淺析發(fā)動機氣門的設(shè)計和工藝控制

1、1淺析發(fā)動機氣門的設(shè)計和工藝控制淺析發(fā)動機氣門的設(shè)計和工藝控制張德江(湖南天雁機械有限責(zé)任公司，421005)摘要：摘要：氣門是發(fā)動機的重要關(guān)鍵部件，結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，生產(chǎn)過程重要管理項目的設(shè)定和控制、有效的檢測手段，是保證發(fā)動機氣門質(zhì)量的關(guān)鍵，三者缺一不可。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：氣門結(jié)構(gòu)設(shè)計材料概述概述某款發(fā)動機不能起動點火，經(jīng)查排氣門桿密封面有嚴(yán)重積碳，引發(fā)原因是氣門工作間隙過小或負(fù)間隙；氣門導(dǎo)管內(nèi)徑偏心，超差0.19mm，實際0.29mm

2、，引發(fā)原因是氣門桿的圓度、圓柱度出廠時未進(jìn)行不同方向取3點檢查；粗糙度達(dá)不到要求，引發(fā)原因是加工刀具的使用壽命無明確規(guī)定；桿內(nèi)徑加工夾具角度和孔座加工夾具角度不同（孔座為2357′，成品為2402′），引發(fā)原因是加工工裝未定期檢查有誤差。由此給我們啟示：要充分理解每個部件的功能和作用，掌握該部件的工作條件和設(shè)計要求，設(shè)定重要管理項目，把握工程能力指數(shù)CP和CPK。正文正文1、氣門的工作條件、氣門的工作條件在汽油機中，進(jìn)氣門溫度為300～

3、500℃，排氣門溫度為600～800℃，甚至更高，尤其排氣門剛剛開啟時，氣缸內(nèi)壓力較高，氣門開度還小，高溫燃燒氣體以很高的速度（可達(dá)600ms）經(jīng)氣門座和氣門縫隙排出，使氣門強烈地受熱和腐蝕。看到，排氣門頭頂面中心處、背面與桿部相交處的溫度最高，后者是由于高速排氣的的沖刷造成的。氣門所受熱量中大約有76％是經(jīng)氣門座散走的，其余24％是經(jīng)氣門桿部和導(dǎo)管傳走的。從氣門冷卻角度來說，必須保持氣門與氣門座的錐面間接觸良好并保持密封，否則，錐面就

4、會由散熱通道變成受熱表面了。氣門以很高的頻率開啟和關(guān)閉時，氣門桿和氣門導(dǎo)管之間有摩擦。氣門在工作時要承受落座沖擊載荷及燃?xì)鈮毫o予的靜負(fù)荷，這種靜負(fù)荷一般約為0.5MPa，沖擊負(fù)荷一般約為1.2MPa。2、氣門的設(shè)計要求、氣門的設(shè)計要求對氣門的設(shè)計要求有以下幾點：2.1、氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要依據(jù)，在氣門工作溫度范圍內(nèi)，材料應(yīng)具有足夠的強度、韌性和表面硬度。2.2、要求結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，頸部形狀恰當(dāng)，以減小氣體的流動阻力，

5、增加進(jìn)氣充量。在保證足夠強度、剛度和耐磨性的前提下，氣門要輕。3氣門與氣門座合面寬度約為1.5～3.0mm氣門座圈的錐角應(yīng)比氣門密封錐面略大0.5～1（如圖2）這可形成一條較窄的座合面密封帶提高座合壓力限制積炭層厚度改善熱傳導(dǎo)。氣門錐面寬度一般為盤外圓td的0.05～0.12倍即：（0.05～0.12）td=3～7.2mm。取4mm。3.3、盤部厚度H為保證氣門頭部有足夠的剛性和盡可能輕的質(zhì)量在設(shè)計中應(yīng)合理選取盤厚H尺寸據(jù)資料表明本設(shè)計

6、中的爆發(fā)壓力為7.6MPa氣門盤直部厚度H為其徑td的0.1倍即可滿足剛度要求。即H=0.1td=6mm。3.4、頸部過渡錐角β和過渡半徑R氣門頸部過渡錐角β和過渡半徑R的大小對氣流有很大的影響錐角β應(yīng)保證氣流的圓滑過渡但更重要的是能夠保證氣門頸部表面各處的應(yīng)力分布均勻。一般來說排氣門的過渡錐角β及過渡半徑R比進(jìn)氣門要大些。R尺寸按（0.2～0.5）td計算，β值一般為15～30另外在均布壓力作用下氣門頭的變形主要發(fā)生在盤外緣在H一定情

7、況下氣門頭的剛性主要取決于β和R的大小。R=（0.2～0.5）td=12～30mm進(jìn)氣門取R=24mm，排氣門取R=20mm。取??20?，排氣門取??25?3.5、桿部直徑d氣門桿部直徑主要是根據(jù)排氣門的耐久性要求確定進(jìn)氣門頭部直徑與桿部直徑的比值一般為(4.5～5.5)∶1為方便氣缸蓋加工進(jìn)排氣門導(dǎo)管直徑一般是相同的進(jìn)排氣門也通常采用相同的桿部公稱尺寸在實際設(shè)計中氣門直徑一般按?7、?8、?9、?9.5、?10、?11、?12等選取