Arcul ușii este un instrument mic care asigură așezarea în timp util și fixarea strânsă a supapei, împiedicând supapa să sară și să-i deterioreze etanșarea în timpul vibrațiilor motorului.
Arcul supapei este situat între chiulasa și scaunul arcului de la capătul tijei supapei. Funcția arcului supapei este de a se asigura că supapa se poate potrivi strâns cu scaunul supapei sau cu inelul scaunului supapei atunci când supapa este închisă și să depășească forța de inerție generată de mecanismul supapei atunci când supapa este deschisă, astfel încât transmisia piesele sunt întotdeauna controlate de came și nu se desprind unele de altele.
Arcurile supapelor sunt adesea fabricate din sârmă de oțel aliată de înaltă calitate și sunt supuse unui tratament termic pentru a le îmbunătăți rezistența la oboseală. Pentru a evita coroziunea arcului, suprafața arcului trebuie să fie galvanizată și fosfatată. Cele două capete ale arcului trebuie șlefuite plane și perpendiculare pe axa arcului pentru a preveni înclinarea arcului în timpul funcționării.
Arcurile supapelor sunt în mare parte arcuri spiralate cilindrice. Când frecvența de lucru a arcului supapei este egală cu sau un multiplu al frecvenței sale naturale, arcul supapei va rezona și probabilitatea de rupere va crește. Pentru a preveni rezonanța, pot fi folosite arcuri cu pas variabil, iar în prezent majoritatea motoarelor folosesc arcuri duble concentrice. Direcția de rotație a arcurilor interioare și exterioare este opusă, iar rigiditatea arcului exterior este mai mare decât cea a arcului interior. Arcurile duble nu numai că previn rezonanța, ci și scurtează lungimea arcului. În plus, atunci când un arc se rupe, celălalt arc poate continua să funcționeze, împiedicând supapa să cadă în cilindru.
Metoda de proiectare
Designul arcului supapei, ca și designul camei, are o importanță egală pentru performanța sistemului motor. Funcția unui arc de supapă include împiedicarea supapei să sară de pe scaunul supapei sub presiune, precum și controlul mișcării supapei pentru a evita separarea mecanismului supapei. Designul arcurilor supapelor afectează solicitarea camei, frecarea mecanismului supapei și vibrația arcului. Arcul supapei unui motor este de obicei un arc de compresie spiralat deschis cu capete închise. Majoritatea motoarelor folosesc arcuri cu rigiditate fixă, deși unele folosesc arcuri cu rigiditate variabilă. Pentru motoarele diesel cu viteză mică, utilizarea unui singur arc este de obicei suficientă pentru a îndeplini cerințele, dar uneori este necesară și utilizarea unui design cu arc dublu cu un arc de amortizare sau un arc interior pentru a reduce severitatea fluturului arcului supapei. Proiectarea arcului supapei este o sarcină foarte complexă. Poate servi drept exemplu pentru a ilustra principiile proiectării sistemului motor din două sau trei motive. În primul rând, metoda analitică de proiectare a arcului demonstrează legătura dintre parametrii componentelor și parametrii de proiectare a sistemului. În al doilea rând, metoda analitică de proiectare a arcului demonstrează că pentru aceeași problemă de proiectare, pot exista două metode de construcție matematică diferite: una este să o trateze ca o soluție deterministă, iar cealaltă este să o rezolve ca o problemă de optimizare. În construcția matematică a problemelor de optimizare, atât funcția obiectiv, cât și funcția de constrângere sunt enumerate ca funcții explicite ca exemple. Trebuie remarcat faptul că în alte domenii ale proiectării sistemului de motor, cum ar fi performanța ciclului, proiectarea camelor și dinamica trenului de supape. Funcțiile utilizate pentru optimizarea construcției sunt de obicei funcții implicite mai complexe. În al treilea rând, metoda analitică de proiectare a arcului oferă un exemplu de utilizare a designului grafic pentru a construi o diagramă de proiectare parametrică. Aceste diagrame de parametri tipice pot fi utilizate pentru a aborda problemele de proiectare multidimensionale întâlnite frecvent în proiectarea sistemului de motoare diesel.
