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技术维修与康明斯知识 |
柴油发电机气门座的检验与修理 |
摘要：检验和维修柴油机配气机构的气门座是门技术工程活，其中涉及到的密封性质量的判断、分析更是必须通过专业的检测手段。正确的气门维修对柴油发电机组性能至关重要。因此，必须遵守所有测量程序细节，以便识别出超过规格的部件。如测量后数据显示气门或气门座必须修整，在修整后应重新执行测量程序进行复检。
一、气门及座圈的技术要求
气门座圈在高温下会受到气流的侵蚀以及阀的冲击和磨损。一方面，这将导致过度的气门座圈沉和气密性差，从而影响发动机功率。另一方面，它也可能导致瓣膜消融，以致造成拉动气缸的后果。因此，气门的技术参数非常严格，其尺寸外形如图1所示。
（1）进气门常规尺寸
气门座直径标准（新）：32.85～33.15mm
气门杆长度标准（新）：117.5～118.1mm
气门杆直径标准（新）：5.48～5.49mm
气门杆直径使用极限：5.45mm
（2）排气门常规尺寸
气门座直径标准（新）：25.85～26.15mm
气门杆长度标准（新）：115.65～116.25mm
气门杆直径标准（新）：5.45～5.46 mm
气门杆直径使用极限：5.42mm
（3）注意事项
① 柴油发电机气门座有裂纹或气门座磨损较大，铰削后锥形工作面太低（低于缸盖平面2mm），均应作报废处理，更换新气门座圈。
② 柴油发电机气门座锥形工作面如图3所示，如果磨损起槽、麻点或烧蚀轻微，可研磨修复，严重时采用铰削、光磨等方法修复。
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图1 气门尺寸图 |
图3 气门座锥形工作面位置图 |
二、气门座的检查与测量
1、检查气门座工作面
检查气门座工作面有无烧蚀、斑点、裂纹和沟槽。气门座锥形工作面经磨损变宽，或锥形工作面烧蚀较严重，出现较深的凹陷沟槽和斑点时，应进行铰削或磨削。
2、气门座宽度的测量
宽度过小，则气门与气门座接触差、导热差，甚至漏气；宽度过大，则容易堆积炭渣和气门关闭不严，使接触面烧蚀而漏气。
① 用适当的标尺测量汽缸盖中的气门座宽度，如图3所示。
② 用专业的检测装置在气门锥面上测量气门座宽度，如图4所示。
维修提示：
气门座接触面至少要距离气门外径（余量）0.5mm。如果气门座接触面离气门余量太近，必须修整气门座，以使气门座接触面离开余量。
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图3 气门座宽度就机测量 |
图4 气门座圈锥面跳动及宽度检测 |
3、气门座圆度的测量
① 将锥形导向杆安装到导管上，并将千分表连接到导向杆上，用千分表测量气门座圆度。导向杆安装到导管上时，导向杆应略微卡紧。
特别注意：
必须使用正确尺寸的导向杆。切勿使用可调直径的导向杆。可调式导向杆会损坏气门导管。
② 如果气门座圆度超过规格，必须研磨气门和气门座。
③ 如使用的是新气门，气门座圆度必须在0.05mm以内。
4、气门余量的测量
① 用适当的标尺测量气门余量，测量部位如图5所示。
② 如果气门余量超过规格，则更换气门。
5、气门座同心度的测量
检查气门对气门座同心度，确定气门和气门座是否正常密封。
① 将蓝染色剂轻轻涂于气门锥面上，如图6所示。
② 将气门安装到汽缸盖内。
③ 用足够的压力抵着气门座转动气门，以磨去染料。
④ 将气门从汽缸盖上拆下。
⑤ 检查气门锥面。
如果气门锥面和气门杆是同心的，则会提供正确的密封，围绕整个锥面的印痕应该是连续的。如果气门锥面和气门杆不同心，气门锥面上的染料磨去印痕将是不连续的。气门应进行表面修整或更换。
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图5 气门余量测量部位示意图 |
图6 气门座同心度测量部位示意图 |
三、气门座圈的维修方法
1、气门座圈的修复
擦干净气门座圈上的油污积碳及杂质，观察气门座圈工作面上有无烧蚀，是否出现的斑点、凹陷，若有，应进行铰削或修磨。在进行修磨前，应确定其最大允许修磨尺寸，若超过该尺寸，就不能保证液压挺杆正常工作，也就没有修理必要。将气门安装在汽缸盖上，并紧压在气门座上，如图7所示，测量气门杆尾部与缸盖上边缘间的距离a，由所测得的距离a减去进、排气门长度的最小尺寸，即为最大允许修整尺寸。若更换新气门后测量的最大允许修整尺寸超出范围，则不能保证气门的正常工作，应更换汽缸盖。
