Uksevedru on väike tööriist, mis tagab klapi õigeaegse istumise ja tiheda kinnituse, hoides ära klapi hüppamise ja selle tihendi kahjustamise mootori vibratsiooni ajal.
Klapi vedru asub silindripea ja ventiili varre otsas oleva vedrupesa vahel. Klapivedru ülesanne on tagada, et klapp sobiks tihedalt klapipesa või klapipesa rõngaga, kui klapp on suletud, ning ületada klapi avamisel klapimehhanismi tekitatud inertsiaaljõud, nii et jõuülekanne osasid juhib alati nukk ja need ei eraldu üksteisest.
Klapivedrud on sageli valmistatud kõrgekvaliteedilisest legeeritud terastraadist ja läbivad kuumtöötluse, et parandada nende väsimustugevust. Vedrukorrosiooni vältimiseks tuleks vedru pind tsingitud ja fosfaaditud. Vedru kaks otsa tuleb lihvida tasaseks ja vedru teljega risti, et vältida vedru kaldumist töö ajal.
Klapivedrud on enamasti silindrilised spiraalvedrud. Kui klapivedru töösagedus on võrdne selle omasagedusega või selle kordne, hakkab klapivedru resoneerima ja purunemise tõenäosus suureneb. Resonantsi vältimiseks võib kasutada muutuva sammuga vedrusid ja praegu kasutatakse enamikus mootorites kontsentrilisi topeltvedrusid. Sisemise ja välimise vedru pöörlemissuund on vastupidine ning välimise vedru jäikus on suurem kui sisemise vedru oma. Topeltvedrud mitte ainult ei takista resonantsi, vaid lühendavad ka vedru pikkust. Lisaks saab ühe vedru purunemisel teine vedru edasi töötada, vältides klapi kukkumist silindrisse.
Disaini meetod
Klapi vedru konstruktsioonil, nagu nuki konstruktsioonil, on mootorisüsteemi jõudluse jaoks sama oluline tähtsus. Klapivedru ülesanne on takistada ventiilil survekoormuse all klapipesalt maha hüppama, samuti reguleerida klapi liikumist, et vältida klapimehhanismi eraldumist. Klapivedrude konstruktsioon mõjutab nuki pinget, klapimehhanismi hõõrdumist ja vedru vibratsiooni. Mootori klapivedru on tavaliselt suletud otstega avatud spiraaliga survevedru. Enamik mootoreid kasutab fikseeritud jäikusega vedrusid, kuigi mõned kasutavad muutuva jäikusega vedrusid. Madalatel pööretel diiselmootorite puhul piisab nõuete täitmiseks tavaliselt ühe vedru konstruktsioonist, kuid mõnikord on klapivedru värelemise raskuse vähendamiseks vaja kasutada ka kahe vedruga konstruktsiooni koos summutusvedruga või sisevedruga. Klapi vedru projekteerimine on väga keeruline ülesanne. See võib olla näide mootorisüsteemi projekteerimise põhimõtete illustreerimiseks kahel või kolmel põhjusel. Esiteks demonstreerib analüütiline vedrude projekteerimismeetod seost komponendi parameetrite ja süsteemi projekteerimisparameetrite vahel. Teiseks näitab analüütiline vedruprojekteerimismeetod, et sama projekteerimisülesande jaoks võib olla kaks erinevat matemaatilist konstrueerimismeetodit: üks on käsitleda seda deterministliku lahendusena ja teine on seda lahendada optimeerimisülesandena. Optimeerimisülesannete matemaatilises ülesehituses on eksplitsiitsete funktsioonidena näidetena loetletud nii eesmärgifunktsioon kui ka piirfunktsioon. Tuleb märkida, et muudes mootorisüsteemi projekteerimise valdkondades, nagu tsükli jõudlus, nuki disain ja klapirongi dünaamika. Ehituse optimeerimiseks kasutatavad funktsioonid on tavaliselt keerukamad kaudsed funktsioonid. Kolmandaks, analüütiline vedrukujundusmeetod annab näite graafilise disaini kasutamisest parameetrilise pühkimisdisaini konstrueerimiseks. Neid tüüpilisi parameetridiagramme saab kasutada diiselmootorisüsteemide projekteerimisel sageli esinevate mitmemõõtmeliste projekteerimisprobleemide lahendamiseks.
