气门摇臂支座图示说明

时间：2022-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了防止气门导管在使用过程中松脱，有的发动机对气门导管用卡环定位。气门传动组的主要作用是使进、排气门按照配气相位规定的时间开启与关闭。推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它是配气机构中最容易弯曲的零件。为防止发生运动干涉，推杆下端做成球形，与挺柱的凹球面配合。

任务二　配气机构的主要零部件

任务目标

1．掌握配气机构的主要零部件的构造和作用;

2．掌握拆装配气机构的技术要求，能熟练地进行拆装;

3．掌握配气机构主要零部件的检测方法和维修方法。

必备知识

1．气缸盖

气缸盖是装在气缸的顶部，并与活塞顶、气缸壁共同构成燃烧室。它把燃烧产生的压力封闭在活塞上方并使压力朝下。气缸盖还提供了冷却水道、进排气通道，并支撑着气门机构。

2．气门组

1)气门组

气门组包括:气门弹簧座、锁片、气门油封、气门、气门导管、气门弹簧，如图3－20所示。

图3－20　气门组结构图

图3－21　气门

(1)气门(如图3－21所示)

分为进气门和排气门两种。

功用:控制进、排气管的开闭。

工作条件:承受高温、高压、冲击、润滑困难。

要求:足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。

材料:进气门采用合金钢(铬钢或镍铬等)，排气门采用耐热合金钢(硅铬钢等)。

构造:气门由头部、杆身和尾部组成。

图3－22　气门头部锥角

气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45°，也有30°如图3－22所示，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1～3mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨。

气门头部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等，如图3－23所示。

①平顶:结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小，进、排气门均可采用。

②球面顶:适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。

③喇叭形顶:适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。

有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，排气门有记号。杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。尾部制有凹槽(锥形槽或环形槽)用来安装锁紧件。

图3－23　气门头部形状

(2)气门导管(如图3－24所示)

功用:

①起导向作用，保证气门作直线往复运动。

图3－24　气门导管

②起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。

为了保证导向，导管应有一定的长度，气门导管的工作温度也较高，约500K。气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用灰铸铁或球墨铸铁或铁基粉末治金制造。导管内、外圆面加工后压入气缸盖的气门导管孔内，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松脱，有的发动机对气门导管用卡环定位。

(3)气门座(如图3－25所示)

气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料(合金铸铁、奥氏体钢等)单独制作。

图3－25　气门弹簧座

(4)气门弹簧

气门弹簧的作用在于保证气门回位，在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封，在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端，如图3－26所示。

图3－26　气门弹簧

(5)气门旋转机构

为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起的变形和清除气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用，如图3－27所示。

图3－27　气门旋转机构

(6)锁片、卡簧

锁片、卡簧的功用是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上，如图3－28所示。

图3－28　气门弹簧锁片

3．气门传动组

1)功用:传递凸轮轴→气门之间的运动

气门传动组由凸轮轴和凸轮轴正时齿轮、挺柱、挺柱导管、推杆和摇臂总成等组成。气门传动组的主要作用是使进、排气门按照配气相位规定的时间开启与关闭。

(1)凸轮轴

①凸轮轴的功用

凸轮轴是由发动机曲轴驱动而旋转，用来驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位及气门开度的变化规律等要求。此外，大多数汽油机还利用凸轮轴来驱动分电器、机油泵和汽油泵。凸轮轴主要由凸轮、轴颈、偏心轮和螺旋齿轮等组成，如图3－29所示。

图3－29　凸轮轴

凸轮轴一般采用优质钢模锻制而成，也有用合金铸铁或球墨铸铁铸造而成。凸轮与轴颈表面经过热处理，使之具有足够的硬度和耐磨性。

②凸轮轴的一般构造

凸轮轴主要由凸轮、轴颈、偏心轮和螺旋齿轮等组成。凸轮分为进气凸轮和排气凸轮两种，用来驱动与控制气门的开启与关闭。轴颈对凸轮轴起支承作用。对于下置式凸轮轴来说，凸轮轴上还设有螺旋齿轮和偏心轮，用来驱动分电器、机油泵和膜片式汽油泵。凸轮轴的前端通过键装有凸轮轴正时齿轮或链轮及同步齿形带轮。

