中 的高溫零件，氣門頭部75%左右的熱量經(jīng)氣門座導出，25%的熱量經(jīng)氣門導管導出，因此，氣門的設(shè)計應與氣缸蓋的設(shè)計密切配合，氣門座周圍必須加強冷劑，并使溫度盡量均勻。此外，如結(jié)構(gòu)允許，盡量增加導管的長度，適當減小氣門桿與導管的間隙，以減低氣門的溫度。4　 氣門室配氣機構(gòu)從凸輪開始的整個運動鏈中的末端零件。它的運動受到凸輪廓線、挺柱、搖臂、氣門彈簧等零件特性的制約，因此氣門的設(shè)計還必須從整個配氣結(jié)構(gòu)來考慮分析，要避免氣門在落座時承受過大的沖擊和振動，因為在這些機械負荷也是造成氣門及氣門座磨損的原因之一。氣門的工作條件分析： 氣門室發(fā)動機的重要零件之一。工作時需要承受較高的機械負荷和熱負荷，尤其是排氣門，由于經(jīng)常高溫燃氣的沖刷，因而易于產(chǎn)生漏氣。腐蝕與燒損等現(xiàn)象，工作條件也更為嚴酷。氣門工作時承受落座沖擊負荷及燃氣壓力給以的靜負荷，這種靜負荷一般在4左右，；氣門的工作溫度：進氣門約為200~450度，而排氣門則可達650~850度，甚至更高，下面是195 B柴油機的排氣門的溫度場。 氣門材料的選擇： 氣門材料的選擇必須考利到它的工作溫度、腐蝕、沖擊載荷以及氣門桿部與端面的耐磨等因素。而且進、排氣門的對材料的要求也是不同。因為進氣門的溫度要低一些，排氣門的溫度要高些。就195B發(fā)動機的選材：進氣門的材料用40Cr；排氣門的材料用40Cr9Si2。氣門選擇材料的方法：（1）馬氏體鋼 一般氣門中采用鐵素體合金鋼，~%之間，經(jīng)淬火后可得到馬氏體組織以上耐磨的要求，這種材料的機械性能加工性好，滑動性好，在工作溫度超過650的排氣門上廣泛應用，如4crsi2.、4Cr10Si2Mn等。但在強化程度較高的發(fā)動機上，由于熱負荷和機械負荷高，因而對氣門錐面的耐磨、耐腐蝕性能提出更高的要求，這時，可采用堆焊氣門，這是一種頭部采用奧氏體鋼，桿部采用馬氏體鋼的氣門?？捎媚Σ梁富蜷W光焊來堆焊。堆焊氣門設(shè)計的關(guān)鍵是正確地焊接部位。應從以下兩個方面來考慮：1）界面處應在氣門頭部應力區(qū)之外并離頸部頂圓弧中點附近的熱點較遠；2）耐熱性較差的桿部材料不要受到高溫燃氣的侵蝕；焊接的部位以選在氣門全開時界面與導管下端相齊或略高為宜。（2） 奧氏體鋼 這類鋼在常溫和工作溫度下基本上全是奧氏體組織，不能淬硬。它的高溫強度好，耐腐蝕性好、奧氏體鋼用做高功率柴油機的排氣門，其最高工作溫度允許達870。國產(chǎn)奧氏體鋼4Cr14NiW2Mo廣泛用作機車和大型載重汽車的柴油機排氣門。國產(chǎn)常用氣門鋼的化學成分以及機械性能見下表：氣門剛化學成分氣門剛機械性能氣門剛參數(shù)性能除表列的氣門鋼之外，我國還試制了新的氣門鋼種，如TF—3,奧氏體鋼，這種鋼在機械性能和耐磨性能方面超過了4Cr10Si2Mn從而逐步形成了國產(chǎn)排氣門鋼系列。 當氣門錐面僅耐磨蝕及耐磨性不能滿足需要時可采用堆焊。堆焊錢先把氣門錐面加工出半圓形環(huán)槽，槽的深度由實驗選定，注意不要過分削弱氣門本體強度，然后再堆焊金屬焊上。焊接方法有手工焊、等離子焊高頻冷凝焊等。為了使奧氏體鋼氣門桿端面耐磨也可采用堆焊或焊上一小段馬氏體鋼。用作柴油機排氣門和增壓柴油機進氣門堆焊的材料，目前多數(shù)用的是鉆基硬質(zhì)合金，其材料成分：氣門堆焊材料氣門頭的設(shè)計： （1）氣門頭部的形狀： 氣門頭部的形狀除了影響氣體的流通特性之外，還會影響到氣門的剛度、重量、導熱性能以及制造成本等，同時也關(guān)系到氣門的使用期限。因此根據(jù)不同發(fā)動機的不同情況進行具體的分析，然后確定合理的方法。根據(jù)195B柴油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)采用平底型氣門。因為這種氣門的結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度，基本上式滿足進排去的要求。這種型號在各類柴油機得到了廣泛的運用。下圖是平底型氣門的示意圖： （2）氣門頭部的直徑： 增大進、排氣流通截面是減少進、排氣阻力，提高進氣量的途徑，同時氣門頭部直徑的選擇還要考慮到燃燒室的形狀，氣缸蓋進、排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設(shè)計以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。綜上的條件195B柴油發(fā)動機的進、排氣門的直徑42和36mm。（3）氣門錐面斜角： 在氣門開啟初期及接近關(guān)閉時，氣門錐面斜角的大小對于氣體的流通斷面有較大的影響。這時的流通斷面大致與斜角的余弦成正比。此外，氣門與氣門座之間的單位壓力隨斜角的增加而增大，而氣門與氣門座之間的相對滑移則隨斜角的減小人減小，因此氣門的確定必須根據(jù)發(fā)動機的綜合情況而定，對于195Ｂ柴油發(fā)動機的氣門斜角都是４５度。（４）氣門頭部厚度及錐面寬度：　　　　　氣門頭部厚度Ｔ的設(shè)計，主要是從氣門的剛度來考慮，氣門在燃燒壓力的作用下會引起變形，變形過大會使氣門的密封性下降，錐面磨損加劇。由于頭部厚度Ｔ對氣門的剛度影響比頸部圓弧Ｒ要大得多，因此當需要增加氣門剛度時首先考慮增加頭部的厚度。如果還受到氣門質(zhì)量的限制，則常用適當減小頸部圓弧半徑來得到彌補。厚度Ｔ與氣門頭部的外徑有一定的比例，一般　　　　　Ｔ＝（０．１０～０．１２）Ｄ　?。ǎ氖菤忾T頭部的直徑）１９５Ｂ柴油機的頭部厚度：（０１．０～０．１２）＊４６＝４．２～５．０４）　——進氣門；