Klapivedru konstruktsioonis hõlmavad teadaolevad sisendandmed järgmist: ① maksimaalne klapi tõstekõrgus; ② antud vedru paigalduspikkus; ③ nõutav vedru eelpingestusjõud; ④ Nõutav vedru jäikus. Tuleb märkida, et vedru eelkoormusjõud ja jäikus on mootorisüsteemi tasemel konstruktsiooniparameetrid, mis peavad vastama maksimaalsele lubatud vedrujõule ja nukipingele, vältima väljalaskeklapi hüppamist ja tagama, et klapijaam ei hakkaks. ära lendama. Klapivedru konstruktsiooni ja nuki konstruktsiooni vahel on tugev koostoime. Kui vedrude projekteerimisel on raske lahendust leida, on vaja neid sisendandmeid muuta.
Klapi vedru konstruktsioonis arvutatakse väljundandmetena järgmised parameetrid: ① Põhilised või sõltumatud vedru konstruktsiooniparameetrid (st vedru keskmine läbimõõt, vedruspiraali traadi läbimõõt, tööpoolide arv); ② Eksporditud konstruktsiooniparameetrid (nagu vedru vaba pikkus, maksimaalne kokkusurumispikkus, kokkusurumispikkus, vaba vahe mähiste vahel, tahke vahe mähiste vahel maksimaalse kokkusurumise korral, vedru loomulik sagedus ja laperdusjärjekord, vedru maksimaalne koormus, maksimaalne vedru väändejõud). Põhilised vedru konstruktsiooniparameetrid määravad vedru jäikuse.
Mõned väljundparameetrid on piiratud disainipiirangutega. Näiteks paigalduspikkus ja vedru keskmine läbimõõt on piiratud pakendiruumiga. Vedru maksimaalne kokkusurumine ja vedru väändepinge tihendatud pikkusel on piiratud vedru väsimuse, tugevuse ja maksimaalse lubatud pingepiiriga. Vedruvärinakaitse piiravad tingimused saavutatakse vedru füüsilise kliirensi ja loomuliku sageduse kontrollimisega. Vedruvärina järjekord viitab vedru loomuliku sageduse ja mootori töösageduse suhtele. Tagamaks, et vedru ei koge töö ajal tugevat vibratsiooni. Klapivedru omasagedus peaks tavaliselt olema vähemalt 13 korda suurem mootori töösagedusest, mis tähendab, et vedru vibratsiooni järjekord on eeldatavasti suurem kui 13. Vedru omasageduse analüüs näitab, et kui vedru reageerib väga tundlikult ühele nukkprofiili domineerivale harmoonilisele, vibratsiooni trend on kindlasti olemas. Sel juhul on vaja muuta nuki või vedru konstruktsiooni. Mõnikord saab vibratsiooniprobleemide leevendamiseks kasutada vedru sageduse muutmiseks muutuva jäikusega või pesastatud vedrusid.
