Vzmet vrat je majhno orodje, ki zagotavlja pravočasno namestitev in tesno prileganje ventila ter preprečuje, da bi ventil med tresljaji motorja skakal in poškodoval svoje tesnilo.
Vzmet ventila se nahaja med glavo valja in sedežem vzmeti na koncu stebla ventila. Funkcija vzmeti ventila je zagotoviti, da se ventil lahko tesno prilega sedežu ventila ali obroču sedeža ventila, ko je ventil zaprt, in premagati vztrajnostno silo, ki jo ustvari mehanizem ventila, ko je ventil odprt, tako da prenos deli so vedno pod nadzorom odmikača in se ne ločijo drug od drugega.
Vzmeti ventilov so pogosto izdelane iz visokokakovostne žice iz legiranega jekla in so podvržene toplotni obdelavi, da se izboljša njihova trdnost ob utrujanju. Da bi preprečili korozijo vzmeti, mora biti površina vzmeti pocinkana in fosfatirana. Oba konca vzmeti morata biti ravno brušena in pravokotna na os vzmeti, da preprečite nagibanje vzmeti med delovanjem.
Vzmeti ventilov so večinoma cilindrične spiralne vzmeti. Ko je delovna frekvenca vzmeti ventila enaka ali večkratnik njene naravne frekvence, bo vzmet ventila resonirala in verjetnost zloma se bo povečala. Da bi preprečili resonanco, lahko uporabite vzmeti s spremenljivim korakom in trenutno večina motorjev uporablja koncentrične dvojne vzmeti. Smer vrtenja notranje in zunanje vzmeti je nasprotna, togost zunanje vzmeti pa je večja od togosti notranje vzmeti. Dvojne vzmeti ne le preprečujejo resonanco, ampak tudi skrajšajo dolžino vzmeti. Poleg tega, ko se ena vzmet zlomi, lahko druga vzmet še naprej deluje in preprečuje, da bi ventil padel v valj.
Metoda oblikovanja
Zasnova vzmeti ventila je tako kot zasnova odmikača enako pomembna za delovanje sistema motorja. Funkcija vzmeti ventila vključuje preprečevanje, da bi ventil skočil s sedeža ventila pod tlačno obremenitvijo, kot tudi nadzor gibanja ventila, da se prepreči ločitev mehanizma ventila. Zasnova vzmeti ventila vpliva na napetost odmikača, trenje mehanizma ventila in tresenje vzmeti. Vzmet ventila motorja je običajno odprta vijačna tlačna vzmet z zaprtimi konci. Večina motorjev uporablja vzmeti s fiksno togostjo, čeprav nekateri uporabljajo vzmeti s spremenljivo togostjo. Pri dizelskih motorjih z nizkimi vrtilnimi frekvencami za izpolnjevanje zahtev običajno zadostuje uporaba enojne vzmetne zasnove, včasih pa je treba uporabiti tudi dvojno vzmetno zasnovo z dušilno vzmetjo ali notranjo vzmetjo, da se zmanjša resnost trepetanja vzmeti ventila. Oblikovanje vzmeti ventila je zelo zapletena naloga. Lahko služi kot primer za ponazoritev načel zasnove motornega sistema iz dveh ali treh razlogov. Prvič, metoda načrtovanja analitične vzmeti prikazuje povezavo med parametri komponent in parametri načrtovanja sistema. Drugič, metoda načrtovanja analitične vzmeti dokazuje, da lahko za isti problem načrtovanja obstajata dve različni metodi matematične konstrukcije: ena je, da jo obravnavamo kot deterministično rešitev, druga pa je, da jo rešimo kot problem optimizacije. Pri matematični konstrukciji optimizacijskih problemov sta tako funkcija cilja kot funkcija omejitve navedeni kot eksplicitni funkciji kot primera. Opozoriti je treba, da na drugih področjih načrtovanja sistemov motorja, kot so zmogljivost cikla, zasnova odmikačev in dinamika sklopa ventilov. Funkcije, ki se uporabljajo za optimizacijo konstrukcije, so običajno bolj zapletene implicitne funkcije. Tretjič, metoda načrtovanja analitične vzmeti zagotavlja primer uporabe grafičnega oblikovanja za izdelavo diagrama načrtovanja parametričnega pomika. Te tipične diagrame parametrov je mogoče uporabiti za reševanje večdimenzionalnih problemov načrtovanja, ki se pogosto pojavljajo pri načrtovanju sistema dizelskega motorja.
