进、排气门

关键词： 排气

进、排气门（精选四篇）

进、排气门 篇1

随着汽车工业的发展,汽油、柴油发动机的产量日益增加,尤其是新型发动机,每缸采用5气门结构,使得主机厂对气门专业生产厂的产量和质量不断提出新的要求。国内外许多专业配件厂进、排气门的产量已达到千万只以上。

进、排气门尽管其结构形状简单,但它是发动机的关键零件之一,因之对它的材料、热处理、加工精度均要较高的要求。目前国内外气门生产的工艺路线较长,通常为32道工序,最短也需26到工序。对大量生产而言,每道工序的改进提高都具有十分重要的经济意义。

本文根据作者多年来在气门生产方面积累的经验,在论述了传统加工方法的基础上,推荐一种应用封闭式冲切模具加工气门小端的新型加工方法,并就其模具结构、特点及经济效益作以下简要介绍。

1 气门小端传统的加工方法

1.1 车削法

发动机进排气门的形状示意图如图1所示。由于气门毛胚成形方式为电镦成蒜头形状,然后在压力机上用模具成形。所成形的毛胚在长度方向较难控制,为保证质量减少废品率,在长度方向,会产生3~10mm的多余长度。过去国内切除

气门小端多余长度工序均采用车削法。由于气门结构形状上的特点,在普通车床上很难夹持,为此各专业生产厂普遍采用气门切小端专用机床进行加工。气门用弹簧卡头夹持,用切断刀进行切割加工。该道工序通常是在气门进过调质处理,校直和粗磨杆部后进行的。气门的调质硬度通常为HRC32-36,为此切断时用硬质合金刀具进行加工。其生产率约为20~30s加工一只气门,班产通常为800~1000只气门。

这种加工方法的生产率较低,工人劳动强度大,硬质合金切断刀的耗量大,是一种较为落后的加工方法。

1.2 铣削法

70年代为提高气门的生产率,加之硬质合金刀具成本高、耗量大,曾试图用锯片铣刀在卧式铣床上切割气门小端。这种加工方法的夹具较为简单,仅在瓶口虎钳上用铜合金制成夹持气门的专用钳口,并在气门的大端或圆弧面上安装长度定位装置即可进行加工。经试验,因气门的硬度较高,高速钢的锯片铣刀磨损较快,而生产率并无明显提高,班产和车削差不多并未超过1000只。对多余长度短于5mm的气门,经筛选后用盘铣刀飞刀加工。由于这种方法无明显优点,故后来排除了这种加工方法。

1.3 锯片砂轮切割法

在上述两种加工方法均不能满足生产要求时,又从用砂轮切割刚才得到启发,可否用锯片砂轮切割气门小端。由于这种方法所需设备简单,只需一台砂轮切割机,将气门磨小端的夹具直接用于小端切割,因此很快地进行了试验。从试验情况看,因树脂锯片砂轮直径大、转速高、气门小端切割时间显著缩短,生产率大大提高,约6~8s即可切割一只气门,因而生产率比车削法、铣削法提高一倍以上,班产可达2000只以上,最高班产曾达到4000只,因此这种那个方法曾今应用过一段时间。

但是砂轮切割气门小端的加工方法也存在显著缺点,主要是对环境的污染严重。锯片砂轮磨耗的砂粒和气门切割时产生的粒状切削对环境及操作人员危害严重。即使在夏季操作工人也要穿上防护服、鞋罩和带上防尘面具。操作工人的劳动强度大、噪音大,对周围的操作工人均由影响,且切割砂轮的耗量也比较大。

尽管如此,用片状砂轮切割气门小端还是一种比车削法和铣削法前进了一步的加工方法。

2 应用封闭式冲切模具加工气门小端

用冲切方法加工气门小端多余长度曾有人做过试验,其效果非常高,但因采用传统的单边式冲头,冲出的端面马蹄形特别大,达不到该工序加工精度的要求。尤其是排气门在冲切时有崩溃现象,当时这种方法曾被废弃。

后经过几年反复试验,研制出封闭式气门小端精密冲切模具,使气门小端精密冲切质量大大提高,达到并超过了该工序对端面加工精度的要求而被实际应用,现将该方法简介如下。

2.1 精密冲切气门小端的封闭式模具

图2所示为封闭式冲切气门小端的模具。该模具的主要元件为用耐冲击的硬质合金制成的固定冲头及动冲之间无间隙,因而冲切后的气门小端面光滑平整,无马蹄形。端面不平度小于0.2mm,其加工质量与车削法、铣削法及砂轮切割法相比提高了很多。

