Spring pintu ialah alat kecil yang memastikan tempat duduk tepat pada masanya dan padat ketat injap, menghalang injap daripada melompat dan merosakkan pengedapnya semasa getaran enjin.
Spring injap terletak di antara kepala silinder dan tempat duduk spring di hujung batang injap. Fungsi spring injap adalah untuk memastikan injap boleh muat rapat dengan kerusi injap atau cincin kerusi injap apabila injap ditutup, dan untuk mengatasi daya inersia yang dihasilkan oleh mekanisme injap apabila injap dibuka, supaya penghantaran bahagian sentiasa dikawal oleh sesondol dan tidak tertanggal antara satu sama lain.
Spring injap selalunya diperbuat daripada dawai keluli aloi berkualiti tinggi dan menjalani rawatan haba untuk meningkatkan kekuatan keletihannya. Untuk mengelakkan kakisan spring, permukaan spring hendaklah tergalvani dan difosfatkan. Kedua-dua hujung spring mestilah dikisar rata dan berserenjang dengan paksi spring untuk mengelakkan spring daripada senget semasa operasi.
Spring injap kebanyakannya adalah spring lingkaran silinder. Apabila kekerapan kerja spring injap adalah sama dengan atau gandaan frekuensi semula jadinya, spring injap akan bergema dan kebarangkalian pecah akan meningkat. Untuk mengelakkan resonans, spring pitch berubah-ubah boleh digunakan, dan pada masa ini kebanyakan enjin menggunakan spring dwi sepusat. Arah putaran mata air dalam dan luar adalah bertentangan, dan kekakuan spring luar adalah lebih besar daripada spring dalam. Spring berganda bukan sahaja menghalang resonans, tetapi juga memendekkan panjang spring. Di samping itu, apabila satu spring pecah, spring yang satu lagi boleh terus berfungsi, menghalang injap daripada jatuh ke dalam silinder.
Kaedah reka bentuk
Reka bentuk spring injap, seperti reka bentuk sesondol, mempunyai kepentingan yang sama dengan prestasi sistem enjin. Fungsi spring injap termasuk menghalang injap daripada melompat dari tempat duduk injap di bawah beban tekanan, serta mengawal pergerakan injap untuk mengelakkan pemisahan mekanisme injap. Reka bentuk spring injap mempengaruhi tegasan sesondol, geseran mekanisme injap, dan getaran spring. Spring injap enjin biasanya merupakan spring mampatan gegelung terbuka dengan hujung tertutup. Kebanyakan enjin menggunakan spring kekakuan tetap, walaupun ada yang menggunakan spring kekakuan berubah-ubah. Untuk enjin diesel berkelajuan rendah, menggunakan reka bentuk spring tunggal biasanya mencukupi untuk memenuhi keperluan, tetapi kadangkala perlu juga menggunakan reka bentuk dwi spring dengan spring redaman atau spring dalam untuk mengurangkan keterukan flutter spring injap. Reka bentuk spring injap adalah tugas yang sangat kompleks. Ia boleh menjadi contoh untuk menggambarkan prinsip reka bentuk sistem enjin untuk dua atau tiga sebab. Pertama, kaedah reka bentuk spring analitik menunjukkan hubungan antara parameter komponen dan parameter reka bentuk sistem. Kedua, kaedah reka bentuk spring analitikal menunjukkan bahawa untuk masalah reka bentuk yang sama, mungkin terdapat dua kaedah pembinaan matematik yang berbeza: satu adalah untuk menganggapnya sebagai penyelesaian deterministik, dan yang lain adalah untuk menyelesaikannya sebagai masalah pengoptimuman. Dalam pembinaan matematik masalah pengoptimuman, kedua-dua fungsi objektif dan fungsi kekangan disenaraikan sebagai fungsi eksplisit sebagai contoh. Perlu diingat bahawa dalam bidang lain reka bentuk sistem enjin, seperti prestasi kitaran, reka bentuk sesondol, dan dinamik kereta api injap. Fungsi yang digunakan untuk mengoptimumkan pembinaan biasanya adalah fungsi tersirat yang lebih kompleks. Ketiga, kaedah reka bentuk spring analitikal menyediakan contoh penggunaan reka bentuk grafik untuk membina gambar rajah reka bentuk sapuan parametrik. Gambar rajah parameter biasa ini boleh digunakan untuk menangani masalah reka bentuk multidimensi yang biasa ditemui dalam reka bentuk sistem enjin diesel.
