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TRW气门手册1991年版翻译:卢朋正TRW发动机配件TRW手册1991年第七版附气门设计标准前言我们的手册上次出版于1983年。从那时起由于多气门技术的迅猛推广,以及发动机减少有害物质材料的应用,气门及气门驱动件发生了很大变化。伴随着应力提高的同时,气门将变得更小和更轻。这就要求采用相应的措施,以使对功能及可靠性的要求能得到满足。通过这个手册的第七版,我们打算向我们的顾客展示及解释我们TRW—Thompson集团的气门制造工艺水平。里面的解释与推荐来自于我们的经验,(是)基于实验了的有保证的解决方案。尽管如此,此手册只能作为一个简要的线索,因为气门驱动的要求非常复杂并且随发动机不同变化很大。必须准确地按照每一具体的应用来选择确定新技术新发展,它需要依据产品FMEA、疲劳强度试验、台架试验等方式进行详细深入的试验。TRWThompson此外还提供对用户某一具体问题的咨询服务,以期对问题的及时解决有所帮助。由此手册的内容不能导出产品责任。因此,在每一情况下起决定作用的是产品图纸及供货质量要求。几年来TRWThompson负责所有的TRW欧洲发动机部件厂。在德国有三家,英国二家,法国一家及在泰国一生产点。这本合集高度适于顾客,使统一的原理法则在产品说明及质量上的应用成为可能。TRWThompsonD—3013Barsighausen1目录1.气门1.1功能和名词解释1.2气门类型和加工方式1.2.1气门类型1.2.2单金属气门1.2.3双金属气门—包括材料搭配表11.2.4中空气门1.3形状及类型1.3.1气门头部——不加工——盘部加工——圆弧部加工——全加工气门头部1.3.2气门座(圆锥面——译者)——锥面堆焊——锥面淬火1.3.3气门杆部——圆锥形伐杆——锁夹槽——锁夹槽形状——杆端部——淬火——杆端焊片1.4中空气门1.4.1概论1.4.2中空气门一览——孔对杆式——杆对杆式——空头气门——设计准则——材料搭配表21.4.3中空气门报废处理1.4.4中空气门安全处理1.5气门材料1.5.1要求——铁氧体—马氏体气阀钢——奥氏体气阀钢——高镍气阀钢——标准材料表31.5.2气门特种材料——气阀钢的粉末冶金生产1.5.3气阀钢的热处理——固溶——时效硬化1.5.4气门锥面堆焊——堆焊的目的——堆焊方式——堆焊材料表41.5.5表面改善——杆部镀硬铬——镀铬措施——抛光磨削——尺寸镀铬的标准值——强力镀铬——氮化处理——液体渗氮——等离子氮化1.6一般设计规则1.6.1气门头部——理论气门座面2——盘部总高——盘边高度——锥面角/差角——锥面宽度——底窝——颈部角——圆弧与杆部的过渡1.6.2伐杆——安装长度——台阶边缘——摩擦焊焊口位置——镀铬——盘部—杆径比例表6——锥形杆1.6.3气门导管——气门导管间隙概略值表7——导管长度——导管与伐座间错位1.6.4气门杆端部——锁夹槽——杆端部倒角1.6.5气门标志——标志的目的——标志种类——字体高度、距离表8——标志代码表91.6.6尺寸公差——标准尺寸公差——特殊尺寸公差1.6.7表面质量1.7特殊气门类型1.7.1要求1.7.2用于高转速下的轻量气门——空杆气门——空头气门——钛气门1.7.3大功率发动机用气门设计——气门固定,锁夹槽形式——气门杆部——杆部收缩——气门头部——气门头部槽底——从头部向杆部的过渡1.7.4排气控制气门——增压压力控制伐——排气反馈伐1.8气门温度测量1.8.1温度测量气门——概论——温度测量气门在发动机中的应用——试验——评价1.8.2借助于温度元件的气门温度测量2.气门锁夹2.1任务与功能2.2夹紧型连接2.2.1型式2.2.2硬化要求2.2.3耐压穿力对比2.2.4夹紧型锁夹2.3非夹紧型连接2.4重要气门锁夹特性对照表102.5重要功能尺寸32.5.1测量规定2.5.2夹紧型连接KK、LK、RK、SK的功能检测——非受力状态下的检测——应力状态下的检测2.5.3非夹紧型连接MK的功能检测2.6加工方式2.7气门杆部及气门弹簧盘推荐设计2.7.1气门杆部2.7.2气门弹簧盘3.