冲切加工时用气门的圆弧面作为粗基准定位,控制气门长度的圆弧定位装置为可调试,能满足气门小端加工的长度要求。对于不同规格的气门只要更换固定冲头、动冲头和定位装置即可使用,其万能性及灵活较好。

模具的右垫板及前后垫板采用铜合金材料以减少冲头之间的磨损消耗,作者曾设想将前后垫板及右垫板改为滚动式,即在铜支架镶嵌上滚珠以减少冲头的磨损和增加上、下运动的灵活性。

1.冲头2.盖板3.小圆螺母4.固定冲头5.定位套6.螺母7.锁紧圆螺母8.动冲头9.螺母10.右垫板11.模座12.弹簧13.后挡板14.前后垫板15.圆柱销16.圆柱头内六方螺钉17.前挡板

模具的损坏方式为固定冲头和动冲头硬质合金刀套刃口处的磨钝。当刃口磨钝时,只要在平面磨床上修磨后即可继续使用。

2.2 应用设备

气门小端精密冲切加工时设备的选择是根据剪断该材料所需的冲载力而选定的。其冲载力可按下式计算:P=K·F·τ0

式中P-冲载力,K-系数K=1.2-1.3

F-冲载面积,τ0-冲减材料的抗剪强度

由于气门直径通常下不超过12mm,为此选用较小吨位的曲柄偏心式冲床已能满足其工作要求。实际应用时所选设备为60t曲柄偏心式冲床。

经分析及相关资料介绍,金属材料抗冲击断裂与冲切时的动量相关,即当冲切速度高于某临界值时,金属材料会产生脆段。对此问题坐着并未再进一步深入的研究讨论,为此对在60t冲床上进、排气门产生脆段的临界速度尚未得出确切数据。据有关资料介绍当冲切速度超过6m/s时金属材料可产生脆段。为此作者建议在应用这种工艺方法时可考虑采用冲切速度较高的冲床或对现有设备进行改装,专门用于此项加工方法,以进一步提高气门小端精密冲切的质量和延长冲头的使用寿命。

2.3 特点及经济分析

2.3.1 加工精度较高

应用封闭式冲切模具加工气门小端时其端面不平度可达0.1mm,尤其当冲切之间间隙调整较好时所冲切的端面非常平直光滑,特别有利于磨削小头端面的下道程序。

2.3.2 生产效率高

应用这种新加工方法加工气门小端时,生产效率非常高,包括工件的装卸时间在内为2~3秒钟加工一只气门。通常班产可达8000~10000件。与车削、铣削相比较生产率提高约7~8倍。

2.3.3 成本低、对环境比较友好

采用封闭式冲切模具加工气门小端其圆形冲模为耐冲击的硬质合金材料当刃口磨钝或产生微笑碎裂时,可卸下修磨,与车削相比节省了大量的切刀。与砂轮切割相比节省了大量锯片砂轮,冲切下的料头自动排出,每班清理一次即可,操作工人的劳动强度较低,工作条件较好。

2.3.4 经济性分析

对不同加工方法的经济性可以从质量、生产率、成本及操作人员和环境的友好性等方面进行分析比较。

表1所列为对车削法、铣削法、砂轮切割法及精密冲切法四种不同工艺方法的经济性分析比较表。

从优化选择的角度来看,气门小端的切割加工采用精密冲切法加工,无论从质量、生产率、成本及对操作人员和环境的友好性方面均优于其他加工方法,因此它是一种较佳方案。

3 结束语

为提高发动机进、排气门的加工质量和产量,广大科技工作者和工程技术人员已经作了大量的试验研究工作,多项成果已用于生产实际。本文介绍了应用封闭式冲压模具加工气门小端方法。它与传统的车削法、铣削法及砂轮切割法相比较,具有显著提高生产率、质量较高、成本低,且对操作环境和操作人员较为友好的一种工艺方法。期望能对提高我国气门生产的产量、质量和竞争能力起到一定的作用。

参考文献

[1]Dozent Chengtao Yang''Bearbeitung der Kegeldichtflaeche von Motorventil''tz fuer Metallbearbeitung 78 Jahrgang August 1984.

