技術(shù)維修與康明斯知識(shí)

柴油發(fā)電機(jī)氣門(mén)座的檢查、鉸削和研磨方法

 

摘要：氣門(mén)座是影響柴油發(fā)電機(jī)可靠性，安全性的關(guān)鍵零部件之一。由于工作環(huán)境十分惡劣，氣門(mén)座的磨損失效是不可避免的，其磨損后直接影響柴油發(fā)電機(jī)的的輸出功率，工作性能及服役壽命。康明斯公司在本文分析氣門(mén)座磨損失效原因的基礎(chǔ)上，提出了康明斯發(fā)電機(jī)組氣門(mén)座的正確維修方法。

 

一、氣門(mén)組的拆卸與清潔

 

      氣門(mén)常見(jiàn)故障原因是氣門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中，由于氣門(mén)與氣門(mén)座的相互撞擊，使其工作面起槽、變寬。尤其排氣時(shí)常受高溫氣體的沖刷，還會(huì)使工作面氧化燒蝕出現(xiàn)斑點(diǎn)和凹槽。氣門(mén)桿在外力的強(qiáng)烈沖擊和高溫?zé)g下彎曲變形，或氣門(mén)間隙過(guò)小及其它機(jī)械故障，氣門(mén)桿與導(dǎo)管配合產(chǎn)生磨損，失去了氣門(mén)桿與接觸環(huán)帶部分的同心度，導(dǎo)致氣門(mén)頭不能很好地落入氣門(mén)座中而漏氣。

      氣門(mén)組在組裝完畢后，彈簧處于預(yù)緊狀態(tài)，如拆卸不當(dāng)，彈簧彈出會(huì)擊傷人體，因此在拆卸氣門(mén)組時(shí)必須使用專(zhuān)門(mén)的氣門(mén)彈簧拆卸器進(jìn)行規(guī)范操作，方能保證安全拆卸氣門(mén)組。拆卸時(shí)使用彈簧拆卸器將彈簧座連同已被預(yù)緊的彈簧一起壓下，使鎖銷(xiāo)處于自由狀態(tài)可方便取下。然后再將彈簧座連同彈簧一起慢慢放松，直至彈簧處于完全放松的自由狀態(tài)，即可輕松取出彈簧座、彈簧和氣門(mén)。拆卸后應(yīng)對(duì)整個(gè)氣門(mén)組進(jìn)行清理，其步驟如下：

1、使用墊片鏟刀，從汽缸體接合面清除所有墊片材料。

2、使用鋼絲刷，清除燃燒室積碳。

3、使用氣門(mén)導(dǎo)管襯套刷和溶劑，清潔所有氣門(mén)導(dǎo)管。

4、使用軟毛刷和溶劑，徹底清潔汽缸蓋。

5、清潔氣門(mén)，使用墊片鏟刀，鏟掉氣門(mén)頂部的積碳，使用鋼絲刷，徹底清潔氣門(mén)。

 

二、氣門(mén)與氣門(mén)座技術(shù)狀態(tài)檢測(cè)

 

1、氣門(mén)質(zhì)量檢查

      氣門(mén)座的磨損主要是磨料磨損和由于沖擊負(fù)荷造成的硬化層疲勞脫落，以及排氣門(mén)座受高溫燃燒氣體的腐蝕和燒蝕。氣門(mén)座磨損后工作面加寬，氣門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，氣門(mén)密封性降低。檢修時(shí)，首先使用鐵刷清洗氣門(mén)，再檢查氣門(mén)的磨損和損壞。

① 檢查氣門(mén)頭部和桿的彎度，氣門(mén)桿端部變形或磨損時(shí)進(jìn)行修正，修正值必須是最小值。

      步驟如圖1所示，使用千分表和V形架，測(cè)量氣門(mén)桿彎曲度。檢查時(shí)，氣門(mén)桿支承在兩個(gè)距離100 mm的V形架上，然后用千分表檢查氣門(mén)長(zhǎng)度的1／2處即為彎曲度。超過(guò)允許限度，應(yīng)用手壓機(jī)校正。

② 氣門(mén)厚度小于極限值時(shí)更換氣門(mén)。在維修時(shí)，要檢驗(yàn)每個(gè)氣門(mén)桿尾端有無(wú)偏搖、磨損和彎曲。

      氣門(mén)桿尾端偏斜使用限度：進(jìn)氣門(mén)為0.1 mm，排氣門(mén)為0.1 mm。

③ 檢查每個(gè)氣門(mén)的工作面和桿有無(wú)磨損、燒毀或變形，如有必要應(yīng)進(jìn)行更換。

      測(cè)量氣門(mén)頭厚度標(biāo)準(zhǔn)值：進(jìn)氣門(mén)為1 0 mn，排氣門(mén)為1 5 mm。使用限度：進(jìn)氣門(mén)為0.7 mm，排氣門(mén)為1.0 mm。

