氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

《船舶柴油機(jī)》

Marinedieselengine主講：余永華Email:yyhua@2023/11/81-Chapter3換氣與增壓3.1柴油機(jī)換氣過(guò)程3.2換氣機(jī)構(gòu)3.3廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和渦輪增壓器3.4增壓系統(tǒng)的故障與維護(hù)管理2023/11/82-3.1柴油機(jī)換氣過(guò)程四沖程柴油機(jī)1自由排氣階段：壓力差作用2強(qiáng)制排氣階段：活塞上行強(qiáng)制作用3進(jìn)氣過(guò)程：進(jìn)氣門開到關(guān)(理論上)4氣閥疊開和燃燒室掃氣：雙閥開，相通（疊開角度要合適）四沖程柴油機(jī)的換氣角度為400~500度2023/11/83-3.1柴油機(jī)換氣過(guò)程二沖程柴油機(jī)1自由排氣階段(B-R)2強(qiáng)制排氣和掃氣階段(R-C)3過(guò)后排氣階段(C-E)二沖程柴油機(jī)的換氣角度為120~150度掃氣箱空氣壓力2023/11/84-3.1柴油機(jī)換氣過(guò)程時(shí)面值、角面值在一次換氣過(guò)程中各個(gè)階段氣口或氣閥的通流能力是以它們所擁有的時(shí)面值來(lái)衡量的。角面值表示氣口或氣閥的通流能力，對(duì)于給定的柴油機(jī)它是一個(gè)定值與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。2023/11/85-3.1柴油機(jī)換氣過(guò)程充氣系數(shù) 實(shí)際吸入氣缸的新鮮空氣量與進(jìn)氣管狀態(tài)下充滿氣缸工作容積V的空氣量m之比值影響因素進(jìn)氣流動(dòng)阻力的影響（進(jìn)氣閥>排氣閥,主要因素）進(jìn)氣過(guò)程結(jié)束時(shí)氣缸內(nèi)氣體溫度的影響(n,p不同,是次要因素)殘余廢氣系數(shù)的影響(排氣背壓↑

ηv↓，四沖程很小)柴油機(jī)氣閥正時(shí)的影響2023/11/86-流動(dòng)阻力分析要求盡可能增大進(jìn)氣通道截面積f。因此中大型機(jī)采用多個(gè)進(jìn)氣閥結(jié)構(gòu)柴油機(jī)往往盡可能增大進(jìn)氣閥直徑，使進(jìn)氣閥直徑大于排氣閥直徑在中高速時(shí),流動(dòng)阻力損失占主要,所以要特別注意進(jìn)氣道的通暢2023/11/87-柴油機(jī)氣閥正時(shí)的影響分析排氣閥提前開（應(yīng)最佳）排氣閥滯后關(guān)(慣性、有利于排氣)進(jìn)氣閥提前開(有利于進(jìn)氣，燃燒室掃氣）進(jìn)氣閥滯后關(guān)（n不同應(yīng)該變化）排氣提前角的影響a-最合適；b-過(guò)早；c-過(guò)晚二沖程柴油機(jī)中，受排氣閥掃氣口正時(shí)、清潔程度影響2023/11/88-Chapter3換氣與增壓3.1柴油機(jī)換氣過(guò)程3.2換氣機(jī)構(gòu)3.3廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和渦輪增壓器3.4增壓系統(tǒng)的故障與維護(hù)管理2023/11/89-3.2換氣機(jī)構(gòu)2023/11/810-3.2換氣機(jī)構(gòu)2023/11/811-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理工作條件材料與表面處理結(jié)構(gòu)形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導(dǎo)桿氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/812-氣閥機(jī)構(gòu)工作條件(高溫、撞擊、磨損和腐蝕)氣閥承受著很高的熱負(fù)荷劣質(zhì)重油高溫腐蝕氣體爆發(fā)壓力及落座撞擊力閥盤反復(fù)滑移著楔入閥座，造成磨損2023/11/813-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理工作條件材料與表面處理結(jié)構(gòu)形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導(dǎo)桿氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/814-材料與表面處理氣閥與閥座氣閥材料→耐熱合金鋼閥座材料→合金鑄鐵或耐熱合金鋼閥座→鉆孔水冷（空氣槽）閥桿→氮化、鍍鉻、滾壓、拋光等工藝2023/11/815-鉆孔水冷（空氣槽）2023/11/816-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理工作條件材料與表面處理結(jié)構(gòu)形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導(dǎo)桿氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/817-氣閥組件（帶閥殼和不帶閥殼）