叉车进、排气系统的优化设计 篇2

随着社会经济的不断发展, 叉车已频繁地在港口、车站、仓库、建筑等场所使用。但在工作过程中产生的噪声对人和周围环境产生很大的危害。随着叉车行业的发展, 人们对整车舒适性和噪声控制要求越来越严格。欧美等制定的车辆噪声标准对噪声限值一直在不断降低, 噪声已经成为衡量内燃机叉车的一项重要的质量标准, 同时也成为内燃叉车准入欧、美市场最大的技术壁垒。叉车进、排气系统设计都直接影响到噪声的高低, 同时进、排气系统设计的合理性将严重影响发动机的动力性能及整车的可靠性能。进气系统的设计应考虑空气滤清器的适配性、进气口的空气清洁度、进气管路的流畅性、进气系统的降噪性。排气系统的设计应考虑排放噪声、排气功率损耗、排气热量对周边元件的性能影响等。

1 进气系统

进气系统主要是为发动机正常工作时提供一定量清洁、干燥的空气。包括空气滤清器及吸进空气的胶管和输出到发动机的胶管。

1) 空气滤清器的选择。空气滤清器作为进气系统阻力的一部分, 应尽可能地减少其流通阻力, 空气滤清器的流量应该大于发动机的进气流量的要求, 发动机进气流量计算公式如下:

式中:Q为发动机进气流量, m3/h;c为进气系数, 2 缸发动机为1.4, 3 缸发动机为1.2, 4 缸及4 缸以上发动机为1.0;n为转速, r/min;Vη为排气量, L;η 为容积效率系数, 见表1。

例:公司3 t叉车配大连柴油机厂498 发动机, 排量为3.168 L, 额定转速2450 r/min, 4 缸发动机, 自然吸气。

发动机进气流量Q=1×3.168×2450×0.85×60/2000=198 m3/h。选择流量小空滤器, 会造成燃烧不充分, 排气冒黑烟, 经济性差且造成环境污染;选择流量大空滤器, 相应的外形尺寸也较大, 不便安装, 同时成本较高。

实际中匹配KYG-5 空滤器, 其最大空气流量220 m3/h>198 m3/h, 符合要求。

2) 进气口位置的选择。为了进入发动机的空气尽量清洁, 进气口尽量远离排气口, 通常设计进气口在护顶架后腿上高位进气, 进出的管路布置要顺畅, 保证空气流通性好, 进气系统不畅会产生不完全燃烧现象, 使发动机的功率下降。

3) 进气管内壁的设计。进气管内壁应光滑, 尽量少弯曲, 弯曲的弧度R大于80, 圆角过渡圆滑, 尽量避免进出口截面的突然减小和突然扩大, 进气的通畅性是发动机正常工作的基本保证。

4) 进气管路的设计。进气管路的连接应牢固, 避免管路松动破损, 使进气的过滤系统失效, 让粉尘及砂尘杂质进入发动机, 从而造成缸套早期磨损, 造成发动机烧机油现象, 影响发动机性能。

2 排气系统

排气系统包括消声器、排气管等, 功能是排掉、净化发动机燃烧后的废气。

1) 排气噪声主要是废气经排气门进入排气管道时, 排气流产生的一种宽频带压力波, 降低噪声就是减弱排气流产生的一种宽频带压力波。消声器主要是通过能量吸收和反射来降低噪声。目前工程机械消声器主要采用抗性消声原理降低噪声。通过对噪声频谱的分析抗性消声器的扩张室的截面积与排气入口截面积之比应在1:2 左右。扩张比越小, 能量消耗较大, 影响整机性能;扩张比越大, 扩张级数加大, 消声器外形尺寸加大, 影响整机布局。

2) 叉车尾气排放物主要为一氧化碳 (CO) 、碳氢化合物 (HC) 、氮氧化合物和醛类物质, 尾气成分见表2。一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物对环境有很大危害。在《机动车废气排放标准》和《环境空气质量标准》的要求下, 设计时柴油机可采用尾气催化氧化法, 把一氧化碳、碳氢化合物和颗粒中的SOF氧化成二氧化碳和水, 这样更有利于环保的要求。转化方式如下:

3) 发动机的废气经过排气管、消声器排到大气中。尾气排放温度在300 ℃左右, 这造成排气管路的热量较大, 设计时应保证排气管、消声器固定牢固且管路流畅, 拥有良好的散热空间, 尤其应与进气管路、蓄电池、发电机、启动电机等元件保持一定的距离, 避免因环境温度过高而影响叉车发动机的工作性能。