2、氣門(mén)座質(zhì)量檢查

（1）檢驗(yàn)氣門(mén)座與氣門(mén)的接觸面寬度

      這個(gè)寬度高速柴油機(jī)要求以1.5~2.5mm為合適。寬度過(guò)小，則氣門(mén)與氣門(mén)座接觸差、導(dǎo)熱差，甚至漏氣；寬度過(guò)大，則容易堆積炭渣和氣門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，使接觸面燒蝕而漏氣。

（2）氣門(mén)座位置尺寸的檢查

      在氣門(mén)座中放入合格的進(jìn)、排氣門(mén)，用深度千分尺測(cè)量氣門(mén)最高部位距氣缸蓋下平面的距離，應(yīng)保持在規(guī)定的極限值內(nèi)。該極限值的規(guī)定按制造廠的技術(shù)文件規(guī)定執(zhí)行。

（4）檢查氣門(mén)座工作面

      檢查其有無(wú)燒蝕、斑點(diǎn)、裂紋和溝槽，氣門(mén)座錐形工作面經(jīng)磨損變寬或錐形工作面燒蝕較嚴(yán)重，出現(xiàn)較深的凹陷溝槽和斑點(diǎn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行鉸削或磨削。

 

圖1  氣門(mén)彎曲及外斜度檢查

圖2  氣門(mén)座檢查示意圖

 

三、氣門(mén)座的修復(fù)

 

1、氣門(mén)座的鉸削

      鉸削適用于軟質(zhì)氣門(mén)座，通常用氣門(mén)座鉸刀進(jìn)行（如圖3所示）。一副氣門(mén)座鉸刀的角度一般為15°、30°、45°、75°（或60°）四種。30°和45°的鉸刀又分為粗刃和細(xì)刃兩種。一般粗刀刃上帶有齒形，用它作初步的鉸削，當(dāng)鉸削到一定程度時(shí)，再用細(xì)刃鉸刀進(jìn)行精細(xì)加工。在鉸削之前還應(yīng)注意鉸氣門(mén)座是以氣門(mén)導(dǎo)管為基準(zhǔn)的，所以氣門(mén)導(dǎo)管如需要更換或鉸配時(shí)，應(yīng)在氣門(mén)座的鉸削之前進(jìn)行。否則，若先鉸削氣門(mén)座再更換或鉸配導(dǎo)管，就可能使座和管的中心偏移，而造成氣門(mén)無(wú)法和座進(jìn)行配合的后果。

（1）用第一把45度的鉸刀修整氣門(mén)座粗糙的接觸表面。

（2）用第二把15度的鉸刀修整氣門(mén)座，并使45度鉸刀修整的座面周界變?yōu)橐?guī)定值。

（3）再用第三把60度鉸刀修整氣門(mén)座，使45度鉸刀修整的座面寬度達(dá)到規(guī)定值。

（4）最后用第一把45度鉸刀刮去使用15度和60度鉸刀修整氣門(mén)座時(shí)產(chǎn)生的毛刺。

2、氣門(mén)座的研磨

      研磨的判斷條件除了采用氣壓法外，也可采用劃線法（如圖4所示），用鉛筆在氣門(mén)工作面上劃若干條分布均勻的素線，然后將氣門(mén)插入氣門(mén)座內(nèi)，輕敲或轉(zhuǎn)動(dòng)，取出氣門(mén)觀察所畫(huà)素線是否均勻切斷，如果有線條未被切斷則表明密封不嚴(yán)，需進(jìn)行研磨。研磨可分為機(jī)器研磨和手工研磨兩種。

（1）手工研磨工藝：

      先將相關(guān)部位清潔干凈；然后在氣門(mén)工作面上涂一層粗氣門(mén)研磨砂，將氣門(mén)桿上涂些機(jī)油后，將其插入導(dǎo)管內(nèi)；用手捻轉(zhuǎn)氣門(mén)捻子，進(jìn)行研磨，當(dāng)氣門(mén)與氣門(mén)座的工作面出現(xiàn)一條較整齊且無(wú)斑痕、無(wú)麻點(diǎn)的接觸環(huán)帶時(shí)，將粗研磨砂洗去換用細(xì)氣門(mén)研磨砂繼續(xù)研磨。當(dāng)氣門(mén)工作面出現(xiàn)一條整齊、灰色無(wú)光的環(huán)帶時(shí)，洗去細(xì)砂，涂上機(jī)油再研磨幾分鐘即可。

（2）專(zhuān)用工具研磨

① 粗磨

      即在研磨工具上涂上較粗的研磨膏進(jìn)行研磨，以研磨去刀痕或波紋；

② 細(xì)磨

      即在研磨工具上涂上較細(xì)的研磨膏進(jìn)行研磨，以研磨出連續(xù)無(wú)間斷的環(huán)形工作面；

③ 清理

      清理氣門(mén)座上的研磨膏，并用紅丹油對(duì)工作表面進(jìn)行檢查。應(yīng)得到連續(xù)不間斷、寬度均勻的環(huán)形印痕。

 

圖3  氣門(mén)座手工鉸削示意圖

圖4  氣門(mén)座研磨步驟圖

 

四、氣門(mén)座圈的更換

 

