发动机教案11DOC.docx

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山西省农业机械化学校教案

授课日期

2013、10、30

时间分配

复习提问　5　　分钟

所需学时

4

内容讲授　　　分钟

累计学时

课堂小结　5　　分钟

课　　　　　题：

项目三配气机构的构造与检修

任务2配气机构气门组的构造与检修

教　学　目　的：

1、掌握配气机构气门组的作用、组成以及各零件的装配关系；

2、掌握配气机构气门组主要零件的构造与检修。

教　学　重　点：

气门组主要零件的构造与检修

教　学　难　点：

气门座的铰削

教学方法及教改手段：

理实一体化

教　学　用　具：

丰田-5A发动机；农用车柴油发动机；铰刀；气门光磨机等

教材分析及教学内容：

项目三配气机构的构造与检修

任务2配气机构气门组的构造与检修

 回忆前面的内容导入新课

配气机构的作用

配气机构的组成

配气机构的类型

相关知识：

一、配气机构气门组的功用和组成

气门组的作用是实现对气缸的密封。

气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁片等零件，如图3-18所示。

气门组零件安装在气缸盖上。

气门穿过气门导管，气门弹簧套装在气门杆上，一端支承在气缸盖上，另一端支承于装在气门杆尾端的弹簧座上，用锁片或锁销固定于气门杆尾端的环槽内。

气门弹簧安装时具有一定的预紧力。

当气门关闭时，在气门弹簧预紧力的作用下，气门头部密封锥面压紧在气门座上，将气道封闭。

二、气门组主要零件的构造

1、气门

气门分进气门和排气门两种,进、排气门结构相似，都由头部和杆部两部分组成。

头部与气门座配合，封闭气缸进、排气通道；杆部穿过气门导管，在导管中上下运动，主要为气门的运动起导向作用。

气门头部的结构形式有平顶、喇叭形顶和球面顶等，如图3-22所示。

气门头部与气门座接触的工作面，是与杆部同心的锥面，起到密封气道的作用，因

此也称气门密封锥面。

通常将这一锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥角。

气门锥角的大小不仅影响气门的密封性，还影响气流阻力、气流通过面积和锥面的磨损。

在气门升程相同的情况下，气门锥角越小，气门口通道截面宽度越大，进气阻力小。

但由于锥角小，气门头部边缘薄，强度与刚度较小，工作中容易变形，而且气门的密封性与导热性较差。

一般进气门的锥角有45°和30°两种，排气门的锥角都是45°，如图3-23所示。

气门头部的边缘应保持一定厚度，一般为1～3mm，以防止工作中由于气门与气门座之间的冲击而损坏或被高温气体烧蚀。

为了减少进气阻力，提高气缸的充气效率，多数发动机进气门的头部直径比排气门的大。

气门杆部呈圆柱形，在气门导管中不断进行往复运动，起到良好的导向和散热作用。

气门杆端的形状决定于气门弹簧座的固定方式，如图3-24所示。

常用的结构是用剖分或两半的锥形锁片4来固定气门弹簧座3（图3-24a），这时，气门杆1的端部可切出环槽来安装锁片。

有些发动机的气门弹簧座用锁销5来固定（图3-24b），故其气门杆端有一个用来安装锁硝的径向孔。

2、气门座

进、排气道口与气门密封锥面直接贴合的部位称为气门座。

气门座的功用是：

与气门头部一起对气缸起密封作用，同时接受气门头部传来的热量，起到对气门散热的作用。

气门座可在气缸盖上直接镗出，也可用较好的材料（合金铸铁、奥氏体钢等）单独制作，然后镶嵌到气缸盖上，如图3-25所示

3、气门导管

气门导管主要起导向作用，保证气门做直线往复运动，使气门与气门座能正确贴合。

此外，气门导管还在气门杆与气缸盖之间起导热作用，其结构如图3-25所示。

气门导管与气缸盖上的气门导管孔过盈配合。

有些发动机为防止气门导管松脱，在气门导管外圆上开有卡环槽，采用卡环对气门导管进行固定与定位。

气门杆与气门导管之间一般留有0.05～0.12mm的间隙，使气门杆能在导管中自由运动，同时也保证气门和气门座锥面的精确配合。

4、气门弹簧

气门弹簧的功用是：

克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，防止各传动件之间因惯性力的作用而产生间隙，保证气门及时落座并紧密贴合，防止气门在发动机振动时发生跳动，破坏其密封性。

气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧（图3-26a），其材料为高碳锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝。

气门弹簧的一端支承在气缸盖上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。

气门弹簧在工作时，当其工作频率与自然振动频率相等或成某一倍数时，将会发生共振。

为了防止这一现象的发生，可采取如下措施：

（1）提高气门弹簧的自然振动频率，即提高气门弹簧的自身刚度。

（2）可采用不等螺距的圆柱弹簧（图3-26b），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，自然频率逐渐提高，使共振成为不可能，如红旗轿车的8V100发动机气门弹簧。

