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技术维修与康明斯知识 |
柴油发电机气门座的检查、铰削和研磨方法 |
摘要：气门座是影响柴油发电机可靠性，安全性的关键零部件之一。由于工作环境十分恶劣，气门座的磨损失效是不可避免的，其磨损后直接影响柴油发电机的的输出功率，工作性能及服役寿命。康明斯公司在本文分析气门座磨损失效原因的基础上，提出了康明斯发电机组气门座的正确维修方法。
一、气门组的拆卸与清洁
气门常见故障原因是气门在开启和关闭运动中，由于气门与气门座的相互撞击，使其工作面起槽、变宽。尤其排气时常受高温气体的冲刷，还会使工作面氧化烧蚀出现斑点和凹槽。气门杆在外力的强烈冲击和高温烧蚀下弯曲变形，或气门间隙过小及其它机械故障，气门杆与导管配合产生磨损，失去了气门杆与接触环带部分的同心度，导致气门头不能很好地落入气门座中而漏气。
气门组在组装完毕后，弹簧处于预紧状态，如拆卸不当，弹簧弹出会击伤人体，因此在拆卸气门组时必须使用专门的气门弹簧拆卸器进行规范操作，方能保证安全拆卸气门组。拆卸时使用弹簧拆卸器将弹簧座连同已被预紧的弹簧一起压下，使锁销处于自由状态可方便取下。然后再将弹簧座连同弹簧一起慢慢放松，直至弹簧处于完全放松的自由状态，即可轻松取出弹簧座、弹簧和气门。拆卸后应对整个气门组进行清理，其步骤如下：
1、使用垫片铲刀，从汽缸体接合面清除所有垫片材料。
2、使用钢丝刷，清除燃烧室积碳。
3、使用气门导管衬套刷和溶剂，清洁所有气门导管。
4、使用软毛刷和溶剂，彻底清洁汽缸盖。
5、清洁气门，使用垫片铲刀，铲掉气门顶部的积碳，使用钢丝刷，彻底清洁气门。
二、气门与气门座技术状态检测
1、气门质量检查
气门座的磨损主要是磨料磨损和由于冲击负荷造成的硬化层疲劳脱落，以及排气门座受高温燃烧气体的腐蚀和烧蚀。气门座磨损后工作面加宽，气门关闭不严，气门密封性降低。检修时，首先使用铁刷清洗气门，再检查气门的磨损和损坏。
① 检查气门头部和杆的弯度，气门杆端部变形或磨损时进行修正，修正值必须是最小值。
步骤如图1所示，使用千分表和V形架，测量气门杆弯曲度。检查时，气门杆支承在两个距离100 mm的V形架上，然后用千分表检查气门长度的1／2处即为弯曲度。超过允许限度，应用手压机校正。
② 气门厚度小于极限值时更换气门。在维修时，要检验每个气门杆尾端有无偏摇、磨损和弯曲。
气门杆尾端偏斜使用限度：进气门为0.1 mm，排气门为0.1 mm。
③ 检查每个气门的工作面和杆有无磨损、烧毁或变形，如有必要应进行更换。
测量气门头厚度标准值：进气门为1 0 mn，排气门为1 5 mm。使用限度：进气门为0.7 mm，排气门为1.0 mm。
2、气门座质量检查
（1）检验气门座与气门的接触面宽度
这个宽度高速柴油机要求以1.5~2.5mm为合适。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。
（2）气门座位置尺寸的检查
在气门座中放入合格的进、排气门，用深度千分尺测量气门最高部位距气缸盖下平面的距离，应保持在规定的极限值内。该极限值的规定按制造厂的技术文件规定执行。
（3）气门头工作面接触印痕配合宽度
标准配合宽度为1.3～1.5mm，印痕状况为连续无间断环形印痕(进、排气门规定相同)。其检查方法一般是在气门座上均匀地涂一层红丹油，用气门研磨工具使气门座与气门头旋转研配，就能得到各气门的接触印痕。各气门配合面得到的接触印痕必须符合规定。
（4）检查气门座工作面
检查其有无烧蚀、斑点、裂纹和沟槽，
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图1 气门弯曲及外斜度检查 |
图2 气门座检查示意图 |
三、气门座的修复
1、气门座的铰削
铰削适用于软质气门座，通常用气门座铰刀进行（如图3所示）。一副气门座铰刀的角度一般为15°、30°、45°、75°（或60°）四种。30°和45°的铰刀又分为粗刃和细刃两种。一般粗刀刃上带有齿形，用它作初步的铰削，当铰削到一定程度时，再用细刃铰刀进行精细加工。
（1）用第一把45度的铰刀修整气门座粗糙的接触表面。
（2）用第二把15度的铰刀修整气门座，并使45度铰刀修整的座面周界变为规定值。
（3）再用第三把60度铰刀修整气门座，使45度铰刀修整的座面宽度达到规定值。
