徐衛(wèi)平 章金成

【摘 要】本文對(duì)HXn5-0046兩年檢機(jī)車(chē)自負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，發(fā)生柴油機(jī)L8缸氣門(mén)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(lèi)故障再次發(fā)生造成重大的質(zhì)量問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】氣門(mén)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(mén)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(mén)和排氣門(mén)，該機(jī)構(gòu)可以均勻的分配燃燒過(guò)程中的熱負(fù)荷、延長(zhǎng)氣門(mén)的使用壽命。該氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及其附件也可以通過(guò)氣門(mén)座圈與氣門(mén)和氣門(mén)彈簧配套，配合氣門(mén)桿身使氣門(mén)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(guò)搖臂、橫臂使氣門(mén)開(kāi)啟，而氣門(mén)彈簧保證了氣門(mén)的關(guān)閉。GEVO16柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在1050r/min時(shí)，氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最小工作轉(zhuǎn)速為4r/min，氣門(mén)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(chē)在機(jī)車(chē)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(mén)鎖夾逃逸，橫臂旋轉(zhuǎn)（如圖一），氣缸蓋罩被打破，排氣門(mén)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(mén)閥桿被啃傷，氣門(mén)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(mén)下端的氣門(mén)彈簧座圈接觸線不連續(xù)，氣門(mén)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(lái)看，在氣門(mén)被打開(kāi)的過(guò)程中，在搖臂的作用力下氣門(mén)閥桿頂部端面與橫臂是始終接觸的，此過(guò)程橫臂不可能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)氣門(mén)開(kāi)始關(guān)閉時(shí)，配氣凸輪不再向配氣機(jī)構(gòu)施加力，氣門(mén)彈簧被壓縮至最大位移量，此時(shí)氣門(mén)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(mén)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(mén)間隙過(guò)大引起的。

從故障氣門(mén)彈簧座圈及正常氣門(mén)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(mén)彈簧連續(xù)的受到軸向和側(cè)向載荷的作用。由于氣門(mén)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(mén)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(mén)施加力時(shí)因鎖夾與氣門(mén)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(mén)鎖夾與氣門(mén)發(fā)生相對(duì)位移；（2）橫臂與氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接觸，并對(duì)氣門(mén)彈簧施加軸向力；（3）氣門(mén)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(mén)鎖夾逃逸主要是因?yàn)闅忾T(mén)彈簧座安裝時(shí)，氣門(mén)座圈與彈簧沒(méi)有線性接觸，導(dǎo)致氣門(mén)彈簧受到的軸向力加大，從而使得氣門(mén)鎖夾受到較大的軸向沖擊，而柴油機(jī)工作時(shí)氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在激烈的頻率下工作，在高頻工作下氣門(mén)閥桿被氣門(mén)鎖夾啃傷。氣門(mén)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(mén)彈簧與氣門(mén)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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