（3）采用双气门弹簧（图3-26c）。

一些高速发动机通常在一个气门上同时安装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧，这样能够提高气门弹簧的工作可靠性，即可以防止共振，而且当一根弹簧折断时，另一根还可维持工作，可防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内，此外还能使气门弹簧的高度减小。

当装用两根气门弹簧时，弹簧圈的螺旋方向应相反。

实践操作：

操作一气门组零件的正确拆装

1、认识气门弹簧拆装架

气门弹簧拆装架是一种专门用于拆装顶置气门弹簧的工具，如图3-20所示。

使用时，将拆装架托架抵住气门，压环对正气门弹簧座，然后压下手柄，使得气门弹簧被压缩。

这时可取下气门弹簧锁销或锁片，慢慢地松抬手柄，即可取出气门弹簧座、气门弹簧和气门等

2、气门组零件的拆装

气门组零件的拆卸

（1）拆下气缸盖。

安放合适的位置，便于气门弹簧拆装架的使用。

（2）用气门弹簧钳拆卸气门弹簧，依次取出锁片、弹簧座、弹簧和气门。

锁片应用尖嘴钳取出，不得用手取出。

将拆下的气门作好相应标记，按顺序放置。

各缸气门不可互换。

（3）用气门油封钳取出油封

（4）用专用工具取出气门导管。

气门组零件的装配

（1）清洗气门、气缸盖各部位

（2）将气门导管涂上发动机润滑油后，用专用工具安装到气缸盖上。

（3）将气门油封涂上发动机润滑油后，用专用工具安装到气缸盖上。

必须更换新的油封。

（4）润滑气门杆，按记号将气门分别装入气门导管内，注意不要损伤油封。

（5）翻转缸盖，装上气门弹簧、挡油罩和弹簧座。

用气门弹簧钳分别压紧气门弹簧，装上锁瓣（锁瓣装入后应落入弹簧座孔中，并使两瓣高度一致，固定可靠）。

如图3-21所示。

锁片装好后，用塑料锤轻敲几下，以确保锁止可靠。

（6）安装气缸盖。

（7）清洁整理工具和现场。

操作二气门的检修

气门的常见耗损是：

气门杆部及尾部的磨损、气门工作锥面磨损与烧蚀和气门杆的弯曲变形等。

气门出现下列耗损之一时，应予以换新：

（1）轿车气门杆的磨损大于0.05mm，载货汽车气门杆的磨损大于0.10mm，或出现明显的台阶形磨损。

气门杆磨损量的测量方法和测量部位如图3-27所示。

（2）气门头部边缘的厚度小于1.0mm。

（3）气门尾端的磨损大于0.5mm（有不平或起槽）。

（4）气门杆的直线度误差大于0.05mm时，应予以更换或校直，校直后的直线度误差不得大于0.02mm。

用百分表检查气门杆的弯曲，如图3-28所示。

气门工作锥面的修理

如图3-29所示，气门工作锥面的修理是在气门光磨机上进行的。

气门的光磨工艺如下：

（1）光磨前应先将气门进行校直。

（2）将校直的气门杆紧固在夹架上，气门头部伸出长度约40mm，并按气门规定的工作锥面角度调整夹架。

（3）查看砂轮工作面是否平整。

（4）开动夹架电动机，观察气门是否摇摆，若摆动过大应重新校直。

（5）开动砂轮电动机和冷却液开关进行光磨。

光磨后，气门工作锥面的径向圆跳动误差应不大于0.01mm，表面粗糙度Ra小于1.25µm，对气门杆部的同轴度误差应不大于0.05mm.

操作三气门座的镶换、铰削

气门座的磨损主要是磨料磨损和由于冲击载荷造成的硬化层脱落，以及由于高温燃气所导致的腐蚀和烧蚀。

气门座的磨损，使得密封带变宽，气门与气门座关闭不严，气缸密封性降低。

当气门座有裂纹、松动、烧蚀、磨损严重，或经多次加工修理，新气门被装入后，气门头部平面低于气缸盖燃烧室平面2mm以上，应镶换新的气门座，其工艺要点为：

（1）拉出旧气门座。

根据气门座镶入情况，用小撬棒撬出或者用气门座拉具拉出。

（2）选择新气门座。

用外径千分尺测量气门座圈外径，用内径量表测量气门座承孔内径，根据气门座和缸盖承孔的材质选择合适的过盈量（一般在0.07～0.17mm）。

（3）气门座的镶换。

将检验合格的新气门座用干冰或液氮冷却，时间不少于10min。

同时将缸盖的气门座承孔用汽油喷灯或在箱式炉中加热至373～423K，将气门座压入承孔中。

气门座的绞削

绞削气门座时，应根据气门头部的直径及斜面角度选用不同规格的绞刀。

常用的气门座绞刀一般为15°、30°、45°、75°四种规格。

每种规格有直径不同的绞刀数把，以适应不同直径尺寸的气门头部需要。

且有粗、精绞刀之分，粗绞刀在刃口上有锯齿状缺口。

75°座面绞刀用来绞削气门座上的平面角，以使气门头部的下沉量符合要求（0.5～1.0mm）,并使气门座工作斜面下移，绞后的切削面与水平面夹角为15°；30°或45°绞刀为气门座工作面绞刀，根据气门工作角度选用；15°绞刀用来扩大气门座孔内径，使气门座工作斜面上移，其切削面与气门座轴线夹角为15°，与水平面夹角为75°。