Vedrukujundus on mitmemõõtmeline parameetriprobleem, mida saab lahendada graafilise lähenemisviisi abil, et kontrollida parameetrite tundlikkuse suundumusi. Klapivedru disaini optimeerimise eesmärk on maksimeerida vedru loomulikku sagedust, et vähendada vedru vibratsiooni, järgides samal ajal järgmisi piiranguid: ① nõutav vedru eelkoormus ja klapi vedru jäikus mootorisüsteemis; ② Maksimaalne lubatud vedru pinge; ③ Sobiv füüsiline kliirens vedruvibratsiooni kontrollimiseks
Disaini sammud
Klapivedrude arvutamine on keeruline süsteemi projekteerimise probleem. Hästi läbimõeldud vedru võib minimeerida ventiilimehhanismi hõõrdumist ja kulumist. Klapivedrude projekteerimise analüüsivalemi meetod, mis põhineb parameetrite tundlikkuse projekteerimisdiagrammi koostamisel, on kokku võetud järgmiselt:
(1) 1. samm: analüüsides sõiduki allamäge sõiduomadusi ja mootorpidurdust, määrake klapirongi stardikiiruse kavandatud sihtmärk, et määrata kindlaks vajalik klapivedru eelkoormus ja vedru jäikus;
(2) 2. samm: koostage ventiiliseeria dünaamiline mudel, et ennustada täpselt väljajooksu ja hinnata silindri uuesti kokkusurumise mõju ülejooksule;
(3) 3. samm: tehke vedru eelkoormuse ja vedru jäikuse erinevate väärtuste parameetrite liikumisarvutused, et koostada klapirongi dünaamika parameetrite diagramm, et uurida nende mõju klapirongi vibratsioonile. Joonisel on vaja joonistada tõukurvarda jõu, ventiilirongi kiirenduse ja vedru aeglustuse kõverad väntvõlli nurga suhtes, et kuvada väljajooksu projekteerimisvaru, et mugavalt ja targalt valida vedru eelkoormuse ja vedru sihtväärtused. 4. etapis nõutav jäikus;
(4) 4. samm: väljalaskeklapi pea staatilise jõu tasakaalu põhjal arvutage väljalaskeklapi hüppamise vältimiseks vajalik vedru eelkoormus. Valige väljalaskeklapi vedru eelkoormus väljalaskepiduriga ja ilma väljalaskepidurita mootorite jaoks ja kasutage 3. sammus konstruktsiooniparameetrite diagrammi, et valida sobiv vedru jäikus;
(5) 5. samm: tehke konstruktsiooniparameetrite parameetrite pühkimisarvutus ja kasutage vedruprojekti jaoks parameetri tundlikkuse projekteerimisdiagrammi koostamiseks graafilisi kujundusmeetodeid. Valige vedru keskmine läbimõõt, pooli traadi läbimõõt ja mähiste arv, järgides samal ajal konstruktsioonipiiranguid, nagu vedru väändepinge, loomulik sagedus ja pooli kliirens. Teise võimalusena võib võrrandi otseseks lahendamiseks kasutada analüütilisi optimeerimismeetodeid.
Purustamise meetod
Kuna klapivedru kannab töötamise ajal pöördemomenti, on pinge jaotumine selle ringikujulisel ristlõikel ebaühtlane. Pinge suureneb järk-järgult keskpunkti lähedal asuvast lähtepunktist kuni serva iga punktini ja pind kogeb suurimat pinget. Pinnapunktide osas on sisepinnal kõige suurem pinge ja see on tasapinnalise pinge all. Seega, kui klapivedru pinnal on defekt, on võimalik tekitada defekti asukohas maksimaalne pingekontsentratsioon, mis viib vedru varajase purunemiseni.
Purunemise põhjus
Klapivedru purunemise põhjus võib lisaks tootmisdefektidele ka ebaõige kasutamine põhjustada varajasi kahjustusi. Levinud põhjused on järgmised:
① Vedru pinnal on augud ja korrosiooniaugud. Ebaõige ladustamine võib vedru pinnale tekitada korrosioonisüvendeid. Kui vedrule avaldatakse suurt pöördemomenti, võib korrosioonisüvendites kergesti tekkida pinge kontsentratsioon, mis lõpuks põhjustab vedru väsimusmurde.
Uute klapivedrude kvaliteedikontrolli meetod: kinnita vedru kruustangile ja suru kokku minimaalse pikkusega, et rõngaste vahele ei jääks võimalikult palju vahet ning hoia 48 tundi. Kui vedru pinnal on defekte, puruneb see pärast seda survetöötlust. Selle põhjuseks on asjaolu, et vedru sisemine pinge on tugevalt koondunud defekti lähedale, põhjustades vedru purunemise.