例:公司某3 t叉车配新柴柴油机厂490 发动机, 发动机为右侧排气, 由于车体空间有限, 排气管与蓄电池、发动机距离较近, 严重影响蓄电池、发动机的性能, 为了彻底改变这种状况, 图1 所示为我厂与发动机厂家共同研究, 改进设计了发动机为中上排气, 使排气口与蓄电池之间距离增加500 mm, 使排气管道拥有良好的散热空间, 让蓄电池、发电机的性能得以稳定工作。

3 结语

结合我国通用叉车工作的实际工况, 基于叉车进、排气系统的研制与设计, 在生产中使用本文设计的进、排气系统标准, 可以提高通用叉车的工作性能, 控制整机进、排气的一致性。

初步试验结果表明: 叉车进、排气系统零部件流动性能差, 改进零部件质量, 特别是按内燃机流动特性进行气缸盖气道优化设计与试验, 能提高叉车的性能和产品质量, 提高叉车的产品技术水平。

摘要：发动机是叉车心脏, 进气系统、排气系统作为发动机的输入输出端, 这两个系统设计的优劣直接决定发动机的使用寿命、整车性能及整体品质。进气系统、排气系统的设计是通过计算及多次试验, 比较性价比再确定的。

关键词：进气,滤清器,排气,降噪

参考文献

[1]陈健, 陈无畏.浅议两级空气滤清器在小吨位内燃叉车上的应用与维护[J].物流技术, 2009, 28 (6) :140-141.

[2]付海明, 尹峰.空气滤清器过滤阻力多元关联式的研究[J].过滤与分离, 2008, 18 (3) :27-30.

[3]HAO Zhiyong, JIA Weixin, FANG Fang.Virtual design and perfonnance prediction of a silencing air cleaner used in an I.C.engine intake system[J].Journal of Zhejiang University SCIENCE, 2005, 6A (10) :1107-l114.

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[5]CRAGGS A.A finite element method for free vibration of air inducts and rooms with absorbing walls[J].Journal of Sound and Vibration, 1994, 173 (4) :568-576.

[6]于晓娟, 宣飞.新型空气滤清器的使用与维护[J].农机使用与维修, 2008 (2) :17.

进、排气门 篇3

本世纪初,用户反映我公司生产的某型柴油机排气门在使用中出现盘部开裂甚至掉块的问题,这引起了公司的高度关注,立即采取了措施,派出多名技术服务人员赶赴事故现场,进行调查了解情况,同时对故障失效的排气门零件带回公司进行了全面的检测与分析。

2 检测与分析

2.1 理化检测

首先我们对多个排气门失效件进行了理化检测,材料为日本大同特种钢株式会社生产的5Cr21Mn9Ni4N,规格为φ8.5mm,金相检测结果如图1、图2:

从图1、图2金相检测结果可以看出,固溶+失效后:晶粒度为6-8级,硬度30-32HRC,层状组织≦10%。

化学成分检测结果如表1:

化学成分与核查进货检验及材料质保书上的检测数据基本一致,从失效件理化检测结果看,符合产品的设计要求,未发现异常情况。

2.2 研究分析

随后我们组织工程技术人员对排气门开裂及掉块断口也进行了研究分析,结论认为裂纹源出现在排气门盘锥面。由于内燃机是一个复杂的系统,气门失效的原因也十分复杂,涉及到气门材料、热处理、机加工等制造因素,同时与装配、相关件使用等均有关系,因此对裂纹源的产生看法不一,但大家一致认为我公司技术服务人员在事故现场调查的一手情况十分重要。通过联系,多位技术服务人员将现场的照片和他们调查报告陆续传回公司。根据事故现场的发回的资料,我们发现了一个共性的问题,发生事故的缸盖均为小缸盖厂制造,问题均发生在柴油机一体式缸盖气门座口处,都出现了不同程度的凹陷,大约为座口周长的1/8-1/10。气门导管处也出现了很大程度的磨损与气门杆部配合间隙非常大,为什么会出现这样的情况,随后我们对缸盖的这种失效模式进行了检测、分析调查,结果如下:

