气门弹簧变形检查方法和拆装步骤图解
发布时间：2024-01-02 15:43:17 ▏阅读：次
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技术维修与康明斯知识
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检查和维修柴油发电机气门弹簧变形的方法
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摘要：柴油发电机气门弹簧处在高温、交变载荷及高频振动的环境中工作，气门弹簧长期使用后，由于受压力而产生塑性变形，使弹簧弹性疲劳而缩短自由长度，造成弹力不足，簧身歪斜，以至变形和折断，影响了配气的正确性和气门关闭的严密性。因此，气门弹簧检修和正确安装对柴油发电机的动力性能具有很大的影响。
一、气门弹簧的作用与结构
1、作用
（1） 保证气门自动回位关闭而密封。
（2）保证气门与气门座的座合压力。
（3） 吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产生的惯性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。
2、结构原理
因气门弹簧承受着频繁的交变载荷，为保证气门弹簧可靠地工作，要求气门弹簧必须具有合适的弹力，足够的强度和抗疲劳强度。通常气门弹簧采用优质冷拔弹簧钢丝制成。钢丝表面经抛光或喷丸处理。弹簧的两端面经磨光并与弹簧轴线相垂直。气门弹簧是圆柱形螺旋弹簧，其一端支承在气缸盖(体)上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。 当气门弹簧的工作频率与其自然振动频率相等或成某一倍数时，将会发生共振，造成气门反跳、落座冲击，并可使弹簧折断。为此，采取如下几种结构措施：
（1） 提高气门弹簧的自然振动频率
即设法提高气门弹簧的刚度，如加粗钢丝直径或减小弹簧的圈径。这种方法较简单，但由于弹簧刚度大，增加了功率消耗和零件之间的冲击载荷。
（2）采用双气门弹簧
每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。由于两弹簧的自然振动频率不同，当某一弹簧发生共振时，另一弹簧可起减振作用。旋向相反，可以防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的弹簧被卡住或损坏。另外，万一某根弹簧折断时，另一根弹簧仍可保持气门不落入气缸内。
（3）采用不等螺距弹簧
这种弹簧在工作时，螺距小的一端逐渐叠合，有效圈数逐渐减小，自然频率也就逐渐提高，使共振成为不可能。
二、气门弹簧的检查
气门弹簧的损坏除断裂外，还有变形、自由长度变短和弹力减弱。因此，检修要求能够正确检验气门弹簧的裂纹与变形，使用量器具准确测量出汽门弹簧的自由长度和弹力。
1、变形的检验
一般采用宽座直角尺（如图1所示）来检查气门弹簧的端面与中心线的垂直度，气门弹簧不垂直度极限要求不超过2°，如图2所示；各弹簧的外径应在同一平面上，其误差不大于1mm，否则应更换。当有不明显的变形而钢丝直径尚未磨损减小时，允许整理长度后经热处理修复。
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图1 气门弹簧垂直度检查
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图2 气门弹簧弯曲和扭曲变形极限值
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2、弹簧自由长度的测定
弹簧在静止状态的长度就是弹簧的自由长度，可采用下列方法进行检测：
①气门弹簧的自由长度可用钢板尺测量（如图1），与新弹簧比较，看其是否合乎规定。
② 用游标卡尺测量弹簧的自由长度（如图3），把这个数值与规定的标准值进行比较，来判断弹簧是否可以继续使用。
③ 气门弾簧的自由长度，可采用康明斯公司生产的用于压缩阀门弹簧以测量弹簧力的测试仪，如图4所示。
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图3 游标卡尺测量气门弹簧的自由长度
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图4 气门弹簧测试仪（工具号3375182）
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3、弹簧弹力的测定
将气门弹簧放置在实验平台上，如图5所示，操作仪器杠杆对气门弹簧施加压力，将气门弹簧压到规定长度，并使仪器平衡时，读出所加负荷数值，就是弹簧弹力。将测定得出的数值与规定的标准进行比较，如果将弹簧压缩至适当长度后，其压力较规定公斤数显著减低，表示单簧已经失去正常弹性，应根据情况更换新弹簧。
若没有气门弾簧试验器，也可采用一种简便方法进行检验，如图6所示，取一标准弾力的弹簧与要检査的弹簧各一只，在中间垫一块铁片，一起夹在虎针上，在虎针上压缩比较长短，正常情况下，a＝b，但如果b远远小于a，就表示弹性太差，应更换新的。