气门的开启与关闭过程的运动规律也取决于凸轮的轮廓曲线。

(2)挺柱

挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆(或气门杆)，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，挺柱的材料用碳钢、合金钢、合金铸铁等。

桑塔纳轿车的液力挺柱，如图3－30所示。挺柱体由圆桶和上端盖焊接而成。下端封闭的油缸外圆柱面与挺柱导向孔配合，内圆柱面与柱塞配合。球阀5被补偿弹簧压靠在柱塞下端面的阀座上。

挺柱体内部的低压油腔通过挺柱顶背面的键形槽与柱塞上方的低压油腔相通。当挺柱在运动过程中，挺柱体上的环形糟与缸盖上的斜油孔4对齐时，缸盖油道2内的润滑油通过油量3、斜油孔4和环形油槽进入低压油腔。柱塞下端油缸内部的空腔，称为高压油腔，当球阀打开时，高压油腔与低压油腔相通。

图3－30　桑塔纳轿车发动机液力挺柱

气门关闭以后。补偿弹簧将柱塞和挺柱体继续向上推动一个微小的行程(补偿由于油液泄漏而造成的柱塞与挺柱体的下降)，同时高压油腔油压下降，此时球阀打开，低压油腔的油液进入高压油腔内补充泄漏掉的油液。当气门关闭时，挺柱体上的环形油槽与缸盖上的斜油孔对齐，润滑系的油液进入挺柱低压油腔内。

气门受热膨胀伸长时，通过柱塞与油缸之间的间隙，高压油腔内的油向低压油腔泄漏一部分，柱塞与油缸产生相对运动，从而使挺柱自动“缩短”，保证气门关闭紧密。同时，通过减少气门关闭后的补油量，也保证了气门的关闭紧密。当气门冷却收缩时，补偿弹簧将柱塞与挺柱体向上推动，球阀打开，低压油腔油液进入高压油腔，挺柱自动“伸长”，可保证无气门间隙。

(3)推杆

推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它是配气机构中最容易弯曲的零件。要求有很高的刚度，因此，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。

采用下置凸轮轴式的配气机构，利用推杆将挺柱传来的力传给摇臂。推杆下端与挺柱接触，上端与摇臂调整螺钉接触。由于摇臂绕摇臂轴转动，推杆在做上下往复直线运动的同时，上端随摇臂一起做微量的摆动。为防止发生运动干涉，推杆下端做成球形，与挺柱的凹球面配合。推杆上端做成凹球形，与摇臂调整螺钉球形头部配合。这样还可以在接触面间贮存一定的润滑油，减轻磨损。

推杆承受压力，很容易弯曲变形。除要求有很大的刚性之外，推杆应尽量做得短些。推杆的材料有硬铝的(适用于铝合金缸体与缸盖)，也有钢制的。在结构上，有实心结构，也有空心结构，如图3－31所示。两端的支座必须经淬火和磨光处理，保证其耐磨性。

图3－31　推杆

(4)摇臂

①摇臂

摇臂是一个双臂杠杆，以中间轴孔为支点，将推杆传来的力改变方向和大小，传给气门并使气门开启。摇臂的两臂不等长，摇臂比约为12～18。长臂一端与气门接触推动气门，可使气门的升程大于凸轮的升程。摇臂的结构如图3－32所示。

摇臂采用45号钢冲压和铸铁或铸钢铸造两种结构形式。摇臂中间轴孔内镶有摇臂轴套和摇臂轴配套。长臂端制成圆弧状，与气门杆尾端接触。短臂端制成螺纹孔，安装有调整螺钉，用来调整气门间隙。调整时转动调整螺钉，调好后将调节螺母拧紧，以防调整螺钉在使用中松动而改变气门间隙。摇臂上端面钻有油孔，中间轴孔的润滑油通过该油孔流向摇臂两端进行润滑。