Pri načrtovanju vzmeti ventila znani vhodni podatki vključujejo naslednje: ① največji dvig ventila; ② Glede na dolžino namestitve vzmeti; ③ Zahtevana sila prednapetosti vzmeti; ④ Zahtevana togost vzmeti. Upoštevati je treba, da sta sila prednapetosti in togost vzmeti konstrukcijska parametra na ravni sistema motorja, ki morata izpolnjevati največjo dovoljeno silo vzmeti in napetost odmikača, preprečiti preskok izpušnega ventila in zagotoviti, da se sklop ventilov ne odleteti. Obstaja močna interakcija med zasnovo vzmeti ventila in zasnovo odmikača. Če je v zasnovi vzmeti težko najti rešitev, je potrebno te vhodne podatke spremeniti.
Pri zasnovi vzmeti ventila se kot izhodni podatki izračunajo naslednji parametri: ① Osnovni ali neodvisni parametri zasnove vzmeti (tj. povprečni premer vzmeti, premer žice navitja vzmeti, število delovnih navitij); ② Izvoženi konstrukcijski parametri (kot so prosta dolžina vzmeti, največja kompresijska dolžina, kompresijska dolžina, prosta reža med tuljavami, trdna reža med tuljavami pri največji kompresiji, lastna frekvenca in vrstni red nihanja vzmeti, največja obremenitev vzmeti, največja vzmet torzijska sila). Osnovni konstrukcijski parametri vzmeti določajo togost vzmeti.
Nekateri izhodni parametri so omejeni z omejitvami zasnove. Na primer, dolžina namestitve in povprečni premer vzmeti sta omejena s prostorom embalaže. Največja kompresija vzmeti in torzijska napetost vzmeti pri stisnjeni dolžini sta omejeni z življenjsko dobo ob utrujenosti, trdnostjo in največjo dovoljeno mejo napetosti vzmeti. Omejitveni pogoji za zaščito pred plapolanjem vzmeti so doseženi z nadzorom fizične zračnosti in lastne frekvence vzmeti. Vrstni red plapolanja vzmeti se nanaša na razmerje med lastno frekvenco vzmeti in delovno frekvenco motorja. Da zagotovite, da vzmet med delovanjem ne doživlja močnih tresljajev. Lastna frekvenca vzmeti ventila mora biti običajno vsaj 13-krat večja od delovne frekvence motorja, kar pomeni, da je vrstni red vibracij vzmeti pričakovan višji od 13. Analiza lastne frekvence vzmeti kaže, da če vzmet se zelo občutljivo odziva na enega od prevladujočih harmonikov profila odmikača, trend tresljajev je vsekakor prisoten. V tem primeru je treba spremeniti zasnovo odmikača ali vzmeti. Včasih je mogoče uporabiti spremenljivo togost ali vgnezdene vzmeti za spreminjanje frekvence vzmeti, da se ublažijo težave z vibracijami.