Dalam reka bentuk spring injap, data input yang diketahui termasuk yang berikut: ① lif injap maksimum; ② Memandangkan panjang pemasangan spring; ③ Daya pramuat spring yang diperlukan; ④ Kekakuan spring yang diperlukan. Perlu diingatkan bahawa daya pramuat dan kekakuan spring adalah parameter reka bentuk pada tahap sistem enjin, yang perlu memenuhi daya spring maksimum yang dibenarkan dan tegasan cam, menghalang injap ekzos daripada melompat, dan memastikan bahawa kereta api injap tidak terbang pergi. Terdapat interaksi yang kuat antara reka bentuk spring injap dan reka bentuk sesondol. Sekiranya sukar untuk mencari penyelesaian dalam reka bentuk musim bunga, adalah perlu untuk mengubah suai data input ini.
Dalam reka bentuk spring injap, parameter berikut dikira sebagai data keluaran: ① Parameter reka bentuk spring asas atau bebas (iaitu purata diameter spring, diameter wayar gegelung spring, bilangan gegelung kerja); ② Parameter reka bentuk yang dieksport (seperti panjang bebas spring, panjang mampatan maksimum, panjang mampatan, jurang bebas antara gegelung, jurang pepejal antara gegelung pada mampatan maksimum, kekerapan semula jadi dan susunan flutter spring, beban spring maksimum, spring maksimum daya kilasan). Parameter reka bentuk spring asas menentukan kekukuhan spring.
Beberapa parameter output dihadkan oleh kekangan reka bentuk. Sebagai contoh, panjang pemasangan dan diameter spring purata dihadkan oleh ruang pembungkusan. Mampatan spring maksimum dan tegasan kilasan spring pada panjang yang dipadatkan dihadkan oleh hayat keletihan, kekuatan, dan had tegasan maksimum yang dibenarkan bagi spring. Keadaan kekangan untuk perlindungan flutter spring dicapai dengan mengawal kelegaan fizikal dan frekuensi semula jadi spring. Susunan flutter spring merujuk kepada nisbah frekuensi semula jadi spring kepada frekuensi operasi enjin. Untuk memastikan spring tidak mengalami getaran kuat semasa operasi. Kekerapan semula jadi spring injap biasanya hendaklah sekurang-kurangnya 13 kali kekerapan operasi enjin, bermakna susunan getaran spring dijangka lebih tinggi daripada 13. Analisis frekuensi semula jadi spring menunjukkan bahawa jika spring bertindak balas dengan sangat sensitif kepada salah satu harmonik dominan profil sesondol, arah aliran getaran pasti ada. Dalam kes ini, adalah perlu untuk mengubah suai reka bentuk sesondol atau musim bunga. Kadangkala kekakuan berubah atau spring bersarang boleh digunakan untuk menukar kekerapan spring untuk membantu mengurangkan masalah getaran.