如图3-30所示。

气门座的绞削通常是用手工进行。

绞削的作业方法如下：

（1）根据气门导管内径选择绞刀导杆，导杆插入气门导管内不能过紧，无松动为宜。

（2）把砂布垫在绞刀下，磨除座口硬化层，以防止绞刀打滑和延长绞刀使用寿命。

（3）用与气门锥角相同的粗绞刀绞削工作锥面，直到凹陷、斑点全部去除并形成2.5mm以上的完整锥面为止。

绞削时两手用力要均衡并保持顺时针方向转动。

（4）气门座和气门的选配，一般是新气门座用旧气门，旧气门座配新气门。

用相配的气门进行涂色试配，察看印迹。

接触环带应在气门密封锥面的中部靠下位置，若过上或过下可用15°或75°锥角的绞刀绞削。

接触面宽度一般进气门为1.0～2.0mm，排气门为1.5～2.5mm。

（5）最后用与工作面角度相同的细刃刀进行精绞，并在绞刀下垫细砂布磨修，以降低气门座口表面粗糙度。

如绞削后的密封带精度和质量较高，一般可省去研磨工艺，让气门、气门座在高温冲击条件下自然形成一种组织平衡的密封带，可明显地延长密封带的耐久性。

操作四气门与气门座的研磨

更换气门导管，修磨过气门密封锥面，铰削气门座后，均需进行气门与气门座的研磨，以确保正确的配合与可靠的密封。

气门的研磨，可用手工操作或气门研磨机进行。

手工研磨气门的工艺过程如下：

（1）研磨前应先用汽油清洗气门、气门座和气门导管，将气门按顺序排列或在气门头部打上记号，以免错乱。

（2）在气门工作锥面上涂薄薄一层粗研磨砂，同时在气门杆上涂以稀机油，插入气门导管内，

（3）利用螺丝刀或橡皮捻子（如图3-31）使气门做上下往复和左右旋转运动，与气门座进行研磨。

注意旋转角度不宜过大，并不时地提起和转动气门，变换气门与气门座的相对位置，以保证研磨均匀。

手工研磨时，不应过分用力，也不要提起气门在气门座上用力拍击，否则会将气门工作面磨宽或磨成凹槽。

（4）当气门工作面与气门座工作面磨出一条较完整且无斑痕的接触环带时，可以将粗研磨砂洗去，换用细研磨砂继续研磨。

（5）当工作面出现一条整齐的灰色环带时，再洗去细研磨砂，涂上润滑油，继续研磨几分钟即可。

（6）全部气门研磨后，用煤油清洗气门、导管及气门座。

气门座工作面宽度为：

进气门1.2mm-2.2mm；排气门1.5-2.5mm

操作五气门的密封性检验

气门和气门座经过研磨后，通常要进行气门的密封性检验，常用的方法如下：

（1）划线法

检验前将气门及气门座清洗干净，在气门锥面上用铅笔沿径向均匀地划若干条线，每线相隔4mm。

然后与相配气门座接触，略压紧并转动气门45°～90°,取出气门，察看铅笔线条，如铅笔线条均被切断，如图3-32所示，则表示密封良好，否则应重新研磨。

（2）拍击法

将气门与相配气门座轻轻敲击几次，察看接触带，如有明亮的连续光环，即为合格。

（3）涂色法

在气门工作面上涂抹一层轴承蓝或红丹，然后用橡皮捻子吸住气门，在气门座上旋转1/4圈后再将气门提起，若轴承蓝或红丹布满气门座工作面一周而无间断，又十分整齐，即表示密封良好。

（4）渗油法

可将煤油或柴油浇在气门顶面上，5min内察看气门与气门座接触处是否有渗漏现象，如无渗漏即为合格。

（5）气压法

如图3-26所示，将气门密封检验器的空气容筒紧密贴合在气缸盖上，反复捏动橡皮球泵气，使空气容筒内有59～69kPa的压力，如果在0.5min内压力不下降即为合格。

课堂小结：

这次课我们学习了发动机的配气机构气门组零件的结构与检修，要求同学们能掌握气门组的组成以及各零件的装配关系；掌握气门组主要零件的结构；掌握气门组主要零件的检修方法。

作业：

1、气门组由哪些零件组成？

2、在气门座的铰削过程中，发现气门上的密封环带靠杆部，应该选择哪个角度的铰刀来调整？

3、请说出一种检验气门密封性的方法。