气阀式配气机构的组成可分为气阀机构及传动机构。
一、气阀机构由气阀、气阀弹簧、气阀导管和气阀座等零件组成。
1.气阀
气阀用来控制进、排气道的开启和关闭,因此有进气阀及排气阀的区别。气阀由阀盘和阀杆两部分组成。阀盘具有锥面与阀座上的锥面密切配合,用以密封气缸。锥形支承面保证气阀落座时自动定心,并使阀盘上的热量更好的传到阀座上。
气阀杆为圆柱形,是气阀住复运动的导向部分,用以保持阀盘锥面与阀座面紧密配合,并将阀盘的部分热量传给导管。阀盘与阀杆采用大半径圆弧连接,以改善由阀盘到阀杆的导热,减少应力集中,提高阀的强度,并减少气体流通阻力。
气阀是在高温而冷却和润滑困难条件下工作的。排气阀温度高达900-ll00K,强化柴油机上高达1200K左右,进气阀温度亦可达600-700K,排气阀更受高温高速废气的冲刷和腐蚀。此外,阀盘与阀座间还受惯性力和气阀弹簧力的冲击作用。当气阀出现跳动或配气机构间隙大时,冲击负荷将显著增加。气阀受热膨胀可引起阀杆在导管内卡住。气阀盘翘曲可引起阀盘与阀座配合不严密。因此,对气阀的要求是在工作温度下能保持较高的机械性能,耐热和耐磨;气阀与座面配合的密封性好;外形合理,对气流阻力小。
进气阀一般采用普通合金铜、铬钢或镍钢制造,排气阀则采用耐热合金钢制造。为提高耐磨性,有的气阀在锥面密封带处堆焊有特种合金。
气阀盘的主要形状有:
a.平顶阀盘:形状简单,制造方便,受热面积小。
b.球形阀盘:重量轻,刚性好,较好的流线形,进气阻力小。
c.喇叭形阀盘:高度的刚性,良好的流线形,能改善气体排出汽缸时的流动性能,适合作排气阀盘。
气阀密封锥面的锥角一般作成30度到45度,气阀座的锥角比气阀的大0.5-1度,以保证接触更好,利于密封。研磨良好的密封锥面接触带宽约1-2mm。在气阀开度相同时,较小的密封锥角可使气流通过载面较大,因此进气阀采用30度锥角。但30度锥角的阀盘边缘变薄,刚度减弱,使密封带的密封性及导热性变差,因此排气阀采用45度锥角。
2.气阀导管
气阀导管的功用是保证气阀作往复直线运动,使阀与阀座正确配合,此外还将阀杆传来的热量传结冷却介质。
气阀导管在较高温度(520一570K)及润滑不良条件下工作的,导管和阀杆之间靠配气机构飞溅出来的机油润滑,因此容易磨损。
气阀导管通常用铸铁或耐热青铜制成,为带或不带支撑凸缘的圆柱形管,内外表面经加工后压入气缸盖中,再将内孔精铰。
3.气阀座
气阀座是气阀座合的支承面,和气阀锥面配合对气缸起密封作用,并对阀盘起散热作用。为了提高气阀座支承面的耐磨性,对排气阀通常采用嵌入的气阀座圈。铝合金气缸盖或强化内燃机的进气阀也配用嵌入的气阀座圈。座圈材料为耐热钢或合金铸铁或特种青铜。嵌入的气阀座和座孔表面均制成圆锥形或圆柱形,将座圈冲入或压入到座孔底面为止,然后扩口挤紧。压入到铝合金气缸盖的气阀座的配合表面常车出沟槽,当对气网孔扩口时,气缸盖上的金属便挤入沟内牢固结合。导热性差是嵌入气阀座的缺点,同时加工精度要求高,使成本增加,并且如果配合不好,工作中座圈易脱落造成事故。
4.气阀弹簧
气阀弹簧用于保证气阀对阀座的紧密配合,和在打开气阀的作用力停止后、以及在气缸内压力很低时都能保持气阀处于关闭状态。弹簧应具有足够的刚度,以防止在工作中因气阀、挺柱和顶杆等运动件的惯性力而产生彼此脱开的现象。
气阀弹簧用高碳锰钢、硅锰钢或镍铬钢丝以冷卷法制造,并经喷丸或喷沙表面处理,以提高其可靠性。