（4）最后用第一把45度铰刀刮去使用15度和60度铰刀修整气门座时产生的毛刺。
2、气门座的研磨
研磨的判断条件除了采用气压法外，也可采用划线法（如图4所示），用铅笔在气门工作面上划若干条分布均匀的素线，然后将气门插入气门座内，轻敲或转动，取出气门观察所画素线是否均匀切断，如果有线条未被切断则表明密封不严，需进行研磨。研磨可分为机器研磨和手工研磨两种。
（1）手工研磨工艺：
先将相关部位清洁干净；然后在气门工作面上涂一层粗气门研磨砂，将气门杆上涂些机油后，将其插入导管内；用手捻转气门捻子，进行研磨，当气门与气门座的工作面出现一条较整齐且无斑痕、无麻点的接触环带时，将粗研磨砂洗去换用细气门研磨砂继续研磨。当气门工作面出现一条整齐、灰色无光的环带时，洗去细砂，涂上机油再研磨几分钟即可。
（2）专用工具研磨
① 粗磨
即在研磨工具上涂上较粗的研磨膏进行研磨，以研磨去刀痕或波纹；
② 细磨
即在研磨工具上涂上较细的研磨膏进行研磨，以研磨出连续无间断的环形工作面；
③ 清理
清理气门座上的研磨膏，并用红丹油对工作表面进行检查。应得到连续不间断、宽度均匀的环形印痕。
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图3 气门座手工铰削示意图 |
图4 气门座研磨步骤图 |
四、气门座圈的更换
气门座圈凹陷深度超限、 气门座圈松动和裂纹破损等， 均需 要更换。 气门座圈的结构形式主要有外圆是圆柱形、 圆锥形和带 螺纹的三种。结构不同更换时的方法也就不同。目前，常用的是 前二种， 而小型高速柴油机一般都采用外圆是圆柱形的。 下面对 此结构形式的气门座圈的更换作以介绍。
为了保证柴油机工作中气门座圈不脱落， 与气缸盖结合良好 便于散热，气门座圈与气缸套采用过盈配合。当采用冷镶时，其 配合过盈量为0.04〜0.12 mm采用热镶时，其配合过盈量0.20〜0.25 mm。其座圈外圆的圆度和圆柱度不应大于 0.02 mm。
由于气门座圈与气缸盖座圈孔是过盈配合的， 因此，在更换 拆卸气门座圈时， 要用专用的气门座圈拆卸工具进行拆卸。 将工 具拉爪放入座圈内， 视拉爪尖对准座圈高度的 1/2 处，用一只手 扶住拉爪座，一只手转动锁紧手柄，使三个拉爪顶进座圈，然后 扳动螺母， 座圈就随螺杆上升而拉出。 只要气门座圈内径比气缸 盖上进气或排气通道孔径小 2 mm以上的，或紧靠气门座圈的孔 壁上铣了两个圆弧形缺口的都可以用气门座圈拆卸器（或称拉马）拉出。在没有专用工具的情况下，可利用报废的旧气门拆卸气门座圈也比较方便。 方法是，取一旧气门将头部外缘直径磨小， 略小于气门座圈内孔，再对称挖去两块材料。然后，在需要拆卸 的座圈内孔边缘上点焊一些材料（两个焊点必须对称），使气门 通过挖去的缺口能进入气门座圈内为准。 将旧气门相对气门座圈 转一个角度， 使气门头部端面抵着气门座圈上的焊点材料， 然后 用手锤敲击气门杆端部， 把气门座圈打出。 也可用在气门座圈内孔攻螺纹的办法进行拆卸。 先用丝锥攻出螺纹， 再旋入带螺纹的铳具，从另一端将气门座圈打出， 注意千万不要用丝锥打出气门座圈，因丝锥淬火后硬度较高、较脆，容易损坏。
对于过盈量较大的气门座圈， 或本来就要求热镶的座圈， 可 将气缸盖（一般是铝缸盖）在机油中加热到 150〜180 C,然后 再将需要更换的气门座圈打出。
旧气门座圈打出后， 应对新气门座圈仔细擦拭干净， 与旧气门座圈作比较，检查压入气缸盖后气门的凹陷深度是否有保证； 检查气门座圈与气缸盖气门座圈孔的过盈配合量是否合格等。 然 后涂少许机油， 用专用铳具将新气门座圈压入或打入气缸盖座孔内。打入时为了避免歪斜， 最好采用带有定心杆的专用铳具打入。
注意：利用旧气门作为打入气门座圈的工具是不对的，即使气门座圈与座孔的配合过盈量不是很大， 但因气门上的 力是通过锥面作用在气门座圈上的，有使气门座圈膨胀的趋势， 所以装起来很费劲，容易将气门座圈损坏。配合过盈量在0.20〜 0.25 mm的气门座圈压入时，须将气缸盖放在烘箱内均匀加热， 当温度达到350〜400 C,再迅速压入气门座圈，然后包以石棉 布使之缓冷。 此外， 还可以用干冰或液态氯使气门座圈冷却后再进行装配。
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