În proiectarea arcului supapei, datele de intrare cunoscute includ următoarele: ① ridicarea maximă a supapei; ② Având în vedere lungimea de instalare a arcului; ③ Forța necesară de preîncărcare a arcului; ④ Rigiditatea arcului necesară. Trebuie remarcat faptul că forța de preîncărcare și rigiditatea arcului sunt parametri de proiectare la nivel de sistem al motorului, care trebuie să îndeplinească forța maximă admisă a arcului și solicitarea camei, să împiedice să sară supapa de evacuare și să se asigure că trenul de supape nu ati lua zborul. Există o interacțiune puternică între designul arcului supapei și designul camei. Dacă este dificil să găsiți o soluție în proiectarea arcului, este necesar să modificați aceste date de intrare.
În proiectarea arcului supapei, următorii parametri sunt calculați ca date de ieșire: ① Parametrii de proiectare de bază sau independenți ai arcului (adică diametrul mediu al arcului, diametrul firului bobinei arcului, numărul de bobine de lucru); ② Parametrii de proiectare exportați (cum ar fi lungimea liberă a arcului, lungimea maximă de compresie, lungimea de compresie, spațiul liber între bobine, spațiul solid între bobine la compresie maximă, frecvența naturală și ordinea flutterului arcului, sarcina maximă a arcului, arcul maxim forta de torsiune). Parametrii de bază de proiectare a arcului determină rigiditatea arcului.
Unii parametri de ieșire sunt limitați de constrângeri de proiectare. De exemplu, lungimea instalării și diametrul mediu al arcului sunt limitate de spațiul de ambalare. Compresia maximă a arcului și solicitarea de torsiune a arcului la lungimea compactată sunt limitate de durata de viață la oboseală, rezistență și limita maximă admisibilă a tensiunii arcului. Condițiile de constrângere pentru protecția la fluturarea arcului sunt realizate prin controlul jocului fizic și a frecvenței naturale a arcului. Ordinea flutterului arcului se referă la raportul dintre frecvența naturală a arcului și frecvența de funcționare a motorului. Pentru a vă asigura că arcul nu suferă vibrații puternice în timpul funcționării. Frecvența naturală a arcului supapei ar trebui să fie de obicei de cel puțin 13 ori frecvența de funcționare a motorului, ceea ce înseamnă că ordinea vibrației arcului este de așteptat să fie mai mare de 13. Analiza frecvenței naturale a arcului arată că dacă arcul răspunde foarte sensibil la una dintre armonicile dominante ale profilului camei, tendința de vibrație este cu siguranță prezentă. În acest caz, este necesar să se modifice designul camei sau arcului. Uneori, rigiditatea variabilă sau arcuri imbricate pot fi folosite pentru a schimba frecvența arcului pentru a ajuta la atenuarea problemelor de vibrație.