氣閥采用耐熱耐磨合金鋼制造。氣閥座圈采用合金鑄鐵或耐磨合金鋼2023/11/818-閥殼緊固螺栓采用柔性螺栓使閥殼、缸蓋等受熱零件因受熱膨脹不一致而產(chǎn)生的附加應(yīng)力較小，不易發(fā)生蠕變而松脫；閥殼承受著脈動(dòng)的氣體壓力，柔性螺栓所受的交變應(yīng)力變化幅度較普通螺栓小，不易疲勞斷裂；柔性螺栓斷面較細(xì)表面光滑，結(jié)構(gòu)上力求避免應(yīng)力集中，疲勞強(qiáng)度較高。2023/11/819-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理工作條件材料與表面處理結(jié)構(gòu)形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導(dǎo)桿氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/820-氣閥與閥座的配合方式2023/11/821-氣閥與閥座配合方式比較全接觸式(小高速機(jī))。優(yōu)點(diǎn)：接觸面大、耐磨、傳熱好缺點(diǎn)：易結(jié)炭，敲擊產(chǎn)生麻點(diǎn)外接觸式(0.5~1.0°，強(qiáng)載中速機(jī)中)優(yōu)點(diǎn)：接觸面小，密封性好，內(nèi)側(cè)不與燃?xì)饨佑|；閥盤拱腰變形增加接觸面，減小接觸應(yīng)力增加散熱。內(nèi)接觸式(0.2~0.5°，長(zhǎng)行程低速柴油機(jī))優(yōu)點(diǎn)：接觸面小，密封性好。接觸面溫度低腐蝕小。閥盤周邊翹曲增加接觸面，減小接觸應(yīng)力增加散熱。2023/11/822-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理工作條件材料與表面處理結(jié)構(gòu)形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導(dǎo)桿氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/823-氣閥彈簧內(nèi)、外雙彈簧結(jié)構(gòu)每根彈簧負(fù)荷↓→尺寸,應(yīng)力↓抗疲勞能力↑自振頻率不同，互相干擾→減振防止自動(dòng)研磨防止一根彈簧斷裂后卡進(jìn)另一根彈簧中2023/11/824-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理工作條件材料與表面處理結(jié)構(gòu)形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導(dǎo)桿氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/825-氣閥導(dǎo)管功用：承受著搖臂所引起的側(cè)推力氣閥散熱間隙要求：過(guò)小→氣閥的動(dòng)作遲滯甚至咬死過(guò)大→散熱不良，橫向振動(dòng)和漏氣加劇，甚至可能引起煙灰進(jìn)入間隙使氣閥卡住。2023/11/826-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理工作條件材料與表面處理結(jié)構(gòu)形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導(dǎo)桿氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/827-為什么要旋閥器：１、氣閥在開關(guān)過(guò)程中慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，可以減少閥面與閥座上的積碳使磨損減小，貼合嚴(yán)密；２、可以使閥盤均勻地接受熱量和散熱，以改善閥盤的熱應(yīng)力狀態(tài)；３、可以消除閥桿與導(dǎo)管之間的積碳。2023/11/828-氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋閥器本體4,鋼珠2,碟形彈簧1,旋閥器外殼(又是氣閥彈簧的上彈簧盤)32023/11/829-推進(jìn)器式氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2023/11/830-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理2023/11/831-機(jī)械式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2023/11/832-機(jī)械式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪的三種形式2023/11/833-具有空氣彈簧的液壓氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2023/11/834-液壓式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2023/11/835-2023/11/836-氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較（1）機(jī)械式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)氣閥間隙作用：彌補(bǔ)氣閥及氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)受熱膨脹過(guò)?。