Durelių spyruoklė yra nedidelis įrankis, užtikrinantis savalaikį vožtuvo įsikišimą ir sandarų prigludimą, neleidžiant vožtuvui šokinėti ir nepažeisti jo sandarinimo variklio vibracijos metu.
Vožtuvo spyruoklė yra tarp cilindro galvutės ir spyruoklės lizdo vožtuvo koto gale. Vožtuvo spyruoklės funkcija yra užtikrinti, kad vožtuvas tvirtai priglustų prie vožtuvo lizdo arba vožtuvo lizdo žiedo, kai vožtuvas uždarytas, ir įveikti inercinę jėgą, kurią sukuria vožtuvo mechanizmas atidarius vožtuvą, kad transmisija dalys visada valdomos kumšteliu ir neatsiskiria viena nuo kitos.
Vožtuvų spyruoklės dažnai gaminamos iš aukštos kokybės legiruotojo plieno vielos ir yra termiškai apdorojamos, siekiant pagerinti jų atsparumą nuovargiui. Norint išvengti spyruoklinės korozijos, spyruoklės paviršius turi būti cinkuotas ir fosfatuotas. Abu spyruoklės galai turi būti nušlifuoti lygiai ir statmenai spyruoklės ašiai, kad spyruoklė darbo metu nepasvirtų.
Vožtuvų spyruoklės dažniausiai yra cilindrinės spiralinės spyruoklės. Kai vožtuvo spyruoklės darbinis dažnis yra lygus natūraliam dažniui arba jo kartotinis, vožtuvo spyruoklė sukels rezonansą ir padidės lūžimo tikimybė. Siekiant išvengti rezonanso, gali būti naudojamos kintamo žingsnio spyruoklės, o šiuo metu dauguma variklių naudoja koncentrines dvigubas spyruokles. Vidinės ir išorinės spyruoklių sukimosi kryptis yra priešinga, o išorinės spyruoklės standumas yra didesnis nei vidinės. Dvigubos spyruoklės ne tik apsaugo nuo rezonanso, bet ir sutrumpina spyruoklės ilgį. Be to, nutrūkus vienai spyruoklei, kita spyruoklė gali veikti toliau, neleisdama vožtuvui įkristi į cilindrą.
Projektavimo metodas
Vožtuvo spyruoklių konstrukcija, kaip ir kumštelio konstrukcija, turi vienodą reikšmę variklio sistemos veikimui. Vožtuvo spyruoklės funkcija apima neleidimą vožtuvui nušokti nuo vožtuvo lizdo esant slėgio apkrovai, taip pat vožtuvo judėjimo valdymą, kad būtų išvengta vožtuvo mechanizmo atsiskyrimo. Vožtuvo spyruoklių konstrukcija turi įtakos kumštelio įtempimui, vožtuvo mechanizmo trinčiai ir spyruoklės vibracijai. Variklio vožtuvo spyruoklė dažniausiai yra atviros ritės suspaudimo spyruoklė uždarais galais. Dauguma variklių naudoja fiksuoto standumo spyruokles, nors kai kurie naudoja kintamo standumo spyruokles. Mažo greičio dyzeliniams varikliams paprastai pakanka vienos spyruoklės konstrukcijos, kad būtų patenkinti reikalavimai, tačiau kartais taip pat reikia naudoti dvigubą spyruoklinę konstrukciją su slopinančia spyruokle arba vidine spyruokle, kad būtų sumažintas vožtuvo spyruoklių virpėjimas. Vožtuvo spyruoklių projektavimas yra labai sudėtinga užduotis. Tai gali būti pavyzdys, iliustruojantis variklio sistemos projektavimo principus dėl dviejų ar trijų priežasčių. Pirma, analitinės spyruoklės projektavimo metodas parodo ryšį tarp komponentų parametrų ir sistemos projektavimo parametrų. Antra, analitinis spyruoklinio projektavimo metodas parodo, kad tai pačiai projektavimo problemai gali būti du skirtingi matematiniai konstravimo metodai: vienas – traktuoti jį kaip deterministinį sprendimą, o kitas – išspręsti kaip optimizavimo problemą. Matematinėje optimizavimo problemų konstrukcijoje ir tikslo funkcija, ir apribojimo funkcija yra išvardytos kaip aiškios funkcijos kaip pavyzdžiai. Reikėtų pažymėti, kad kitose variklio sistemos projektavimo srityse, tokiose kaip ciklo veikimas, kumštelio konstrukcija ir vožtuvų eigos dinamika. Konstrukcijos optimizavimui naudojamos funkcijos paprastai yra sudėtingesnės numanomos funkcijos. Trečia, analitinės spyruoklės projektavimo metodas pateikia grafinio dizaino panaudojimo pavyzdį kuriant parametrinio braukimo dizaino diagramą. Šios tipinės parametrų diagramos gali būti naudojamos sprendžiant daugiamates projektavimo problemas, su kuriomis dažniausiai susiduriama projektuojant dyzelinių variklių sistemas.