为了保证气门座各斜面与气门导管的同轴度，铰削（或磨削）气门斜面时，是用气门导管作定位基准。因此，必须先修理或更换气门导管。通常使用气门座铰刀进行气门座铰削。先初铰，将烧蚀、斑点等缺陷铰去。然后用新气门或光磨过的气门进行试配，要求接触面应在气门斜面的中下部，宽度为1.20～1.60mm。如果接触面偏上，应用30°铰刀铰削，使接触面下移；如果接触面偏下，可用60°铰刀铰削，使接触面上移。最后用的细刃铰刀精铰或在铰刀上垫细砂布铰磨，以降低接触面的粗糙度。桑塔纳、捷达发动机气门座接触面角度为45°，其宽度进气门为2.00mm，排气门为2.40mm。因为排气门工作温度高，要增加导热性。
气门座除使用手工具铰削外，还可用光磨机进行修磨。光磨机修磨气门速度快、质量好，特别是修磨硬度高的气门座效果更好，但砂轮消耗较大，需经常修整。磨削前应先将气门导管孔及气门座圈擦净，以导管为基准，选择适合于导管孔径的定心杆插入导管孔，不能有摇摆或偏斜现象，然后按上述角度和要求进行修磨。
2、气门座圈的镶配
若气门座圈表面有裂纹、烧损或锥面低于汽缸盖结合平面的尺寸超出使用极限，则应更换新的气门座圈。首先拆下旧气门座，可用铰刀削薄气门座或在气门座内侧点焊几个焊点，敲击焊点，拆下气门座圈；也可用气门座拉具拉出，然后测量座圈孔直径，按直径孔大小选择新座圈。为了防止松落，新座圈与座孔应有一定过盈量；气门座圈材料应采用在工作温度下塑性变形较小而硬度较高的合金材料，一般采用合金铸铁、球墨铸铁，也有采用合金钢的。通常，座圈的硬度比气门工作面硬度稍低一些，采用冷缩法或加热法将气门座圈镶入座孔内。冷缩法是将气门座圈在液氨中冷冻至-195℃后，压入气门座承孔。热胀法是将座圈承孔加温到1000℃左右，然后将座圈涂油，垫以软金属迅速将座圈压入承孔。气门座圈镶入后，应将高出汽缸体（汽缸盖）平面的部分修平。
3、气门座的铰削
为保证气门与气门座可靠密封，气门座上加工有与气门相适应的锥角。45°（或30°）的锥面是与气门密封锥面配合的工作面，宽度b为1～3mm，15°和75°（各机型要求不同）锥角是用来修正工作面位置和宽度的。
（1）砂磨
为了保证气门导管与气门座的同轴度，应根据气门导管的内径选择铰刀导杆，导杆以能轻轻推入导管孔内、无松动为宜。 若为旧气门座，由于使用后的气门座表面存在硬化层，在铰削时往往会使铰刀打滑，因此在铰削前先砂磨硬化层，可用粗砂布垫在铰刀面先进行砂磨，然后再进行铰削。
（2）铰刀选择
铰削适用于软质气门座，通常用气门座铰刀进行。一副气门座铰刀角度一般为15°、30°、45°、75°（或60°）四种。30°和45°铰刀又分为粗刃和细刃两种。一般粗刀刃上带有齿形，用它作初步铰削，当铰削一定程度时，再用细刃铰刀精加工。在铰削之前还应注意铰气门座时，是以气门导管为基准的，所以气门导管如需要更换或铰配时，应在气门座的铰削之前进行。否则，若先铰削气门座再更换或铰配导管，就可能使座和管的中心偏移，而造成气门无法和座进行配合的后果。
（3）粗铰：
若是修复旧气门座，气门角度为45°，可先将45°（气门角度为30°时用60°粗铰刀）粗铰刀套在导杆上，使铰刀的键槽对准铰刀把下端面的凸缘，即可进行铰削，如图8（a）所示。铰削时，铰刀应竖直向下，两手用力要均匀，顺时针平稳铰削，直到将烧蚀、斑点等缺陷铰去为止。若是镶新气门座圈，则选用45°（气门角度为30°时用60°粗铰刀）粗铰刀铰主锥带（即工作斜面），直至出现宽度达1～1.5mm的完整锥带位置。
（4）试配与修整
初铰后，用光磨过的相匹配的气门进行试配。要求接触面在气门工作面的中下部，气门工作宽度符合要求。试配时，如果接触面偏上，应用15°铰刀铰削，如图8（b）所示，使接触面下移；如果接触面偏下，则用75°铰刀铰削，如图8（c）所示使接触面上移。
（5）精铰：
最后用45°（工作面为30°时用60°铰刀）的细刃铰刀重铰一次，如图8（d）所示一次提高锥面精度。然后，在铰刀下垫细砂纸再次作精细的修铰，以提高接触面的质量和表面粗糙度。
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图7 气门杆尾部与缸盖上边缘的距离测量 |
图8 铰削气门座步骤图 |
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