气门的设计要求.docVIP

气 门 的 设 计 要 求 1、气门的工作条件? 在汽油机中，进气门温度为300～500℃，排气门温度为600～800℃，甚至更高，尤其排气门刚刚开启时，气缸内压力较高，气门开度还小，高温燃烧气体以很高的速度（可达600m/s）经气门座和气门缝隙排出，使气门强烈地受热和腐蚀。? 看到，排气门头顶面中心处、背面与杆部相交处的温度最高，后者是由于高速排气的的冲刷造成的。气门所受热量中大约有76％是经气门座散走的，其余24％是经气门杆部和导管传走的。从气门冷却角度来说，必须保持气门与气门座的锥面间接触良好并保持密封，否则，锥面就会由散热通道变成受热表面了。? 气门以很高的频率开启和关闭时，气门杆和气门导管之间有摩擦。气门在工作时要承受落座冲击载荷及燃气压力给予的静负荷，这种静负荷一般约为0.5MPa，冲击负荷一般约为1.2MPa。? 2、气门的设计要求? 对气门的设计要求有以下几点：? 2.1、气门的工作温度是确定气门材料的主要依据，在气门工作温度范围内，材料应具有足够的强度、韧性和表面硬度。? 2.2、要求结构简单，加工方便，颈部形状恰当，以减小气体的流动阻力，增加进气充量。在保证足够强度、刚度和耐磨性的前提下，气门要轻。? 2.3、尽可能降低热负荷。气门的设计与气缸盖的设计要密切配合，气门座周围必须加强冷却，温度尽量均匀，如果结构允许，应尽量增加导管长度，适当减小气门升程与导管的配合间隙，以降低气门温度。? 2.4、气门是配气机构以凸轮开始的整个运动链中的末端零件，气门的设计必须从整个配气结构来考虑，避免气门落座时承受过大冲击和振动，因为这些机械负荷是造成气门及气门座磨损的原因之一。? 3、气门的结构和设计? 气门属配气机构的关键基础件,如上?所示其主要结包括盘外圆、盘锥面、盘部厚度、颈部、杆部及锁夹槽等部分。? 3.1、盘外圆D? 为了获得最佳容积效率,气门头部直径通常是越大越好,但因受燃烧室间的限制,进气门直径为气缸直径的42～48?%。即td=(0.42～0.48)D.? 一般来说,考虑到吸气作用,进气门直径要比排气门大15～20?%，以改善充气效率，即：td=（0.8～0.85）td 通常允许气门头部外圆伸出已精加工的气门座之外约0.?5～1.?0mm?,气门盘外圆通常为气口直径的1.?15?倍,这样可以使气门座有足够的宽度以利于气门头的传热。? 3.2、锥面角度α? 气门头部的密封锥面有30°和45°两种,较大锥角可提高气门头部边缘的刚度,保证气门锥面与底座良好的自动对中作用和密封面的较大比压,利于辗压积炭。大多数气门设计都采用45°锥面角,实践证明,45°锥面角不但能提供良好的密封性,而且能够满足气门座合的耐磨性要求。锥面积炭比较厚的柴油机,一般都用45°锥面角,由此可以获得较好的座合和较高的座合压力而不必减少密封面积,这样积炭就容易被压扁或擦掉。 ? 气门与气门座合面宽度约为1.?5～3.?0mm?,气门座圈的锥角应比气门密封锥面略大0.?5°～1°（如上图）,这可形成一条较窄的座合面密封带,提高座合压力,限制积炭层厚度,改善热传导。气门锥面宽度一般为盘外圆td的0.05～0.12?倍,即：（0.05～0.12）td。? 3.3、盘部厚度H? 为保证气门头部有足够的刚性和尽可能轻的质量,在设计中应合理选取盘厚H?尺寸,据资料表明,本设计中的爆发压力为7.6MPa,气门盘直部厚度H?为其径td的0.1?倍即可满足刚度要求。即H=0.1td。? 3.4、颈部过渡锥角β和过渡半径R? 气门颈部过渡锥角β和过渡半径R?的大小对气流有很大的影响,锥角β应保证气流的圆滑过渡,但更重要的是能够保证气门颈部表面各处的应力分布均匀。一般来说,排气门的过渡 锥角β及过渡半径R?比进气门要大些。R?尺寸按（0.2～0.5）td计算，β值一般为15°～30°,另外在均布压力作用下,气门头的变形主要发生在盘外缘,在H?一定情况下,气门头的刚性主要取决于β和R?的大小。? R=（0.2～0.5）td,? 3.5、杆部直径d? 气门杆部直径主要是根据排气门的耐久性要求确定,进气门头部直径与杆部直径的比值一般为(4.?5～5.?5)?∶1?,为方便气缸盖加工,进排气门导管直径一般是相同的,进排气门也通常采用相同的杆部公称尺寸,在实际设计中气门直径一般按?7、?8、?9、?9.?5、?10?、 ?11?、?12?等选取。常用的气门杆部与导管的配合间隙：进气门为0.04?～0.08mm?,排气门为0.?05～0.?09mm?,由于气门与导管之间的间隙将影响气门杆与气门头圆滑过渡处的气门强度,因此最小间隙应选择为使气门杆在导管中没有卡住的危险,气门杆与导管之间的间隙,应 使之在最高工作温度下,能够保留润滑油膜,间隙增大促使气门杆部温度提高和积炭,这些都