(1)该型柴油机缸盖为一体式设计,气门座口与导管均在缸盖上加工出来,而不是像大多数使用的内燃机缸盖一样将座口与导管零件装配到缸盖上来使用。

(2)该型柴油机缸盖座口部位采用了高频淬火的工艺,淬火不均匀(局部有软点)就会出现座口局部凹陷,从而导致密封不严,造成气门锥面烧蚀,严重时掉块的失效模式;其次,座口高频淬火后机加工制造精度非常关键,如气门导管和座圈的同轴度超差,一般标准要求不超过0.03mm,市场上许多非正规厂家的该型缸盖导管和座圈的同轴度达到了0.05-0.07mm,同时,气门座口的形状精度(圆度)的控制也非常关键,许多非正规厂家的该型座圈的圆度达到了0.02-0.05mm,这样也会导致气门落座不正,密封不严,气门锥面因泻漏高温燃气而出现烧蚀及掉块的问题。

(3)该型柴油机设计上规定A类零部件仅有一种,就是进、排气门。

根据上述检测与现场调查以及阶段性的分析,集团公司又组织专门的分析会,做出了如下分析结果:

这种失效模式为不符合设计缸盖所导致的,由于部分小缸盖制造厂在缸盖制造过程中座口的淬火工艺控制有问题和淬火后的机加工未保证座口和导管的同轴度及圆度要求,使用中出现座口部分部位凹陷,导致密封不严,高温燃气外泄使气门锥面与之配合位置多次受高温燃气冲刷产生裂纹源,由于长期作用致使裂纹扩展,如发现不及时则会出现掉块引起严重事故,导管磨损及气门座偏也是引起裂纹扩展和掉块的重要原因之一。

3 采取措施

(1)通过敬告用户,要选用正规厂家生产的缸盖。

(2)通过敬告用户,在汽修厂装配中出现的气门研磨断线问题时,要查清原因,加以解决。

(3)通过印发装配说明书及技术服务人员的宣讲,让更多的客户和修理厂了解发动机的基本知识和装配知识,防止出现不必要的损失。

4 结论

该款发动机设计独特,6缸增压柴油机零件多达7000余件,导致失效的原因比较多,我们对失效分析要更全面一些,才能真正发现失效的真因,并根据真因采取措施才能使问题得到真正的解决,才能避免类似问题的重复发生,以减少不必要的损失。

摘要：进、排气门是内燃机关键零部件之一,其工作状况十分恶劣,承受着高温、高压与交变负荷的冲击。由于气门的失效会引起内燃机严重事故,轻则使内燃机功率降低甚至丧失功能,严重时还会出现内燃机相关零部件严重损坏。如:缸套、活塞碎裂,缸盖、曲轴、连杆报废、机体开裂等,因此多型内燃机均把进排气门确定为A类零件。本文通过对某型柴油机排气门出现多起盘部开裂、掉块而进行的失效件检测,事故现场调查,相关件分析及后续预防性措施的实施的论述,使这一失效模式较好的得到了解决。

进、排气门 篇4

压缩机是压缩、提高气体压力或输送气体的机器, 现代石油工业中压缩机应用非常广泛。例如:用于气田注气、气举排液作业。西南油气田蜀南气矿工艺研究所, 就拥有这样一支具备规模的车载移动式天然气压缩机队, 专门为油田工艺措施井提供服务。

车载压缩机组配套的动力驱动机是CAT公司生产的燃油或燃气四冲程3400系列发动机, 采用直列6缸或V形8缸机型, 缸盖均为6缸或4缸整体式, 每缸配置2只进气门和2只排气门, 机组每运行2000 h或出现异常及故障时, 就要对进、排气门间隙进行检查和调整。在检查和调整气门间隙时, 一定要做好每个缸的气门间隙检查记录, 特别是排气门的变化值要引起高度重视。根据间隙变动值来计算气门的回退量是否超标, 必要时拆下摇背和横桥对气门回退量进行检查, 即气门杆平面和缸盖基准面的高度差变化值, 及时发现并对非正常磨损的气门和气门座圈进行更换。

由于车载压缩机作业场所的变化, 每个井站的工艺措施要求不同, 机组载荷变化不像座机那样工况相对稳定, 24 h连续运行, 作业周期也是有长有短。为了满足用户的不同工况需求, 有时机组的负载接近机组的最大允许载荷。定期和不定期地在作业前和作业间隙, 对机组进行维护保养就显得尤为关键, 特别是整体式缸盖, 只要有一只气门出现非正常磨损, 若没有及时发现和重视的话, 一旦损坏缸盖就要将缸盖整体更换, 费用高且时间长, 直接影响生产。所以在日常维保中对发动机进、排气门回退量的检查、检测尤为重要, 是日常维保工作的组成部分, 是消除机组缸盖非正常损坏的重要手段, 是管好、用好设备的重要一环。