阂蜿P(guān)閉不嚴(yán)→漏氣→氣閥燒損漏氣→新鮮空氣↓，壓縮壓力↓，燃燒惡化，排氣溫度↑和功率↓。過(guò)大：改變氣閥正時(shí)；且使氣閥落座時(shí)撞擊速度增大，氣閥容易損壞。如何調(diào)整呢?2023/11/837-氣閥間隙的調(diào)整滾輪落在凸輪的基圓上保持搖臂、頂桿和頂頭接觸調(diào)節(jié)搖臂螺釘，使間隙滿足要求2023/11/838-氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較（2）液壓式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)管理和檢修拆裝方便，不用調(diào)整氣閥間隙；閥落座速度得以控制，減少閥與閥座的撞擊；氣閥的開啟由推動(dòng)活塞推動(dòng)，閥桿無(wú)側(cè)向推力，氣閥導(dǎo)管的磨損也減少；采用空氣彈簧使氣閥結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單可靠。2023/11/839-氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較（3）變排氣閥關(guān)正時(shí)及升程（VEC）系統(tǒng)2023/11/840-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理2023/11/841-凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸：整根或分段凸輪：可調(diào)節(jié)/不可調(diào)節(jié)2023/11/842-凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖4-13凸輪軸鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2023/11/843-3.2換氣機(jī)構(gòu)氣閥機(jī)構(gòu)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu)的故障和管理2023/11/844-氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（1）排氣閥燒損(排氣閥密封不嚴(yán))①由于閥盤溫度分布不均勻②閥盤及閥座密封錐面沉積玻璃狀物質(zhì)剝落③硬質(zhì)顆粒在閉閥時(shí)的撞擊密封面出現(xiàn)凹坑④閥座扭曲、偏移、傾斜和失圓2023/11/845-氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（2）排氣閥的高溫腐蝕（釩、鈉和硫）麻點(diǎn)←燃油中的硫、釩和鈉的腐蝕2023/11/846-氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（3）氣閥密封錐面磨損過(guò)快氣閥間隙，閥桿與導(dǎo)管間隙過(guò)大閥盤和閥座剛度不足氣閥和閥座材料性能不合要求重油含釩、鈉硫多超負(fù)荷運(yùn)行或燃燒惡化冷卻不良振動(dòng)使氣閥落座速度過(guò)大2023/11/847-氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（4）閥盤和閥桿斷裂閥桿與導(dǎo)管間隙過(guò)大；閥盤或閥座變形；氣閥間隙過(guò)大；氣閥機(jī)構(gòu)振動(dòng)；頻繁撞擊引起金屬疲勞；高溫下金屬的機(jī)械強(qiáng)度降低2023/11/848-氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（5）閥桿卡緊導(dǎo)管間隙↓→閥桿卡阻導(dǎo)管間隙↑→滑油結(jié)焦，沉積物↑→卡住中心線不正2023/11/849-氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施提高氣閥工作能力的措施（1）采用水冷式閥座（最新型中速機(jī)不用帶閥殼的氣閥）（2）安裝旋閥器（3）采用新材料新工藝（4）閥盤與閥座的密封錐面采用不等的錐角2023/11/850-氣閥組件管理維修注意事項(xiàng)

注意燃油的含釩量及時(shí)對(duì)氣閥進(jìn)行檢查（注意閥錐面和閥座錐面的角度差）氣閥導(dǎo)管和閥桿的間隙必須合適更換閥座不能輕率改變閥座材料閥殼的緊固螺栓不宜擰得過(guò)緊（正確的擰緊可能在初期會(huì)有少量漏氣）2023/11/851-凸輪軸及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用管理注意事項(xiàng)重裝凸輪軸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須注意對(duì)準(zhǔn)其嚙合記號(hào)凸輪及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須經(jīng)常檢查其潤(rùn)滑的情況對(duì)于鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，必須注意鏈條的張緊情況檢查和調(diào)整氣閥正時(shí)，必須在檢查和調(diào)整好氣閥間隙后再進(jìn)行2023/11/852-2023/11/853-氣閥機(jī)構(gòu)的故障(1)閥面和閥座磨損和腐蝕傷痕←炭?；螂s質(zhì)沖刷或在接合面上撞擊麻點(diǎn)←燃油中的硫、釩和鈉的腐蝕(2)閥面與閥座燒損閥座扭曲、偏移、傾斜和失圓(3)閥桿卡緊導(dǎo)管間隙↓→閥桿卡阻