Reka bentuk spring ialah masalah parameter berbilang dimensi yang boleh dikendalikan melalui pendekatan grafik untuk menyemak trend sensitiviti parameter. Tujuan mengoptimumkan reka bentuk spring injap adalah untuk memaksimumkan frekuensi semula jadi spring untuk mengurangkan getaran spring, sambil memenuhi kekangan berikut: ① pramuat spring yang diperlukan dan kekakuan spring injap dalam sistem enjin; ② Tekanan spring maksimum yang dibenarkan; ③ Kelegaan fizikal yang sesuai untuk mengawal getaran spring
Langkah Reka Bentuk
Pengiraan spring injap adalah isu reka bentuk sistem yang kompleks. Spring yang direka dengan baik boleh meminimumkan geseran dan haus dalam mekanisme injap. Kaedah formula analisis untuk reka bentuk spring injap berdasarkan membina rajah reka bentuk sensitiviti parameter diringkaskan seperti berikut:
(1) Langkah 1: Dengan menganalisis prestasi pemanduan menuruni bukit kenderaan dan brek enjin, tentukan sasaran reka bentuk kelajuan berlepas kereta api injap untuk menentukan pramuat spring injap yang diperlukan dan kekakuan spring;
(2) Langkah 2: Wujudkan model dinamik kereta api injap untuk meramalkan pelarian dengan tepat dan menilai kesan tekanan mampatan semula silinder pada pelarian;
(3) Langkah 3: Lakukan pengiraan sapuan parameter pada nilai yang berbeza bagi pramuat spring dan kekakuan spring untuk membina gambar rajah parameter dinamik kereta api injap, untuk mengkaji kesannya terhadap getaran kereta api injap. Ia adalah perlu untuk melukis lengkung daya tolak rod, pecutan kereta api injap, dan nyahpecutan spring berbanding dengan sudut aci engkol dalam rajah untuk memaparkan margin reka bentuk untuk pelarian, supaya dengan mudah dan bijak memilih nilai sasaran pramuat spring dan spring kekakuan yang diperlukan dalam langkah 4;
(4) Langkah 4: Berdasarkan keseimbangan daya statik kepala injap ekzos, kira pramuat spring yang diperlukan untuk mengelakkan injap ekzos daripada melompat. Pilih pramuat spring injap ekzos untuk enjin dengan dan tanpa brek ekzos, dan gunakan rajah parameter reka bentuk dalam langkah 3 untuk memilih kekukuhan spring yang sepadan;
(5) Langkah 5: Lakukan pengiraan sapuan parameter pada parameter reka bentuk dan gunakan kaedah reka bentuk grafik untuk membina gambar rajah reka bentuk sensitiviti parameter untuk reka bentuk spring. Pilih purata diameter spring, diameter wayar gegelung dan bilangan gegelung, sambil memenuhi kekangan reka bentuk seperti tegasan kilasan spring, frekuensi semula jadi dan kelegaan gegelung. Sebagai alternatif, kaedah pengoptimuman analisis boleh digunakan untuk menyelesaikan persamaan secara langsung.
Kaedah pecah
Oleh kerana spring injap menanggung tork semasa operasi, pengagihan tegasan pada keratan rentas bulatannya adalah tidak sekata. Tegasan meningkat secara beransur-ansur dari asal berhampiran pusat ke setiap titik di tepi, dan permukaan mengalami tegasan tertinggi. Dari segi titik permukaan, permukaan dalam menanggung tegasan tertinggi dan tertakluk kepada tegasan satah. Oleh itu, apabila terdapat kecacatan pada permukaan spring injap, adalah mungkin untuk menjana kepekatan tegasan maksimum di lokasi kecacatan, yang membawa kepada patah awal spring.
Sebab pecah
Sebab keretakan spring injap, sebagai tambahan kepada kecacatan pembuatan, penggunaan yang tidak betul juga boleh menyebabkan kerosakan awal. Sebab-sebab biasa adalah seperti berikut:
① Terdapat pitting dan lubang kakisan pada permukaan spring. Penyimpanan yang tidak betul boleh menyebabkan lubang kakisan pada permukaan mata air. Apabila spring tertakluk kepada tork yang tinggi, kepekatan tegasan boleh berlaku dengan mudah pada lubang kakisan, akhirnya membawa kepada patah keletihan spring.
Kaedah pemeriksaan kualiti untuk spring injap baharu: ketatkan spring pada ragum dan mampatkannya ke panjang minimum, supaya tidak ada jurang antara gelang sebanyak mungkin, dan simpan selama 48 jam. Jika terdapat kecacatan pada permukaan spring, ia akan pecah selepas rawatan mampatan ini. Ini kerana tegasan dalaman spring sangat tertumpu berhampiran kecacatan, menyebabkan spring pecah.