Klapivedru elastsuse tugevust saab tuvastada võrdlusmeetodi abil. Spetsiifiline meetod on kõigepealt ühendada vana kontrollitav klapivedru järjestikku uue klapivedruga ja eraldada need keskel asuva terasseibiga. Seejärel rakendage klapivedrule teatud survet ja jälgige uue ja vana vedru surveastet. Kui vana vedru elastsus on ebapiisav, tuleb see enne alla suruda.
② Vedru keskjoon on viltu. Kui klapivedru kaks otspinda ei ole vedru keskjoonega risti, töötab vedru pikka aega suurel kiirusel ning ka selle metallmaterjal on väsimuse tõttu altid murduma. Klapivedrude vertikaalsuse kontrollimise meetod on asetada vedru esmalt vertikaalselt tasasele plaadile, kasutada ruudukujulist joonlauda, et toetuda vedru alumisele ringile, seejärel keerata vedru üks kord ja mõõta maksimaalset kaugust ülemise ringi vahel. vedru ja ruutjoonlaud. Tavaliselt on klapivedru kaldekaugus vertikaaljoonest 1.0-1,5 mm. Kui see ületab selle väärtuse, on kõige parem asendada see uuega.
③ Klapi juhiku liikumine või lahtised nukkvõlli laagrid. Kui klapijuhik liigub kasutamise ajal, võib see kokkusurumisel põhjustada ventiili vedru purunemise paindepinge tõttu. Lõdvad nukkvõlli laagrid võivad põhjustada klapivedrudes resonantsi ja põhjustada ka nende purunemist.
④ Vale kasutamine või paigaldamine. Diiselmootori töötamise ajal, kui pöörlemissagedus muutub järsult sageli, suureneb järsult klapivedru kokkusurumise ja pikendamise sagedus, mis põhjustab väsimusmurde.
⑤ Klapi vedru ei olnud nõuetekohaselt kokku pandud. Klapivedrude kokkupanekul on mõnel mudelil erinõuded. Näiteks Isuzu 6BBl diiselmootor nõuab vedru sinise külje vaatamist silindripea tasase pinna poole. Vastasel juhul võib vedru puruneda.
Hädaolukorra juhtimine
Kui sõidu ajal avastatakse diiselmootori klapivedru purunemine, saab purunenud vedru esmalt eemaldada ja seejärel vedru mõlemas otsas tööpinnad ajutiseks kasutamiseks uuesti paigaldada. Kui vedru puruneb mitmeks osaks, saab silindri sisselaske- ja väljalaskeklappide reguleerimispoldid eemaldada, et klapid oleksid suletud. Seejärel saab silindrisse viiva kütuse sissepritsepumba kõrgsurveõlitoru eemaldada, et see ei saaks kütust silindrisse pritsida, võimaldades autol jätkata sõitu sihtkohta.
Kontrolli sammud
(1) Kontrollige ventiili vedru vaba pikkust. Mõõtke klapi vedru vaba pikkust nihikuga ja selle väärtus peaks vastama standardväärtusele. Kui see ei vasta nõuetele, tuleks see välja vahetada.
(2) Kontrollige ventiili vedru vertikaalsust. Kasutage klapivedru vertikaalsuse kontrollimiseks ruudukujulist joonlauda ja tasast plaati. Selle väärtus peaks vastama standardväärtusele, vastasel juhul tuleb see välja vahetada.
(3) Kontrollige ventiili vedru eelkoormust. Kasutage ventiili vedru eelkoormusjõu tuvastamiseks jõumõõturit ja selle väärtus peaks vastama standardile. Kui eelkoormusjõud on standardväärtusest madalam, tuleks ventiili vedru välja vahetada.
(4) Kahjustuste vältimiseks tuleb vedru sageli kokku suruda.