      氣門(mén)座圈凹陷深度超限、 氣門(mén)座圈松動(dòng)和裂紋破損等， 均需 要更換。 氣門(mén)座圈的結(jié)構(gòu)形式主要有外圓是圓柱形、 圓錐形和帶 螺紋的三種。結(jié)構(gòu)不同更換時(shí)的方法也就不同。目前，常用的是 前二種， 而小型高速柴油機(jī)一般都采用外圓是圓柱形的。 下面對(duì) 此結(jié)構(gòu)形式的氣門(mén)座圈的更換作以介紹。

      為了保證柴油機(jī)工作中氣門(mén)座圈不脫落， 與氣缸蓋結(jié)合良好 便于散熱，氣門(mén)座圈與氣缸套采用過(guò)盈配合。當(dāng)采用冷鑲時(shí)，其 配合過(guò)盈量為0.04?0.12 mm采用熱鑲時(shí)，其配合過(guò)盈量0.20?0.25 mm。其座圈外圓的圓度和圓柱度不應(yīng)大于 0.02 mm。

      由于氣門(mén)座圈與氣缸蓋座圈孔是過(guò)盈配合的， 因此，在更換 拆卸氣門(mén)座圈時(shí)， 要用專(zhuān)用的氣門(mén)座圈拆卸工具進(jìn)行拆卸。 將工 具拉爪放入座圈內(nèi)， 視拉爪尖對(duì)準(zhǔn)座圈高度的 1/2 處，用一只手 扶住拉爪座，一只手轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊手柄，使三個(gè)拉爪頂進(jìn)座圈，然后 扳動(dòng)螺母， 座圈就隨螺桿上升而拉出。 只要?dú)忾T(mén)座圈內(nèi)徑比氣缸 蓋上進(jìn)氣或排氣通道孔徑小 2 mm以上的，或緊靠氣門(mén)座圈的孔 壁上銑了兩個(gè)圓弧形缺口的都可以用氣門(mén)座圈拆卸器（或稱(chēng)拉馬）拉出。在沒(méi)有專(zhuān)用工具的情況下，可利用報(bào)廢的舊氣門(mén)拆卸氣門(mén)座圈也比較方便。 方法是，取一舊氣門(mén)將頭部外緣直徑磨小， 略小于氣門(mén)座圈內(nèi)孔，再對(duì)稱(chēng)挖去兩塊材料。然后，在需要拆卸 的座圈內(nèi)孔邊緣上點(diǎn)焊一些材料（兩個(gè)焊點(diǎn)必須對(duì)稱(chēng)），使氣門(mén) 通過(guò)挖去的缺口能進(jìn)入氣門(mén)座圈內(nèi)為準(zhǔn)。 將舊氣門(mén)相對(duì)氣門(mén)座圈 轉(zhuǎn)一個(gè)角度， 使氣門(mén)頭部端面抵著氣門(mén)座圈上的焊點(diǎn)材料， 然后 用手錘敲擊氣門(mén)桿端部， 把氣門(mén)座圈打出。 也可用在氣門(mén)座圈內(nèi)孔攻螺紋的辦法進(jìn)行拆卸。 先用絲錐攻出螺紋， 再旋入帶螺紋的銃具，從另一端將氣門(mén)座圈打出， 注意千萬(wàn)不要用絲錐打出氣門(mén)座圈，因絲錐淬火后硬度較高、較脆，容易損壞。

      對(duì)于過(guò)盈量較大的氣門(mén)座圈， 或本來(lái)就要求熱鑲的座圈， 可 將氣缸蓋（一般是鋁缸蓋）在機(jī)油中加熱到 150?180 C,然后 再將需要更換的氣門(mén)座圈打出。

    舊氣門(mén)座圈打出后， 應(yīng)對(duì)新氣門(mén)座圈仔細(xì)擦拭干凈， 與舊氣門(mén)座圈作比較，檢查壓入氣缸蓋后氣門(mén)的凹陷深度是否有保證； 檢查氣門(mén)座圈與氣缸蓋氣門(mén)座圈孔的過(guò)盈配合量是否合格等。 然 后涂少許機(jī)油， 用專(zhuān)用銃具將新氣門(mén)座圈壓入或打入氣缸蓋座孔內(nèi)。打入時(shí)為了避免歪斜， 最好采用帶有定心桿的專(zhuān)用銃具打入。

注意：利用舊氣門(mén)作為打入氣門(mén)座圈的工具是不對(duì)的，即使氣門(mén)座圈與座孔的配合過(guò)盈量不是很大， 但因氣門(mén)上的 力是通過(guò)錐面作用在氣門(mén)座圈上的，有使氣門(mén)座圈膨脹的趨勢(shì)， 所以裝起來(lái)很費(fèi)勁，容易將氣門(mén)座圈損壞。配合過(guò)盈量在0.20? 0.25 mm的氣門(mén)座圈壓入時(shí)，須將氣缸蓋放在烘箱內(nèi)均勻加熱， 當(dāng)溫度達(dá)到350?400 C,再迅速壓入氣門(mén)座圈，然后包以石棉 布使之緩冷。 此外， 還可以用干冰或液態(tài)氯使氣門(mén)座圈冷卻后再進(jìn)行裝配。

 

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