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图4 气门弹簧弹力检验图
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图4 气门弹簧张力比较法
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三、气门弹簧的维修方法
1、冷处理
把弹簧置于一轴上，使其外径与弹簧内径相匹配，将弹簧一端与圆轴卡在车床上，将移动杆固定在车床的刀架上，并将移动杆的头部锉成比弹簧丝直径稍大的凹槽，使弹簧嵌入槽内，用刀架压紧，渐渐运转卡盘，每转一圈，旋转一圈，渐渐运转卡盘，每转一圈，移动距离大于弹片1~2毫米。当旋转弹簧时，用小锤轻轻敲打弹簧，使弹簧表面硬化，从而增加其弹性。然而，用这种方法修复的弹簧，使用时间较短，因此，只能作为最后手段。一般情况下还是换新弹簧。
2、热处理方法
在铁皮箱内放置阀簧，用铁屑填充铁屑(铸屑可以防止弹簧表面氧化)，炉温925℃左右，保温1h左右，再把铁皮箱放入空气中冷却，然后把阀片拿到空气中冷却，然后把阀片拿出来套到气缸里，然后把阀片套到气缸里，然后把阀片放到气缸里，然后把阀片套到气缸里，然后把阀片套到气缸里，然后把气缸套到气缸里，然后把气缸套到气缸里，然后把气缸套到气以及维修夹具夹在一起的柜子。箱体采用6mm厚铸钢钢板制造，并根据新的气门弹簧的螺距切割成凹槽。将弹簧的心轴压入气门弹簧，然后将夹具加热到810℃左右，然后将油淬火，再加热到310℃，然后在空气中冷却。此时应为RC41~42。
3、应急处理法
在缺乏器材的情况下，若气门弹簧因弹性减弱，自由长度缩短而无新件更換时，也可以用加垫圈的方法，使之达到应有的弹性，但在加整圈后必须进行检查，当凸轮顶起挺杆压缩弹簧至最高点时，要求弹簧的圈与圈之间仍有一定的间隙，否则会顶坏凸轮、挺杆等，造成不应有的损失。所以，规定所加垫圈的厚度不得超过2mm。
四、气门弹簧压缩器的拆装
气门弹簧压缩器是专门用于拆装气门的专用工具。在安装发动机气门时，气门弹簧处于预压缩状态，要想拆卸气门或气门锁片等气门组件，必须对气门弹簧进行压缩才能对其进行拆卸。主要使用方法如下：
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安装气门弹簧
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气门弹簧处于张紧状态，如果释放不正常，弹簧可能弹出来。为了防止对眼睛的伤害，应佩带带有侧护罩的护目眼镜。释放气门弹簧张力之前，应检查并确认锁片正确入位。不要对此步骤中的任何零件使用冲击工具。否则可能会损坏工具和/或发动机。
用4气门弹簧压缩器（零件号为4919358）压缩气门弹簧。
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将拆装器螺钉定位到喷油器孔中，使螺纹端朝上。
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利用喷油器卡箍和螺钉将拆装器螺钉固定到喷油器孔中。
拧紧螺钉。扭矩值:54 n•m[40 ft-lb]。
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挡板上具有大直径倒角的一侧朝下，以容纳气门弹簧。挡板定位不正确可能会导致发动机和/或工具损坏。
将压缩器板通过拆装器螺钉定位到气门弹簧上。
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将垫圈和压紧螺母安装在拆装器螺钉上。
用手将螺母拧紧。顺时针转动压紧螺母，直至气门弹簧开始压缩。继续顺时针旋转压紧螺母，直到可以安装气门锁片。
重装缸盖时务必使用新锁片。检查锁片是否正确座入和安装。
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拆卸安装工具
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小心地逆时针转动压紧螺母，直至气门弹簧上的张力被释放。
将压紧螺母和压缩器板从拆装器螺钉上拆下。
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通过拆卸喷油器压紧螺栓和喷油器压紧卡箍拆下拆装器螺钉。
根据需要，对每个气缸重复上述步骤。
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总结：
发动机气门弹簧是确保气门及时落座并紧密贴合，防止气门在发动机振动时发生跳动，破坏其密封性。安装时预先压缩产生的安装预紧力是用来克服气门关闭过程中气门及其传动件的惯性力，消除各传动件之间因惯性力作用而产生的间隙，实现其功用的。气门弹簧则大多由中碳铬钒钢丝或硅铬钢丝制造而成，使弹簧拥有足够的刚性和抗疲劳强度，以承受频繁的压缩负载及保持合适的弹力。在气门弹簧的使用过程中，会常发生一些故障。以上就是气门弹簧的检修和拆卸及安装步骤。
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