徐衛(wèi)平 章金成

【摘 要】本文對(duì)HXn5-0046兩年檢機(jī)車自負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，發(fā)生柴油機(jī)L8缸氣門鎖夾逃逸、橫臂旋轉(zhuǎn)角度及凸輪軸碾傷造成的原因進(jìn)行分析并提出工藝改進(jìn)。從而避免此類故障再次發(fā)生造成重大的質(zhì)量問題。

【關(guān)鍵詞】氣門鎖夾；橫臂；彈簧座圈；氣閥

GEVO16柴油機(jī)采用的是帶有彈簧檔圈的頂置式氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其主要用途是以特定的速度旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣門和排氣門，該機(jī)構(gòu)可以均勻的分配燃燒過程中的熱負(fù)荷、延長氣門的使用壽命。該氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及其附件也可以通過氣門座圈與氣門和氣門彈簧配套，配合氣門桿身使氣門彈簧保持合適的裝配高度。

一、故障原因分析

1.工作原理

柴油機(jī)曲軸齒輪嚙合惰輪帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪軸驅(qū)動(dòng)挺桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過搖臂、橫臂使氣門開啟，而氣門彈簧保證了氣門的關(guān)閉。GEVO16柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在1050r/min時(shí)，氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最小工作轉(zhuǎn)速為4r/min，氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在激烈的頻率下工作，頻率為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的一半。

2.故障描述

HXn5-0046機(jī)車在機(jī)車自負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，柴油機(jī)L8缸氣缸蓋有明顯異音。拆檢發(fā)現(xiàn)L8缸一排氣門鎖夾逃逸，橫臂旋轉(zhuǎn)（如圖一），氣缸蓋罩被打破，排氣門挺桿滾輪及凸輪軸碾傷。

進(jìn)一步拆檢發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)L8缸下排氣門閥桿被啃傷，氣門鎖夾碎裂，橫臂損傷，減磨環(huán)上平面內(nèi)側(cè)被啃掉一塊，同時(shí)發(fā)現(xiàn)故障排氣門下端的氣門彈簧座圈接觸線不連續(xù)，氣門彈簧等完好，如下圖所示：

二、原因分析

從配氣機(jī)構(gòu)工作原理分析來看，在氣門被打開的過程中，在搖臂的作用力下氣門閥桿頂部端面與橫臂是始終接觸的，此過程橫臂不可能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)氣門開始關(guān)閉時(shí)，配氣凸輪不再向配氣機(jī)構(gòu)施加力，氣門彈簧被壓縮至最大位移量，此時(shí)氣門閥桿頂部端面與橫臂就會(huì)產(chǎn)生間隙，此時(shí)的間隙為氣門間隙（進(jìn)氣：0.45±0.05mm排氣：0.95±0.05mm）。根據(jù)圖紙所示橫臂卡入氣閥頂部的尺寸為4mm，橫臂是不可能轉(zhuǎn)動(dòng)的。因此可以排除橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)是由于氣門間隙過大引起的。

從故障氣門彈簧座圈及正常氣門座圈受力點(diǎn)形成的接觸痕跡可以看出故障彈簧座圈明顯存在受力不均勻現(xiàn)象。而當(dāng)柴油機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣門彈簧連續(xù)的受到軸向和側(cè)向載荷的作用。由于氣門彈簧下部與彈簧座圈不完全接觸導(dǎo)致彈簧受到的軸向力增大。使得氣門彈簧軸線垂直度發(fā)生偏移，一旦彈簧發(fā)生偏移，那么需旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)向鎖夾施加的力將會(huì)發(fā)生減小，最終橫臂向氣門施加力時(shí)因鎖夾與氣門之間的靜摩擦力減小而發(fā)生相對(duì)位移。

此次故障的發(fā)生進(jìn)行了一下幾個(gè)階段：（1）氣門鎖夾與氣門發(fā)生相對(duì)位移；（2）橫臂與氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接觸，并對(duì)氣門彈簧施加軸向力；（3）氣門鎖夾因彈簧被壓縮失去鎖緊力而逃逸。

三、結(jié)論

經(jīng)以上分析，可以判斷GEVO16柴油機(jī)氣門鎖夾逃逸主要是因?yàn)闅忾T彈簧座安裝時(shí)，氣門座圈與彈簧沒有線性接觸，導(dǎo)致氣門彈簧受到的軸向力加大，從而使得氣門鎖夾受到較大的軸向沖擊，而柴油機(jī)工作時(shí)氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在激烈的頻率下工作，在高頻工作下氣門閥桿被氣門鎖夾啃傷。氣門鎖夾逃逸，橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)一角度。由于橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)一角度后導(dǎo)致挺桿滾輪與凸輪軸頂死使得凸輪及挺桿滾輪碾傷。如果后期在組裝工藝中增加檢測(cè)氣門彈簧與氣門彈簧座圈接觸面是否完全接觸便可避免造成以上重大故障。

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