【正文】 rnrnnn llmm ? =120* )*3/(*120 22 =120g—— 搖臂質量。 （ 1） 彈簧的最大彈力 ： rxrnxnnp lwalkmP /2m a x ? N4 4 8 32/10*2 9 3*46***1 9 532?? 式中 K=—— 彈簧儲備系數(shù)； nrmrrnpknkn mmlmmmmM 39。 氣門彈簧的有關計算： 已知：凸輪軸的轉速 ?? np nn 轉 / 分，和凸輪軸的角速度sradwx /115? ，進氣門的最大升程 mmhxn ，進氣門喉口直徑 mmdrop ? ，圓弧凸輪線的尺寸： ,7,1 3 8,15 m a x210 mmhmmrmmrmmr T ???? mmrhra r a x0 ???? ， 搖臂的尺寸： mmlxn 46? ， ,32mmlr ? 挺柱的升程、速度和加速度曲線圖。對于各種彈簧材料適用的最高工作溫度見下表： 材料 最高工作溫度（ co ） 碳素彈簧鋼絲和 65Mn彈簧鋼絲 120 油淬火 — 回火碳素彈簧鋼絲 150 50CrVA 彈簧鋼絲 210 氣門彈簧特性曲線與氣門慣性力曲線的配合： 在設計時首先作出氣門升程曲線和發(fā)動機最高轉速時的加速度曲線，將加速度的坐標乘以配氣機構在氣門端的總當量質量即得到氣門慣性力曲線（實際慣性力應與加速度方向相反）、由氣門運動規(guī)律測試表明，實際的氣門慣性力變化如下圖虛線所示的情況，在從正慣性力過渡到負慣性力的波動最大，最易發(fā)生系統(tǒng)的脫落 ，彈簧力應超過氣門系數(shù)振動時的慣性力，并且有一定的余量。因為冷拉鋼絲有較高的抗拉強度（鋼絲的直徑越小，強度就越高），成本低廉，但是抗應力 — 溫度松弛能力較差，使用與中等負荷的發(fā)動機使用，對于油淬火 — 鋼絲的強度與鋼絲直徑關系不大，與冷拉鋼絲相比較，直徑在 3mm左右的鋼絲，它們的彈性極限大致相同，小于此直徑的，冷拉鋼絲 強度高，反之，油催化 — 回火鋼絲強度高。 碳素彈簧鋼絲 有冷拉和油催化 — 回火兩種狀態(tài)。一般認為彈簧力小于名義值的85%以下時，彈簧就已經失效，不能繼續(xù)使用，這是決定彈簧使用期限的一個重要因素，在彈簧設計時應根據(jù)彈簧的工作溫度和應力大小合理的選擇彈簧材料。此外，由于兩個彈簧的自振率不相同，可以相反阻尼作用，從而減少共振危險。目前在大多數(shù)柴油機上都是一個氣門裝兩個氣門彈簧，它既可充 分利用空間，減小彈簧高度尺寸，又易保證彈簧所需要的彈簧力，并且在一個彈簧萬一斷裂時，也有可能在一定時間內防止氣門落入氣缸。氣門彈簧的設計常常受到尺寸上的限制，因此氣門彈簧應有合理的結構與尺寸，彈簧材料應有較高的疲勞強度，制造上應保證一定的精度并盡力避免各種缺陷。 氣門彈簧的工作條件： 氣門彈簧承受高頻交變載荷，工況惡劣，故需精心設計，才能使其長期可靠地工作。 氣門彈簧的作用： （ 1）氣門關閉時，確保氣門和氣 門座的閉合密封。 要保證氣門嚴密配合： 對于排氣門 )( m i n arr o pnp ppFP ?? 式中 —minnpP 在氣門關閉時最小的彈簧力，（ N）； —ropF 喉口的面積， 2mm ； rP 及 Pa — 排氣管的壓力和在進氣時氣缸內的壓力，（ kpa） 柴油機的壓差為 ~ 兆帕。堆焊層不能太薄并需消除堆焊層材料與母材交接處的殘余應力。 ② 選用高溫強 度特別是蠕變強度的材料 ③ 提高裝配時氣門錐面與氣門座的位置精度 ④ 采用合理的圖輪廓線等設計方法，防止氣門落座時過大的沖擊和反跳。 （二）預防措施 ① 避免鍛造裂紋。 （三） 氣門頭部裂紋和碎落 （ 一）主要原因： 1) 由于材料質量或鍛造工藝不合理，在鍛造時產生細小的裂紋，沒有檢查出來。設計的合理性應通過必要的措施與計算，對氣門的運動規(guī)律及受力進行分析來考核。 ③ 提高發(fā)動機的轉速后配氣機構沒有作改進，氣門承受的沖擊和振動過大，或發(fā)動機的溫度過高 ④ 氣門材料熱處理不當，致使材料強度過低。 ⑤ 采用氣門選裝機構。 ③ 適當?shù)脑黾託忾T頭部厚度，借以減少氣門在工作時的變形和在頭部邊緣的熱積蓄。應考慮柴油中含硫、重油中含釩的影響。 ③ 氣門座由于熱應力或裝配不當產生扭曲，在高溫和氣體壓力作用下氣門頭部變形，因而造成氣門漏氣。 氣門表面的強化處理： 滾壓 滲鋁 鍍鉻 氮化 表面淬火 。進、排氣門工作的條件不同，所以各自 的間隙也是不同，一般進氣門取進氣門桿的 ~ 倍，排氣門取排氣門桿直徑的 ~ 倍。 （ 5） 氣門桿與導管的配合間隙：氣門導管與氣門桿的配合間隙應認真選擇，間隙過大則散熱不良，同時氣門在導管中容易擺動、沖擊，使其和氣門座磨損不均勻而漏氣、漏油，這種滲漏甚至使氣門頭燒損。氣門導管的受熱端盡量靠近氣門頭并創(chuàng)造良好的冷卻條件，這對于降低排氣門的溫 度是有利的，為此可在排氣道內鑄造一平臺，并使冷卻水道盡量靠近凸臺，但這個凸臺絕對不能與氣門頭過于或者鑄的更大，以致有礙于氣體的排出。 （ 3）氣門導管外形及結構：導管的外表面一般都設計成光滑的圓柱形，沒有任何臺階，以便無心磨床加工制造。 （ 2）氣門導管工作的條件：氣門桿工作時在導管中滑動，使導管承受側向壓力，并且 氣門的部分熱量也從導管散除。今年來廣泛采用鐵基粉末冶金來制造導管，它的特點具有磨損笑，工藝性好，造價低的優(yōu)點。但是值得注意的，千萬不能是氣門斜角大于座圈斜角，那樣，在氣門落座時使形成噴口，使氣流以很高速度流出，從而加速錐面的燒損和侵蝕。正確的過盈量見表： 序號 氣門座圈外徑（ mm） 過盈量（ mm） 1 25~60 ~ 2 50~75 ~ 3 75~100 ~ （ 6）氣門座圈高度 h與壁厚 V 的設計： H=（ 8~15） %x D=（ ~） x40=（ ~6） mm V=（ ~） %*D=（ ~） *40=（ ~1） mm 上式中 D 是氣門座圈的內徑； （ 7）氣門斜角： 氣門座圈的斜角常設計得比氣門斜角大（ ~1） 0 c，這樣就可使氣門和氣 門座的外邊緣在理論上形成先接觸提高它們的密封壓力，并使壓力更 均勻地分布。 （ 5）氣門座圈的過盈配合要求：氣門座圈必須與氣缸蓋配合良好，不允許出現(xiàn)松動、 脫落現(xiàn)象，因此要合理與慎重的匹配的材料以及它們之間配合公差、應該指出的是，如果增大過盈量的方法來阻止座圈的脫落時不合適的。 （ 3）氣門座圈的結構：氣門座圈是一個金屬環(huán)狀，它是通過壓入氣缸蓋的，在現(xiàn)代的柴油機的進、排氣門口一般都壓入座圈，這樣既可延長氣門和氣門座的使用期限，又便于維修，但也增加了制造成本，特別是影響了排氣門熱量的傳出，從而使排氣門溫度增高，實驗表明，排氣門裝有座圈時，氣門溫度可能增高40~65 c0 對于 195 B 柴油機的氣門座圈也是通過壓入的方法將它給壓入氣缸蓋的。對與 195B 氣門的材料選擇為 QT62— 2。常用的座圈材料為合金鑄鐵，球墨鑄鐵 QT62— 2。 195B 型柴油機要求氣門每啟閉一次氣門旋轉 6~8deg，或者在發(fā)動機標定轉速時，旋轉機構的轉速在 20~25rpm左右，并且應使機構在氣門全開時旋轉，在其他氣門啟閉時間不要旋轉，否則會加劇氣門錐面的磨損。如圖 : 它在工作時氣門的旋轉時通過蓋盤、氣門彈簧、彈簧上座和鎖夾來查、傳遞的。 （ 2） 氣門旋轉機構的形式： 有兩種結構形式：一、松開式旋轉機構，二、強制式旋轉機構。 （ 5）氣門桿與彈簧的鎖緊： 為了防止氣門彈簧和氣門鎖夾斷裂時氣門落入氣缸而引起嚴重的事故，可以在氣門鎖夾槽的下部增加一段凹槽，然后嵌入彈簧圈，凹槽的位置應能保證氣門的下落量只比氣門最大升程大 1~2mm 就可以。195B 柴油機的 L=（ ~） *42=（ 105~147） mm （ 4） 氣門桿表面的熱處理工藝： 要經過淬火處理，要求的硬度不小于 HRC50。 195B 柴油機的氣門桿的直徑： d=（ 16~25） % *42=（ ~） mm。根據(jù)經驗公式，氣門桿的頸部可取頭部外徑的（ 16~25） %。氣門通過凸輪挺柱和搖臂來驅動時，桿部受到的側向力就比較小。 （ 2）氣門桿頸： 氣門桿的頸部選擇決定也排氣所需的耐久性，增加桿的頸部有利于氣門的熱量逸散。