气门弹簧断裂
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。
不等螺距的气门弹簧安装时,螺距小的一端应朝向气门头部。这是因为弹簧工作时,承受气门杆尾端传来的冲击力,此冲击力向弹簧另一端传递因要克服弹簧本身的惯性而需要一定的时间,所以弹簧的变形,朝向气门杆尾部的一端,先于且往往大于另一端,发动机转速越高,差别越大。若将螺距小的一端朝向气门杆的尾部,则当发动机高速运转时,此端可能首先叠合在一起,此后弹簧的有效圈数基本不再变化,而且迭合后成为刚性质量而参加弹簧的振动,使振动的当量质量增加,弹簧反而容易疲劳折断。螺距小的一端朝向气门头部时,情况相反,先在螺距大的一端变形,减缓了螺距小的一端的叠合速度,可使有效圈数在整个工作过程中不断变化。而且叠合端是弹簧的静止端,不参加振动,消除了上述弊病。
(4)采用等螺距的单弹簧,在其内圈加一个过盈配合的阻尼摩擦片来消除共振。
因气门弹簧一直处于交变的应力作用下,如果质量存在问题,可能产生弹簧断裂。当气门弹簧断裂时,会导致气门不能弹回,致使活塞与进排气门干涉,导致气门杆被顶弯,活塞受损,甚至造成缸盖盖报废。同时,发动机将突然熄火,容易造成交通事故。
气门弹簧检测
气门弹簧常见的缺陷有弯曲变形、弹力减弱、擦伤、端面不平、裂纹和折断等。
气门弹簧的检修方法如下:
气门弹簧自由高度检查用游标卡尺检测,测量的结果须符合规定,否则应更换气门弹簧。
气门弹簧的弯曲变形检查,将气门弹簧放在平板上,用90°的角尺检查其垂直度,一般垂直度误差在1.60-2.00mm,否则须校正或更换之。校正后在270-290℃温度下保温10mm,以消除内应力,保持校正后的形状。校正后的气门弹簧须再次检验,合格后装机使用。
气门弹簧弹力的测定,是在弹簧试验器上进行,将被检弹簧置于台架上的支承座与压头之间,扳动手柄带动压柱齿杆,并使压头下移而压缩弹簧。这时观察压力表的压力及长度标尺上的读数,再与标准数据比较,如未达到规定标准,则应更换新弹簧。
(1)检查气门弹簧的自由长度。用卡尺侧量气门弹簧自由长度,其值应符合标准值。若不符合,应更换之。
(2)检查气门弹簧的垂直度。用直角尺和平板,检查气门弹簧的垂直度,其值应符合标准值,否则必须更换。
(3)检查气门弹簧的预紧力。用测力器检测气门弹簧的预紧力,其值应符合标准。若预紧力低于标准值,则应更换气门弹簧。