发电机的气门组件的构成和安装方法

 

 

新闻主题	发电机的气门组件的构成和安装方法

 

 

摘要：发电机气门是在高温、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。气门组件包括气门、气门导管、气门弹簧和弹簧座及其锁紧装置等零件，如图1所示。

图1 气门组件

 

（1）气门

发电机气门的作用是控制进、排气道的开启和关闭。分为进气门和排气门两种。

①气门的布置 顶置式配气机构有每缸二气门和四气门之分，通常缸径D≤120mm的中、小功率柴油机采用每缸二气门布置；缸径D≥140mm的强化程度较高的中、大型发动机多采用每缸四个气门，即两个进气门，两个排气门。有的柴油机进气门比排气门大，目的是增大进气门流通面积，减小进气阻力，增大充气系数。

②气门的结构及材料 气门由气门头部和气门杆部两部分组成。气门头部的锥面用于与气门座的内锥面配合，以保证密封，气门导管同气门杆配合，为气门运动导向，用以保持头部锥面准确地与气门座面紧密贴合。由于气门头部尤其是排气门与燃烧室高温燃气直接接触，每一循环都受到燃气的冲刷，受热严重。排气门头部温度高达600～900℃，进气门头部温度也可达300～400℃。由于高温的影响，气门杆又是在润滑困难的条件下作高速往复运动，因此，要求气门必须有足够的强度、耐高温、耐腐蚀和抗氧化。

气门都用合金钢制造。由于进、排气门工作条件不同故采用不同材料制成。进气门通常采用普通合金钢（如铬钢或镍铬钢等）；排气门则采用耐热合金钢（如硅锰钢或硅铬钢等）制造，经热处理后，以提高工作表面的硬度。气门头部形状有平顶、凸顶（即球面顶）和凹顶（即喇叭顶），如图2所示。

图2 气门顶部形式

 

目前平顶气门用得最多，它具有结构简单、制造方便、受热面积小、重量较小等优点，因而，进、排气均可采用。凸顶气门头部刚度大，排气阻力小，受热面积大，重量和惯性力大，加工较复杂，只适宜作排气门。凹顶气门的头部和杆部之间的过渡圆弧，有利于减小气流的阻力，但其顶部受热面积大，易发生受热变形，故只适宜作进气门。

气门与气门座或气门座圈是靠锥面密封，气门锥面与气门顶之间的夹角称为气门锥角，进、排气门锥角一般多制成45°，少数为30°，如图3所示。通常用耐热钢或合金铸铁制成的座圈，紧压在气缸盖的座孔中，磨损后可以更换。为便于修磨，气门头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。

图3 气门锥角

 

（2）气门导管

气门导管的作用是保证气门与气门座在同一中心线上正常工作，并起散热作用。气门导管常用铸铁制成，压在缸盖或缸体中。

气门杆与导管之间留有0.05～0.12mm的间隙，使气门杆能在导管中自由移动。间隙过大使气门运动时产生摆动冲击，造成气门座磨损不均，引起漏气、漏油甚至使气门烧损；间隙过小，气门杆部受热膨胀易产生气门卡死故障。

 

（3）气门弹簧及锁紧装置

气门弹簧是用来关闭气门，并使气门与气门座保持紧密贴合密封，并克服气门在开启时配气机构产生的惯性力。要求它应具有很强的弹力，以保证气门关闭时所需要的运动速度。

气门弹簧通常都是圆柱形螺旋弹簧。其材料采用高碳锰钢、铬钡钢等冷拔钢丝，加工后进行热处理，钢丝表面再进行抛光或用喷丸处理，以提高疲劳强度。此外，为防止弹簧锈蚀，表面还进行镀锌、镀铜或发蓝处理。

作用在气门弹簧上的力是周期性的，其作用力的频率与气门弹簧的固有频率相同或成整倍数时，弹簧就会发生共振，造成弹簧断裂。为防止弹簧发生共振而损坏，常采取下述措施。

①采用变螺距弹簧 由于这种弹簧螺距不等，故每一圈固有的频率不一样，因而消除了整个弹簧发生共振的可能性。这种弹簧在安装时需将螺距较小的一端朝向气缸体（或气缸盖）。若朝向相反，则弹簧受力很大，容易折断。

②采用双弹簧 每个气门用两根直径及螺距不同、螺旋方向相反的内、外弹簧，如图4所示。这种弹簧不但可以防止发生共振，而且当一根弹簧折断时，另一根弹簧还可维持工作。

③提高弹簧的固有频率 即采用刚度较高的钢丝，可提高弹簧的固有频率，避免发生共振的机会。

气门弹簧装在气门杆部外边，其一端支承在气缸盖（或气缸体）上，而另一端固定在弹簧座上。弹簧座与气门杆之间有锁紧装置。

图4 双弹簧气门装置

 

 

 

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