反之，密封帶太窄，雖然密封性較好，但散熱不良，且接觸壓力較大，會加速氣門的磨損，因此需綜合這兩個方面的因素來選取氣門密封帶的寬度，其寬度一般取 ~, 195B 柴油機的密封帶寬度，經過查表 是。當 ? ＝４５度時，ｂ＝（０．９～１．５）Ｔ 對于１９５ Ｂ柴油機的氣門錐面寬度 b=（ ~） *=（ ~）mm —— 進氣門（上式中 T 取 ） b=（ ~） *4=(~)mm—— 排氣門（上式中 T 取 ）。如果還受到氣門質量的限制，則常用適當減小頸部圓弧半徑來得到彌補。 （４）氣門頭部厚度及錐面寬度： 氣門頭部厚度Ｔ的設計，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。這時的流通斷面大致與斜角 ? 的余弦成正比。綜上的條件 195B柴油發(fā)動機的進、排氣門的直徑 42 和 36mm。這種型號在各類柴油機得到了廣泛的運用。根據(jù) 195B 柴油發(fā)動機的結構采用平底型氣門。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)用的是鉆基硬質合金，其材料成分： 氣門堆焊材料 氣門頭的設計： （ 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，同時也關系到氣門的使用期限。焊接方法有手工焊、等離子焊高頻冷凝焊等。 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。國產奧氏體鋼 4Cr14NiW2Mo 廣泛用作機車和大型載重汽車的柴油機排氣門。 （ 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。堆焊氣門設計的關鍵是正確地焊接部位。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。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。而且進、排氣門的對材料的要求也是不同。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 2/mmkgf 左右，而沖擊負荷一般為 2/mmkgf 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。工作時需要承受較高的機械負荷和熱負荷，尤其是排氣門，由于經常高溫燃氣的沖刷，因而易于產生漏氣。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，因此氣門的設計還必須從整個配氣結構來考慮分析，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。此外，如結構允許，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。 ③ 盡可能的降低熱負荷，是氣門設計的一個重要方面 。 ② 機構方面： 要求結構簡單、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。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。在氣門工作溫度范圍內材料應具有足夠的強度。 搖臂斷面 AA 中的總應力為： （如圖） AAG FaPWaP 1c o s???? ?? ? ?2/mmkgf 25c o s*18005*1800 1aW A ?? =400? ?2/mmkgf 式中 rP— 氣門上的最大作用力； aW — 氣門側搖臂計算斷面的斷面模數(shù)； AF — 氣門側搖臂斷面的面積； 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： AAG FaPWaP 1c o s???? ?? ? ?2/mmkgf