Vožtuvo spyruoklės konstrukcijoje žinomi įvesties duomenys apima: ① didžiausią vožtuvo pakėlimą; ② Nurodytas spyruoklės montavimo ilgis; ③ Reikiama spyruoklės išankstinio įtempimo jėga; ④ Reikalingas spyruoklės standumas. Pažymėtina, kad spyruoklės išankstinės apkrovos jėga ir standumas yra projektiniai parametrai variklio sistemos lygyje, kurie turi atitikti didžiausią leistiną spyruoklės jėgą ir kumštelio įtempį, neleisti išmetimo vožtuvui šokinėti ir užtikrinti, kad vožtuvo eiga netrūktų. nuskristi. Tarp vožtuvo spyruoklių konstrukcijos ir kumštelio konstrukcijos yra stipri sąveika. Jei sunku rasti sprendimą spyruokliniame projekte, šiuos įvesties duomenis būtina modifikuoti.
Vožtuvo spyruoklių konstrukcijoje kaip išėjimo duomenys apskaičiuojami šie parametrai: ① Pagrindiniai arba nepriklausomi spyruoklių projektiniai parametrai (ty vidutinis spyruoklės skersmuo, spyruoklės ritės vielos skersmuo, darbinių ritių skaičius); ② Eksportuoti projektiniai parametrai (pvz., laisvas spyruoklės ilgis, didžiausias suspaudimo ilgis, suspaudimo ilgis, laisvas tarpas tarp ritių, vientisas tarpas tarp ritių esant didžiausiam suspaudimui, natūralus dažnis ir spyruoklės virpėjimo tvarka, didžiausia spyruoklės apkrova, didžiausia spyruoklė sukimo jėga). Pagrindiniai spyruoklės konstrukcijos parametrai lemia spyruoklės standumą.
Kai kuriuos išvesties parametrus riboja dizaino apribojimai. Pavyzdžiui, montavimo ilgį ir vidutinį spyruoklės skersmenį riboja pakuotės erdvė. Didžiausią spyruoklės suspaudimą ir spyruoklės sukimo įtempį sutankinto ilgio riboja spyruoklės nuovargio trukmė, stiprumas ir didžiausia leistina įtempių riba. Apsaugai nuo spyruoklės virpėjimo suvaržymo sąlygos pasiekiamos kontroliuojant fizinį tarpą ir natūralų spyruoklės dažnį. Spyruoklės virpėjimo tvarka nurodo natūralaus spyruoklės dažnio ir variklio veikimo dažnio santykį. Užtikrinti, kad spyruoklė darbo metu nepatirtų stiprios vibracijos. Natūralus vožtuvo spyruoklės dažnis paprastai turi būti bent 13 kartų didesnis už variklio veikimo dažnį, o tai reiškia, kad spyruoklės vibracijos eilė turėtų būti didesnė nei 13. Spyruoklės natūralaus dažnio analizė rodo, kad jei spyruoklė labai jautriai reaguoja į vieną iš dominuojančių kumštelio profilio harmonikų, vibracijos tendencija tikrai yra. Tokiu atveju būtina pakeisti kumštelio arba spyruoklės konstrukciją. Kartais spyruoklės dažniui pakeisti gali būti naudojamos kintamo standumo arba įdėtos spyruoklės, kad būtų sumažintos vibracijos problemos.