Proiectarea arcului este o problemă de parametri multidimensionale care poate fi gestionată printr-o abordare grafică pentru a verifica tendințele sensibilității parametrilor. Scopul optimizării designului arcului supapei este de a maximiza frecvența naturală a arcului pentru a reduce vibrația arcului, respectând în același timp următoarele constrângeri: ① presarcina necesară a arcului și rigiditatea arcului supapei în sistemul motor; ② Tensiunea maximă admisă a arcului; ③ Distanță fizică adecvată pentru a controla vibrația arcului
Pași de proiectare
Calculul arcurilor supapelor este o problemă complexă de proiectare a sistemului. Un arc bine proiectat poate minimiza frecarea și uzura mecanismului supapei. Metoda formulei de analiză pentru proiectarea arcului supapei bazată pe construirea diagramei de proiectare a sensibilității parametrilor este rezumată după cum urmează:
(1) Pasul 1: Analizând performanța de conducere în vale a vehiculului și frânarea motorului, determinați ținta de proiectare a vitezei de decolare a trenului de supape pentru a determina preîncărcarea arcului supapei și rigiditatea arcului necesare;
(2) Pasul 2: Stabiliți un model dinamic al trenului de supape pentru a prezice cu exactitate evadarea și a evalua impactul presiunii de recompresie a cilindrului asupra evaporării;
(3) Pasul 3: Efectuați calcule de măsurare a parametrilor pe diferite valori ale preîncărcării arcului și rigidității arcului pentru a construi o diagramă a parametrilor dinamicii trenului de supape, pentru a examina impactul acestora asupra vibrației trenului de supape. Este necesar să se deseneze curbele forței tijei de împingere, accelerația trenului de supape și decelerația arcului în raport cu unghiul arborelui cotit din figură pentru a afișa marja de proiectare pentru fuga, astfel încât să selecteze în mod convenabil și înțelept valorile țintă ale preîncărcării arcului și arcului. rigiditatea necesară în pasul 4;
(4) Pasul 4: Pe baza echilibrului forței statice a capului supapei de evacuare, calculați preîncărcarea necesară a arcului pentru a preveni săritul supapei de evacuare. Selectați preîncărcarea arcului supapei de evacuare pentru motoarele cu și fără frâne de evacuare și utilizați diagrama parametrilor de proiectare din pasul 3 pentru a alege rigiditatea arcului potrivită;
(5) Pasul 5: Efectuați calculul de măsurare a parametrilor asupra parametrilor de proiectare și utilizați metode de proiectare grafică pentru a construi o diagramă de proiectare a sensibilității parametrilor pentru proiectarea arcului. Alegeți diametrul mediu al arcului, diametrul firului bobinei și numărul de bobine, respectând în același timp constrângerile de proiectare, cum ar fi solicitarea de torsiune a arcului, frecvența naturală și jocul bobinei. Alternativ, metodele de optimizare analitică pot fi utilizate pentru a rezolva direct ecuația.
Metoda de rupere
Deoarece arcul supapei suportă cuplul în timpul funcționării, distribuția tensiunilor pe secțiunea transversală circulară este neuniformă. Tensiunea crește treptat de la origine în apropierea centrului până la fiecare punct de pe margine, iar suprafața suferă cea mai mare tensiune. În ceea ce privește punctele de suprafață, suprafața interioară suportă cea mai mare solicitare și este supusă solicitărilor plane. Prin urmare, odată ce există un defect pe suprafața arcului supapei, este posibil să se genereze concentrația maximă a tensiunii la locul defectului, ceea ce duce la ruperea timpurie a arcului.
Motivul spargerii
Motivul rupturii arcului supapei, pe lângă defectele de fabricație, utilizarea necorespunzătoare poate provoca, de asemenea, daune timpurii. Motivele comune sunt următoarele:
① Există gropi de gropi și gropi de coroziune pe suprafața arcului. Depozitarea necorespunzătoare poate provoca gropi de coroziune pe suprafața arcului. Atunci când arcul este supus unui cuplu ridicat, concentrarea tensiunilor poate apărea cu ușurință la gropile de coroziune, ducând în cele din urmă la ruperea prin oboseală a arcului.
Metoda de control al calității pentru arcuri de supapă noi: prindeți arcul pe o menghină și comprimați-l la lungimea minimă, astfel încât să nu existe cât mai mult spațiu între inele și păstrați-l timp de 48 de ore. Daca la suprafata arcului apar defecte, acesta se va rupe dupa acest tratament de compresie. Acest lucru se datorează faptului că stresul intern al arcului este foarte concentrat în apropierea defectului, determinând ruperea arcului.