Kekuatan keanjalan spring injap boleh dikenal pasti melalui kaedah perbandingan. Kaedah khusus adalah dengan mula-mula menyambung spring injap lama yang sedang diperiksa secara bersiri dengan spring injap baharu, dan asingkan dengan mesin basuh keluli di tengah. Kemudian gunakan sejumlah tekanan pada spring injap dan perhatikan tahap mampatan spring baru dan lama. Jika keanjalan spring lama tidak mencukupi, ia mesti ditekan ke bawah terlebih dahulu.
② Garis tengah spring dicondongkan. Jika dua muka hujung spring injap tidak berserenjang dengan garis tengah spring, spring akan berfungsi pada kelajuan tinggi untuk masa yang lama, dan bahan logamnya juga terdedah kepada patah akibat keletihan. Kaedah untuk memeriksa ketegak spring injap adalah dengan meletakkan spring secara menegak pada plat rata, gunakan pembaris segi empat sama untuk berehat di bulatan bawah spring, kemudian putarkan spring sekali dan ukur jarak maksimum antara bulatan atas. spring dan pembaris segi empat sama. Biasanya, jarak kecondongan spring injap ke garisan menegak ialah 1.0-1.5mm. Jika melebihi nilai ini, sebaiknya gantikan dengan yang baru.
③ Pergerakan panduan injap atau galas aci sesondol longgar. Jika panduan injap bergerak semasa digunakan, ia boleh menyebabkan spring injap pecah akibat tegasan lentur apabila dimampatkan. Galas aci sesondol yang longgar boleh menyebabkan resonans dalam spring injap dan juga menyebabkan pecahnya.
④ Operasi atau pemasangan yang tidak betul. Semasa operasi enjin diesel, jika kelajuan tiba-tiba berubah dengan kerap, kekerapan mampatan dan lanjutan spring injap akan meningkat secara tiba-tiba, membawa kepada patah keletihan.
⑤ Spring injap tidak dipasang seperti yang diperlukan. Apabila memasang spring injap, sesetengah model mempunyai keperluan khas. Sebagai contoh, enjin diesel Isuzu 6BBl memerlukan sisi biru spring untuk menghadap permukaan rata kepala silinder. Jika tidak, musim bunga terdedah kepada pecah.
Pengurusan Kecemasan
Jika spring injap enjin diesel didapati rosak semasa memandu, spring pecah boleh ditanggalkan dahulu, dan kemudian permukaan kerja di kedua-dua hujung spring boleh dipasang semula untuk kegunaan sementara. Jika spring pecah kepada beberapa bahagian, bolt pelarasan injap masuk dan ekzos silinder boleh ditanggalkan untuk memastikan injap tertutup. Kemudian, paip minyak tekanan tinggi pam suntikan bahan api yang menuju ke silinder boleh dikeluarkan untuk mengelakkannya daripada menyuntik bahan api ke dalam silinder, membolehkan kereta terus memandu ke destinasi.
Langkah pemeriksaan
(1) Periksa panjang bebas spring injap. Ukur panjang bebas spring injap dengan caliper, dan nilainya harus memenuhi nilai standard. Sekiranya ia tidak memenuhi keperluan, ia perlu diganti.
(2) Periksa ketegak spring injap. Gunakan pembaris segi empat sama dan plat rata untuk memeriksa ketegak spring injap. Nilainya harus memenuhi nilai standard, jika tidak, ia mesti diganti.
(3) Periksa pramuat spring injap. Gunakan tolok daya untuk mengesan daya pramuat spring injap, dan nilainya harus memenuhi piawaian. Jika daya pramuat lebih rendah daripada nilai standard, spring injap hendaklah diganti.
(4) Untuk mengelakkan kerosakan, spring hendaklah dimampatkan dengan kerap.