气门旋转装置3.1任务3.2结构型式3.3选用及安装推荐3.4作用方式(原理)3.4.1ROTOCAP3.4.2ROTOMAT3.5质量检测3.6安装—运行—维护3.7计算气门旋转机构问卷4.附录附录1:空心气门和实心气门的温度测量比较图1和图2附录2:重量比较空心/实心附录3:气门弹簧盘,公差,耐荷实验5.气门设计标准(VKR)VKR58.053页1:全加工气门尺寸公差VKR58.053页2:头部部分加工尺寸公差VKR58.054特殊尺寸公差VKR57.200盘部底窝形式VKR57.225杆端部倒角VKR57.990镀铬层长度VKR57.405中空气门伐杆钻孔分类VKR58.081形状及位置公差VKR58.062轮廓平均算术偏差RaVKR58.063平均粗糙深度RzVKR58.065粗糙度值RVKR92.400质量条件VKR92.401表面裂纹检测VKR57.805标准强度及硬度VKR93.100强度检测VKR50.150硬度比较HV、HB、HRVKR57.180表1热处理部分硬度深度VKR57.180表2硬度图VKR57.186锁夹槽及杆端部淬火:MK杆端VKR57.187锁夹槽及杆端部淬火:SK、KK、RK杆端VKR57.190锥面感应淬火1.气门8压方式中,圆柱形的毛坯其直径为加工完毕后的气图11.1功能及名称杆端倒角杆端面,淬火进气门及排气门是发动机的精密零件,用于封锁气流通道,控制内燃机的气体交换,它应当使气缸的工作空间对外密封。锁槽淬火缩径杆端杆径φ磨削长度安装长度热负荷不是很高的进气门被新鲜空气反复冲刷得到冷却,而排气门在排气冲程中遭受高的热负荷以及化学腐蚀。因此,两种气门将依据各自的功能用不同的材料来制造。总长焊口(双金属气门)缩径边缘此种重要的发动机零件,承受着交变的负荷,在设计中要求特别细心。气门上最重要部分的名称在图1上标出。1.2气门种类及生产方法1.2.1气门种类气门基本上分为三种类型:——单金属气门——双金属气门——中空气门1.2.2单金属气门单金属气门既可通过热挤压方式也可通过锻压方式生产。在热挤门盘部的2/3,其长度对应于将要被加工的毛坯的体积。在锻压方式中,毛坯先被磨削,其直径略大于气门杆径,在其一端加热并顶锻而形成“梨形”,然后在锻模中冲压成气门头部的形状。气门各部位的名称图2热挤压锻压颈部理论锥面直径φ锥面堆焊颈部角锥角缩颈盘边高锥面高盘总高底窝盘端面内锥面直径盘径1.2.3双金属气门双金属气门使杆部和头部各自的最佳材料的理想组合成为可能。热成型的大头部分同样可以按照前述方式制造,通过摩擦焊和杆部连接。其优选材料搭配如下:表1大头杆部材料标记ARARIS材料号码(按DINI7007,表2)缩写按DINI70061.4871X53CrMnNi2191.4882X50CrMnNiNbN2191.4785X60CrMnMoVNbN21102.4952NiCr20TiAl1.4718X45CrSi93双金属气门头部焊缝杆部图3从实用的角度出发,焊口在大头上的位置应处于气门安装完毕时在气门导管中的一半行程的深度,也就是刮油边上大约6mm,并且要注意,气门大头的圆柱部分的长度由于加工技术的原因至少应为杆部直径的一倍半。见1.6.2章。在焊接部位其静拉伸强度大约为较弱者的90%。由于另外的统计性散差(波动—译者)的原因,焊接的拉伸强度可为≥700N/mm2。双金属气门当然也可在其锥面进行堆焊。根据经验,在杆部磨削的砂轮片的磨损在奥氏体部分要高。通过对砂轮相应的调整可使此缺陷得到进一步的补偿,尽管如此必须允许杆部直径存在一定的散差。因为此时仅涉及到很少几个um,所以对气门在导管中的功能动作没有损害。在镀铬气门中镀铬层覆盖此区域。91.2.4中空气门10中空气门有两个基本的应用目的:——降低温度——减轻重量中空气门首先用于排气门,其时高温需要很快降低。钠在气门杆部空腔中自由运动,用于热传输(图4)。