Rezistența elasticității arcului supapei poate fi identificată prin metoda comparației. Metoda specifică este să conectați mai întâi arcul de supapă vechi care este inspectat în serie cu un arc de supapă nou și să le separați cu o șaibă de oțel în mijloc. Apoi aplicați o anumită presiune pe un arc de supapă și observați gradul de compresie al arcurilor noi și vechi. Dacă elasticitatea vechiului arc este insuficientă, acesta trebuie mai întâi apăsat.
② Linia centrală a arcului este înclinată. Dacă cele două fețe de capăt ale arcului supapei nu sunt perpendiculare pe linia centrală a arcului, arcul va funcționa la viteză mare pentru o lungă perioadă de timp, iar materialul său metalic este, de asemenea, predispus la rupere din cauza oboselii. Metoda de verificare a verticalității arcurilor supapei este să așezați mai întâi arcul vertical pe o placă plată, să folosiți o riglă pătrată pentru a se sprijini pe cercul inferior al arcului, apoi să rotiți arcul o dată și să măsurați distanța maximă dintre cercul superior al arcului. arcul și rigla pătrată. În mod normal, distanța de înclinare a arcului supapei față de linia verticală este de 1,0-1,5 mm. Dacă depășește această valoare, cel mai bine este să o înlocuiți cu una nouă.
③ Mișcarea ghidajului supapei sau lagărele arborelui cu came slăbiți. Dacă ghidajul supapei se mișcă în timpul utilizării, ar putea cauza ruperea arcului supapei din cauza tensiunii de încovoiere atunci când este comprimat. Lagărele slăbite ale arborelui cu came pot provoca rezonanță în arcurile supapelor și, de asemenea, pot duce la ruperea acestora.
④ Operare sau instalare necorespunzătoare. În timpul funcționării unui motor diesel, dacă turația se schimbă brusc și frecvent, frecvența de comprimare și extindere a arcului supapei va crește brusc, ducând la ruperea prin oboseală.
⑤ Arcul supapei nu a fost asamblat conform cerințelor. La asamblarea arcurilor supapelor, unele modele au cerințe speciale. De exemplu, motorul diesel Isuzu 6BBl necesită ca partea albastră a arcului să fie orientată spre suprafața plană a chiulasei. În caz contrar, arcul este predispus la rupere.
Managementul urgențelor
Dacă arcul supapei unui motor diesel este rupt în timpul conducerii, arcul rupt poate fi îndepărtat mai întâi, iar apoi suprafețele de lucru de la ambele capete ale arcului pot fi reinstalate pentru utilizare temporară. Dacă arcul se rupe în mai multe secțiuni, șuruburile de reglare ale supapelor de admisie și evacuare ale cilindrului pot fi îndepărtate pentru a menține supapele închise. Apoi, conducta de ulei de înaltă presiune a pompei de injecție de combustibil care duce la cilindru poate fi îndepărtată pentru a preveni injectarea combustibilului în cilindru, permițând mașinii să continue să conducă până la destinație.
Etape de inspecție
(1) Verificați lungimea liberă a arcului supapei. Măsurați lungimea liberă a arcului supapei cu un etrier, iar valoarea acestuia ar trebui să respecte valoarea standard. Dacă nu îndeplinește cerințele, trebuie înlocuit.
(2) Verificați verticalitatea arcului supapei. Utilizați o riglă pătrată și o placă plată pentru a verifica verticalitatea arcului supapei. Valoarea sa ar trebui să respecte valoarea standard, altfel trebuie înlocuită.
(3) Verificați preîncărcarea arcului supapei. Utilizați un indicator de forță pentru a detecta forța de preîncărcare a arcului supapei, iar valoarea acestuia ar trebui să respecte standardul. Dacă forța de preîncărcare este mai mică decât valoarea standard, arcul supapei trebuie înlocuit.
(4) Pentru a preveni deteriorarea, arcul trebuie comprimat frecvent.