Oblikovanje vzmeti je večdimenzionalni problem parametrov, ki ga je mogoče obravnavati z grafičnim pristopom za preverjanje trendov občutljivosti parametrov. Namen optimizacije zasnove vzmeti ventila je čim bolj povečati lastno frekvenco vzmeti, da se zmanjšajo tresljaji vzmeti, ob tem pa se izpolnijo naslednje omejitve: ① zahtevana prednapetost vzmeti in togost vzmeti ventila v sistemu motorja; ② Največja dovoljena napetost vzmeti; ③ Ustrezna fizična razdalja za nadzor vibracij vzmeti
Koraki oblikovanja
Izračun vzmeti ventilov je zapleteno vprašanje načrtovanja sistema. Dobro oblikovana vzmet lahko zmanjša trenje in obrabo mehanizma ventila. Metoda analizne formule za načrtovanje vzmeti ventila, ki temelji na konstruiranju diagrama načrtovanja občutljivosti parametrov, je povzeta, kot sledi:
(1) 1. korak: z analizo vozne zmogljivosti vozila navzdol in zaviranja z motorjem določite projektno ciljno vzletno hitrost ventilskega sklopa, da določite zahtevano prednapetost vzmeti ventila in togost vzmeti;
(2) 2. korak: Vzpostavitev dinamičnega modela sklopa ventilov za natančno napovedovanje odmika in ovrednotenje vpliva tlaka rekompresije cilindra na odmik;
(3) 3. korak: Izvedite izračune premikanja parametrov za različne vrednosti prednapetosti vzmeti in togosti vzmeti, da sestavite diagram parametrov dinamike sklopa ventilov, da preučite njihov vpliv na tresenje sklopa ventilov. Treba je narisati krivulje sile potisne palice, pospeška ventilskega sklopa in pojemka vzmeti glede na kot ročične gredi na sliki, da prikažemo konstrukcijsko rezervo za odmik, tako da priročno in pametno izberete ciljne vrednosti prednapetosti vzmeti in vzmeti zahtevana togost v koraku 4;
(4) 4. korak: Na podlagi statičnega ravnovesja sil glave izpušnega ventila izračunajte zahtevano prednapetost vzmeti, da preprečite preskok izpušnega ventila. Izberite prednapetost vzmeti izpušnega ventila za motorje z in brez izpušnih zavor in uporabite diagram konstrukcijskih parametrov v koraku 3, da izberete ustrezno togost vzmeti;
(5) Korak 5: Izvedite izračun pomika parametrov na konstrukcijskih parametrih in uporabite metode grafičnega načrtovanja za izdelavo diagrama načrtovanja občutljivosti parametrov za načrt vzmeti. Izberite povprečni premer vzmeti, premer žice tuljave in število tuljav, pri tem pa upoštevajte konstrukcijske omejitve, kot so torzijska napetost vzmeti, lastna frekvenca in zračnost tuljave. Druga možnost je, da se za neposredno rešitev enačbe uporabijo metode analitične optimizacije.
Metoda lomljenja
Ker vzmet ventila med delovanjem nosi navor, je porazdelitev napetosti na njenem krožnem prerezu neenakomerna. Napetost postopoma narašča od izhodišča blizu središča do vsake točke na robu in površina doživi največjo obremenitev. Kar zadeva površinske točke, nosi notranja površina največjo obremenitev in je izpostavljena ravninski obremenitvi. Zato je, ko pride do napake na površini vzmeti ventila, mogoče ustvariti največjo koncentracijo napetosti na mestu napake, kar povzroči zgodnji zlom vzmeti.
Razlog za zlom
Razlog za zlom vzmeti ventila je poleg proizvodnih napak lahko tudi nepravilna uporaba, ki povzroči zgodnjo poškodbo. Pogosti razlogi so naslednji:
① Na površini vzmeti so luknjičaste in korozijske jamice. Nepravilno shranjevanje lahko povzroči korozijske jamice na površini vzmeti. Ko je vzmet izpostavljena visokemu navoru, lahko zlahka pride do koncentracije napetosti na korozijskih jamicah, kar na koncu povzroči zlom vzmeti zaradi utrujenosti.
Metoda preverjanja kakovosti novih ventilskih vzmeti: vpnite vzmet na primež in jo stisnite na najmanjšo dolžino, tako da med obroči ni čim večjega razmaka in držite 48 ur. Če so na površini vzmeti napake, se bo po tej stiskalni obdelavi zlomila. To je zato, ker je notranja napetost vzmeti močno koncentrirana v bližini napake, zaradi česar se vzmet zlomi.