Spyruoklinis dizainas yra daugiamatė parametrų problema, kurią galima išspręsti naudojant grafinį metodą, kad būtų galima patikrinti parametrų jautrumo tendencijas. Vožtuvo spyruoklių konstrukcijos optimizavimo tikslas – maksimaliai padidinti natūralų spyruoklės dažnį, kad būtų sumažinta spyruoklės vibracija, kartu laikantis šių apribojimų: ① reikalingas spyruoklės išankstinis įtempimas ir vožtuvo spyruoklės standumas variklio sistemoje; ② Didžiausias leistinas spyruoklės įtempis; ③ Tinkamas fizinis atstumas spyruoklės vibracijai valdyti
Dizaino žingsniai
Vožtuvų spyruoklių skaičiavimas yra sudėtingas sistemos projektavimo klausimas. Gerai suprojektuota spyruoklė gali sumažinti vožtuvo mechanizmo trintį ir susidėvėjimą. Vožtuvo spyruoklių konstrukcijos analizės formulės metodas, pagrįstas parametrų jautrumo projektinės diagramos sudarymu, apibendrinamas taip:
(1) 1 veiksmas: analizuodami transporto priemonės važiavimo nuokalnėje charakteristikas ir stabdymą varikliu, nustatykite projektinį vožtuvo mechanizmo kilimo greičio tikslą, kad būtų galima nustatyti reikiamą vožtuvo spyruoklės išankstinį įtempimą ir spyruoklės standumą;
(2) 2 veiksmas. Sukurkite dinaminį vožtuvo eigos modelį, kad būtų galima tiksliai numatyti nubėgimą ir įvertinti cilindro pakartotinio suspaudimo slėgio poveikį pabėgimui;
(3) 3 veiksmas. Atlikite skirtingų spyruoklės išankstinio įtempimo ir spyruoklės standumo verčių parametrų slinkties skaičiavimus, kad sudarytumėte vožtuvo eilės dinamikos parametrų diagramą, kad ištirtumėte jų poveikį vožtuvo eilės vibracijai. Būtina nubrėžti stūmoklio jėgos, vožtuvo mechanizmo pagreičio ir spyruoklės lėtėjimo kreives, palyginti su alkūninio veleno kampu paveikslėlyje, kad būtų parodyta projektinė nubėgimo riba, kad būtų patogiai ir išmintingai parinktos tikslinės spyruoklės išankstinio įtempimo ir spyruoklės vertės. 4 žingsnyje reikalingas standumas;
(4) 4 veiksmas: remdamiesi išmetimo vožtuvo galvutės statinės jėgos balansu, apskaičiuokite reikiamą spyruoklės išankstinį įtempimą, kad išmetimo vožtuvas nešokinėtų. Pasirinkite išmetimo vožtuvo spyruoklės išankstinį įtempimą varikliams su išmetimo stabdžiais ir be jų ir naudokite projektavimo parametrų diagramą 3 veiksme, kad pasirinktumėte atitinkamą spyruoklės standumą;
(5) 5 veiksmas: atlikite projektinių parametrų parametrų nuskaitymo skaičiavimą ir naudokite grafinius projektavimo metodus, kad sukurtumėte spyruoklės konstrukcijos parametrų jautrumo projektavimo diagramą. Pasirinkite vidutinį spyruoklės skersmenį, ritės laido skersmenį ir ritių skaičių, tuo pačiu patenkindami konstrukcinius apribojimus, tokius kaip spyruoklės sukimo įtempis, natūralus dažnis ir ritės tarpas. Arba, norint tiesiogiai išspręsti lygtį, gali būti naudojami analitiniai optimizavimo metodai.
Sulaužymo būdas
Kadangi veikimo metu vožtuvo spyruoklė turi sukimo momentą, įtempių pasiskirstymas jos apskritame skerspjūvyje yra netolygus. Įtempimas palaipsniui didėja nuo pradžios šalia centro iki kiekvieno krašto taško, o paviršius patiria didžiausią įtampą. Kalbant apie paviršiaus taškus, vidinis paviršius patiria didžiausią įtempį ir yra veikiamas plokštumos. Todėl atsiradus vožtuvo spyruoklės paviršiaus defektui, galima sukurti didžiausią įtempių koncentraciją defekto vietoje, o tai lemia ankstyvą spyruoklės lūžimą.
Sugedimo priežastis
Vožtuvo spyruoklės lūžimo priežastis, be gamybos defektų, netinkamas naudojimas taip pat gali sukelti ankstyvą žalą. Dažniausios priežastys yra šios:
① Spyruoklės paviršiuje yra duobių ir korozijos duobių. Netinkamas laikymas gali sukelti korozijos duobes spyruoklės paviršiuje. Kai spyruoklė yra veikiama dideliu sukimo momentu, korozijos duobėse gali lengvai susikaupti įtempiai, o tai galiausiai lemia spyruoklės nuovargio lūžį.
Naujų vožtuvų spyruoklių kokybės tikrinimo būdas: užfiksuokite spyruoklę ant spaustuko ir suspauskite iki minimalaus ilgio, kad tarp žiedų neliktų kuo didesnio tarpo ir palaikykite 48 val. Jei spyruoklės paviršiuje yra defektų, po šio suspaudimo apdorojimo ji sulūžs. Taip yra todėl, kad vidinis spyruoklės įtempis yra labai sutelktas šalia defekto, todėl spyruoklė nutrūksta.