图3－32　摇臂

②摇臂组

摇臂组主要有摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座和定位弹簧等组成。

摇臂轴为空心轴，支撑与摇臂轴支座孔内，支座用螺栓固定于缸盖上。为防止摇臂轴转动，利用摇臂轴紧固螺钉将摇臂轴固定于支座。中间支座有油孔与缸盖油道相通，油道内的润滑油通过摇臂轴上的油孔进入摇臂轴内腔。碗形塞封住摇臂轴两端，防止润滑油漏出。摇臂通过中间轴孔套装在摇臂轴上，摇臂内的润滑油通过轴上的油孔进入与摇臂衬套的配合间隙中进行润滑，并通过摇臂上的油孔对摇臂两端进行润滑。

摇臂在轴上的位置通过定位弹簧来定位，在轴上两摇臂之间装有一个定位弹簧，防止摇臂轴向窜动。

任务实施

1．考核标准

2．相关设备

桑塔纳2000GSI发动机、拆装工具10套、外径千分尺、百分表、V形块等。

3．注意事项

(1)严格遵守实训步骤，进行拆装作业时，必须按正确的顺序和合理的方法进行操作，以免造成零件的人为损坏。

(2)对精度和工作要求较高的零件，不得采用不正确的检查方法。

(3)注意清洁零件上的灰尘。

4．实施步骤

(1)拆卸配气机构，正确摆放零件。

(2)气门的检修

气门的缺陷有:气门杆磨损、气门工作面磨损、气门杆端面磨损及气门杆弯曲等。

①气门杆弯曲和气门头部歪斜检查

气门杆的弯曲可用百分表来测定，如图3－33所示清除气门积炭并将气门擦净，将气门杆支承在两个距离100mmV形架上，然后用百分表触头测量气门杆中部的弯曲度，如图3－34所示，其值超过0．05mm时，否则应更换或校正气门。在气门头部用百分表测量，转动气门头部一圈，读数最大和最小之差的1/2即为气门头部的倾斜度误差，许用倾斜度误差为0．02mm;气门杆弯曲或气门头部歪斜超过规定范围后，需更换气门。

图3－33　气门尺寸

图3－34　检查气门杆弯曲程度

②气门杆磨损检查

气门杆磨损，使气门杆与导管孔的间隙增大，易使气门歪斜，导致气门关闭不严而漏气。当高温废气通过导管孔间隙，使气门及导管过热，加速它们的磨损，并可能由于导管中润滑油烧结，使气门卡死而无法动作。气门杆与气门导管的配合间隙过大时，应更换气门和气门导管。

用外径千分尺测量气门杆的磨损程度，如图3－35所示，测量部位在气门杆上、中、下三个箭头的部位，与杆尾端部尚末磨损部分的尺寸对比，得出磨损量和圆柱度误差。若杆身磨损量大于0．40mm，圆柱度误差大于0．02mm，则应更换。

图3－35　测量气门杆磨损程度

气门杆端面磨损或疤痕，往往使端面不平。当气门顶起时，挺杆(或摇臂)作用力将产生侧向力，使气门杆歪斜，气门关闭不严。气门杆端面磨损，可用磨气门机修正。机上设有V形铁座，将气门杆平放在座上，一手按住气门杆，一手转动气门头，并使杆端轻微抵在砂轮上磨平。桑塔纳发动机的进、排气门杆直径均为7．97mm。用直尺在平台上检查气门的长度，进气门长度为98．70mm，排气门长度为98．50mm，磨损极限为0．50mm。

(3)凸轮轴弯曲的检查

将凸轮轴擦净，检查其有无裂痕、凸轮轴颈有无明显擦伤、键槽有无磨损和扭曲。如有损伤应进行修理或更换。将凸轮轴两端轴颈置于平板上的V形块上，使磁性表座上的百分表触头与中间轴颈表面接触，然后缓慢转动凸轮轴一周，百分表上读数的差值，即为中间轴颈对两端轴颈的径向圆跳动误差，如图3－36所示。其弯曲度使用限度桑塔纳为0．03mm(在百分表上指针摆动为0．06mm)，否则应予以校正，其方法与校正曲轴相同。凸轮轴校正后，中间各轴颈的径向圆跳动应不大于0．03mm。