Клапанная пружина расположена между головкой цилиндра и седлом пружины на конце штока клапана. Функция клапанной пружины заключается в обеспечении плотного прилегания клапана к седлу клапана или кольцу седла клапана, когда клапан закрыт, и в преодолении инерционной силы, создаваемой клапанным механизмом, когда клапан открыт, так что детали трансмиссии всегда контролируются кулачком и не отсоединяются друг от друга.
Клапанные пружины часто изготавливаются из высококачественной легированной стальной проволоки и подвергаются термической обработке для повышения их усталостной прочности. Чтобы избежать коррозии пружины, ее поверхность должна быть оцинкована и фосфатирована. Оба конца пружины должны быть отшлифованы плоско и перпендикулярно оси пружины, чтобы предотвратить наклон пружины во время работы.
Клапанные пружины в основном представляют собой цилиндрические спиральные пружины. Когда рабочая частота клапанной пружины равна или кратна ее собственной частоте, клапанная пружина будет резонировать, и вероятность поломки увеличится. Для предотвращения резонанса можно использовать пружины с переменным шагом, и в настоящее время в большинстве двигателей используются концентрические двойные пружины. Направление вращения внутренней и внешней пружин противоположно, а жесткость внешней пружины больше, чем у внутренней пружины. Двойные пружины не только предотвращают резонанс, но и сокращают длину пружины. Кроме того, когда одна пружина ломается, другая пружина может продолжать работать, не давая клапану упасть в цилиндр.
Метод взлома
Поскольку пружина клапана несет крутящий момент во время работы, распределение напряжений на ее круглом поперечном сечении неравномерно. Напряжение постепенно увеличивается от начала координат вблизи центра к каждой точке на краю, и поверхность испытывает наибольшее напряжение. С точки зрения точек поверхности, внутренняя поверхность несет наибольшее напряжение и подвергается плоскому напряжению. Поэтому, как только на поверхности пружины клапана появляется дефект, возможно возникновение максимальной концентрации напряжений в месте дефекта, что приводит к раннему разрушению пружины.
Причина поломки
Причина поломки пружины клапана, помимо производственных дефектов, неправильное использование также может стать причиной раннего повреждения. Распространенные причины следующие:
① На поверхности пружины имеются точечные и коррозионные язвы. Неправильное хранение может привести к появлению коррозионных язв на поверхности пружины. Когда пружина подвергается высокому крутящему моменту, концентрация напряжений может легко возникнуть в коррозионных язвах, что в конечном итоге приведет к усталостному разрушению пружины.
Метод проверки качества новых пружин клапана: зажмите пружину в тисках и сожмите ее до минимальной длины, чтобы между кольцами не было зазора, насколько это возможно, и выдержите ее в течение 48 часов. Если на поверхности пружины есть дефекты, она сломается после этой обработки сжатием. Это происходит потому, что внутреннее напряжение пружины сильно концентрируется вблизи дефекта, что приводит к поломке пружины.
Силу упругости пружины клапана можно определить методом сравнения. Конкретный метод заключается в том, чтобы сначала соединить старую проверяемую пружину клапана последовательно с новой пружиной клапана и разделить их стальной шайбой посередине. Затем приложить определенное давление к пружине клапана и наблюдать за степенью сжатия новой и старой пружин. Если упругость старой пружины недостаточна, ее необходимо сначала прижать.
② Центральная линия пружины перекошена. Если две торцевые поверхности пружины клапана не перпендикулярны центральной линии пружины, пружина будет работать на высокой скорости в течение длительного времени, а ее металлический материал также склонен к разрушению из-за усталости. Метод проверки вертикальности пружин клапана заключается в том, чтобы сначала поместить пружину вертикально на плоскую пластину, использовать квадратную линейку, чтобы положить ее на нижний круг пружины, затем повернуть пружину один раз и измерить максимальное расстояние между верхним кругом пружины и квадратной линейкой. Обычно расстояние наклона пружины клапана к вертикальной линии составляет 1.0-1.5 мм. Если оно превышает это значение, лучше всего заменить ее новой.
③ Движение направляющей клапана или ослабленные подшипники распредвала. Если направляющая клапана движется во время использования, это может привести к поломке пружины клапана из-за изгибающего напряжения при сжатии. Ослабленные подшипники распредвала могут вызвать резонанс в пружинах клапана, а также привести к их поломке.
④ Неправильная эксплуатация или установка. Во время работы дизельного двигателя, если скорость внезапно и часто меняется, частота сжатия и растяжения пружины клапана резко увеличивается, что приводит к усталостному разрушению.
⑤ Клапанная пружина не была собрана как требовалось. При сборке клапанных пружин некоторые модели предъявляют особые требования. Например, дизельный двигатель Isuzu 6BBl требует, чтобы синяя сторона пружины была обращена к плоской поверхности головки блока цилиндров. В противном случае пружина склонна к поломке.
Управление чрезвычайными ситуациями
Если во время движения обнаруживается поломка пружины клапана дизельного двигателя, то сначала можно снять сломанную пружину, а затем рабочие поверхности на обоих концах пружины можно переустановить для временного использования. Если пружина сломалась на несколько частей, можно снять регулировочные болты впускных и выпускных клапанов цилиндра, чтобы удерживать клапаны закрытыми. Затем можно снять масляную трубку высокого давления топливного насоса высокого давления, ведущую к цилиндру, чтобы предотвратить впрыск топлива в цилиндр, что позволит автомобилю продолжить движение до места назначения.
Этапы проверки
(1) Проверьте свободную длину пружины клапана. Измерьте свободную длину пружины клапана штангенциркулем, ее значение должно соответствовать стандартному значению. Если оно не соответствует требованиям, его следует заменить.
(2) Проверьте вертикальность пружины клапана. Используйте квадратную линейку и плоскую пластину, чтобы проверить вертикальность пружины клапана. Ее значение должно соответствовать стандартному значению, в противном случае ее необходимо заменить.
(3) Проверьте предварительную нагрузку пружины клапана. Используйте динамометр для определения силы предварительной нагрузки пружины клапана, ее значение должно соответствовать стандарту. Если сила предварительной нагрузки ниже стандартного значения, пружину клапана следует заменить.
(4) Чтобы предотвратить повреждение, пружину следует часто сжимать.