Vožtuvo spyruoklės elastingumo stiprumą galima nustatyti palyginimo metodu. Konkretus būdas yra pirmiausia sujungti seną tikrinamą vožtuvo spyruoklę nuosekliai su nauja vožtuvo spyruokle ir atskirti jas plienine poveržle viduryje. Tada paspauskite vožtuvo spyruoklę ir stebėkite naujų ir senų spyruoklių suspaudimo laipsnį. Jei senos spyruoklės elastingumas yra nepakankamas, pirmiausia ją reikia nuspausti.
② Spyruoklės vidurio linija yra iškreipta. Jei abu vožtuvo spyruoklės galiniai paviršiai nėra statmeni spyruoklės vidurinei linijai, spyruoklė ilgai veiks dideliu greičiu, o jos metalinė medžiaga taip pat gali lūžti dėl nuovargio. Vožtuvo spyruoklių vertikalumo tikrinimo metodas yra toks: pirmiausia spyruoklę pastatykite vertikaliai ant plokščios plokštės, naudokite kvadratinę liniuotę, kad atsiremtų į apatinį spyruoklės apskritimą, tada vieną kartą pasukite spyruoklę ir išmatuokite didžiausią atstumą tarp viršutinio apskritimo. spyruoklė ir kvadratinė liniuote. Paprastai vožtuvo spyruoklės pasvirimo atstumas iki vertikalios linijos yra 1.0-1,5 mm. Jei jis viršija šią vertę, geriausia jį pakeisti nauju.
③ Vožtuvo kreiptuvo judėjimas arba atsilaisvinę skirstomojo veleno guoliai. Jei vožtuvo kreiptuvas juda naudojimo metu, vožtuvo spyruoklė gali lūžti dėl lenkimo įtempio, kai suspaudžiamas. Atsilaisvinę skirstomojo veleno guoliai gali sukelti vožtuvų spyruoklių rezonansą ir taip pat sukelti jų lūžimą.
④ Netinkamas veikimas arba montavimas. Dirbant dyzeliniam varikliui, jei greitis staigiai keičiasi dažnai, staiga padidės vožtuvo spyruoklės suspaudimo ir išplėtimo dažnis, o tai sukelia nuovargio lūžį.
⑤ Vožtuvo spyruoklė nebuvo surinkta taip, kaip reikalaujama. Surinkdami vožtuvų spyruokles, kai kuriems modeliams taikomi specialūs reikalavimai. Pavyzdžiui, Isuzu 6BBl dyzeliniam varikliui mėlyna spyruoklės pusė turi būti nukreipta į plokščią cilindro galvutės paviršių. Priešingu atveju spyruoklė gali lūžti.
Avarinių situacijų valdymas
Nustačius, kad važiuojant lūžta dyzelinio variklio vožtuvo spyruoklė, pirmiausia galima nuimti lūžusią spyruoklę, o tada vėl sumontuoti darbinius paviršius abiejuose spyruoklės galuose laikinai naudoti. Jei spyruoklė sulūžta į kelias dalis, cilindro įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų reguliavimo varžtus galima nuimti, kad vožtuvai liktų uždaryti. Tada galima nuimti kuro įpurškimo siurblio aukšto slėgio alyvos vamzdį, vedantį į cilindrą, kad jis neįpuršktų degalų į cilindrą ir automobilis galėtų toliau važiuoti į tikslą.
Patikrinimo žingsniai
(1) Patikrinkite laisvą vožtuvo spyruoklės ilgį. Išmatuokite laisvą vožtuvo spyruoklės ilgį su apkaba, o jo vertė turi atitikti standartinę vertę. Jei jis neatitinka reikalavimų, jį reikia pakeisti.
(2) Patikrinkite vožtuvo spyruoklės vertikalumą. Norėdami patikrinti vožtuvo spyruoklės vertikalumą, naudokite kvadratinę liniuotę ir plokščią plokštę. Jo vertė turi atitikti standartinę vertę, kitaip ją reikia pakeisti.
(3) Patikrinkite vožtuvo spyruoklės išankstinę apkrovą. Naudokite jėgos matuoklį, kad nustatytumėte vožtuvo spyruoklės išankstinės apkrovos jėgą, o jos vertė turi atitikti standartą. Jei išankstinės apkrovos jėga yra mažesnė už standartinę vertę, vožtuvo spyruoklę reikia pakeisti.
(4) Siekiant išvengti žalos, spyruoklę reikia dažnai suspausti.