Moč elastičnosti vzmeti ventila je mogoče določiti s primerjalno metodo. Posebna metoda je, da se staro vzmet ventila, ki se pregleduje, najprej zaporedno poveže z novo vzmetjo ventila in ju loči z jekleno podložko na sredini. Nato uporabite določen pritisk na vzmet ventila in opazujte stopnjo stiskanja nove in stare vzmeti. Če je elastičnost stare vzmeti nezadostna, jo je treba najprej pritisniti.
② Središčna črta vzmeti je poševna. Če obe končni ploskvi vzmeti ventila nista pravokotni na srednjico vzmeti, bo vzmet dolgo delovala pri visoki hitrosti, njen kovinski material pa je tudi nagnjen k zlomu zaradi utrujenosti. Metoda za preverjanje navpičnosti vzmeti ventila je, da vzmet najprej postavite navpično na ravno ploščo, s kvadratnim ravnilom naslonite na spodnji krog vzmeti, nato vzmet enkrat zavrtite in izmerite največjo razdaljo med zgornjim krogom vzmet in kvadratno ravnilo. Običajno je naklonska razdalja vzmeti ventila do navpične črte 1.0-1,5 mm. Če preseže to vrednost, ga je najbolje zamenjati z novim.
③ Premik vodila ventila ali ohlapni ležaji odmične gredi. Če se vodilo ventila med uporabo premakne, lahko pride do zloma vzmeti ventila zaradi upogibne napetosti, ko je stisnjena. Zrahljani ležaji odmične gredi lahko povzročijo resonanco vzmeti ventilov in povzročijo tudi njihov zlom.
④ Nepravilno delovanje ali namestitev. Med delovanjem dizelskega motorja, če se hitrost nenadoma pogosto spreminja, se pogostost stiskanja in raztezanja vzmeti ventila nenadoma poveča, kar vodi do zloma zaradi utrujenosti.
⑤ Vzmet ventila ni bila sestavljena, kot je potrebno. Pri sestavljanju ventilskih vzmeti imajo nekateri modeli posebne zahteve. Na primer, dizelski motor Isuzu 6BBl zahteva, da je modra stran vzmeti obrnjena proti ravni površini glave valja. V nasprotnem primeru je vzmet nagnjena k zlomu.
Upravljanje v izrednih razmerah
Če se med vožnjo ugotovi, da se je vzmet ventila dizelskega motorja zlomila, lahko zlomljeno vzmet najprej odstranite, nato pa ponovno namestite delovne površine na obeh koncih vzmeti za začasno uporabo. Če se vzmet zlomi na več delov, lahko odstranite nastavitvene vijake sesalnih in izpušnih ventilov valja, da ostanejo ventili zaprti. Nato je mogoče odstraniti visokotlačno cev za olje črpalke za vbrizgavanje goriva, ki vodi do cilindra, da prepreči vbrizgavanje goriva v valj, kar avtomobilu omogoči nadaljevanje vožnje do cilja.
Inšpekcijski koraki
(1) Preverite prosto dolžino vzmeti ventila. Izmerite prosto dolžino vzmeti ventila s čeljustjo in njena vrednost mora ustrezati standardni vrednosti. Če ne ustreza zahtevam, ga je treba zamenjati.
(2) Preverite navpičnost vzmeti ventila. S kvadratnim ravnilom in ravno ploščo preverite navpičnost vzmeti ventila. Njegova vrednost mora ustrezati standardni vrednosti, sicer ga je treba zamenjati.
(3) Preverite prednapetost vzmeti ventila. Uporabite merilnik sile, da zaznate silo prednapetosti vzmeti ventila, njena vrednost pa mora ustrezati standardu. Če je sila prednapetosti nižja od standardne vrednosti, je treba zamenjati vzmet ventila.
(4) Da preprečite poškodbe, je treba vzmet pogosto stiskati.