气门头部热量的一部分通过钠传送到气门导管,并从那里散给冷却循环系统(见1.4章详细的描述)出于减轻重量的目的中空气门既在进气也在排气方面得到应用。1.3形状与类型1.3.1气门头部人们区分并应用:——不加工头部(图5)(机动车汽油机排气门标准型式)——盘端面加工(图6)这里涉及到堆焊气门的标准型式,这种气门应用在活塞与气门间空间很小并且间隙被严格保持时。——颈部加工(图7)为保证获得尽可能大的安全性,防止气门在头部折断,我们的标准作法,就是对大负荷发动机的气门颈部进行加工。其目的是,对有时产生的锻造缺陷以及由于热处理而不可避免地产生的氮——珠光体外边进行切去处理。对杆径小于6mm的气门出于强度的考虑其颈部全部加工。—颈部加工图7盘端面加工图6盘端面和颈部不加工图5中空气门图411——全加工头部用于高负荷气门(图8)图10座面感应淬火座面堆焊图9全加工气门头部图81.3.2气门锥面——锥面堆焊排气门座面承受着强烈的热负荷及腐蚀。因此一般地用特殊合金对其进行堆焊(图9)。(见1.5.4章之锥面堆焊段,以及表4堆焊材料)——锥面淬火通过感应淬火(图10)可使由马氏体钢制造的气门的锥面磨损得到减少。为使锥面感应淬火的硬度降低在可接受的范围内,应注意气门温度不能超过550℃至600℃(见气门设计规则VKR57.190)。1.3.3气门杆部气门杆部锁夹槽型式图12图11气门杆部的表面性质应该得到高度重视。依据在气缸盖上的摩擦实际情况,有必要对杆部表面给予改善。可以对表面进行镀铬或渗氮。详情见1.5.5章。——圆锥形伐杆和标准作法不同,某些特殊用途情况下杆部也可加工成锥形。见:气门导管1.6.3章中空气门1.4章一般设计标准1.6章——锁夹槽人们使用气门弹簧使气门在开启重新关闭并密封地压紧在气门座圈上,此压力弹簧需要两只支座,其中一只是气缸盖,另一只是气门弹簧盘。此盘通过气门锁夹和气门相联,每个气门锁夹对应着一个杆部上的锁夹槽。人们区分并应用:KK—、LK—、RK—和SK—锁夹槽见图11MK—锁夹槽见图12对单槽的气门杆端部通常情况下在锁夹范围内进行感应淬火。对多槽气门—多槽的目的是支持气门的自由转动——这种硬化是必不可少的。在多槽上起作用的是通过气门运动而在槽底上产生的力。为了增强这危险区域的结构强度,在杆径≤7mm时,TRWThompson公司在某些特定情况下采用滚轧的方法对槽底部进行强化。此法能使疲劳强度升高约30%,其强度保持在不开槽伐杆的水平。图13透淬杆端及锁夹槽淬火表面淬火透淬图13相应的TRW标准为VKR57.186、VKR57.187以及VKR57.180。——杆端部气门杆端部承受着操纵元件的高应力负荷,它不允许很快磨损并能提供足够的抗冲击能力。因此要求在材料允可的条件上对其进行淬火。可以是表面感应淬火,也可以是透淬,透淬方式在TRWThompson公司在杆径≤6mm时应用,见图13。12杆端部及其上的小焊片允许荧光探伤图14另外一个可能性就是在杆端焊上一个由可淬火材料1.4718制成的小焊片,图14。由于在边缘处的焊接飞边不尽相同,故在荧光检测中允许作一标志。在非常高的负荷下,可以应用高速钢S6—5—2=1.3343,不过此钢难以加工。TRWThompson新近也生产在某种特定情况下的双金属气门,其被对焊的杆部由前述的高速钢制成,不过这里提示其加工过程是复杂的。13141.4中空气门1.4.1概论中空气门是一个特殊的类型。从广泛的观点来看,它即可用于进气也可用于排气方面。——用于主要在颈部的降温——用于颈部和盘部的降温(见附录页1)——用于减轻重量人们将内腔中充入约60%体积的金属钠,用于中空气门的降温目的。钠在97.5℃下熔化,其比重为0.97g/cm3,液钠随着发动机转动作相应的窜动,将热量从气门头部传输着气门杆部。通过气门导管传出去的热量越多,在关键部位的温降越大。也就是说,长的并且冷却良好的具有尽可能小的运动间隙的气门导
本文标题:TRW气门手册
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