三槽气门锁夹的检测方法与检测装置的设计

摘 要：通过对三槽气门锁夹结构和功能的研究，结合三槽气门锁夹的设计要求，分析了三槽气门锁夹在生产过程中的检测内容，提出了相应的检测方法，并为之设计了一套专用检测装置，提高了检测作业效率。

关键词：三槽气门锁夹;结构;检测方法;检测装置

1 概述

随着国家对汽车尾气排放和燃油经济性的要求越来越高，高性能小排量的发动机应用也越来越多。但由于发动机升功率不断的提高，发动机的热负荷也相应的增加，这就要求气门在高速、高温等苛刻的工作条件下具有更好的密封性能和耐久性能。

气门锁夹是保证气门运动与密封的关键部件之一，其作用是连接气门与气门弹簧，保证发动机在运转过程中气门与气门弹簧同步随动，以实现配气机构的运动功能，并且使气门在关闭时具有良好的密封性能。气门锁夹根据其内部凸起环带数量可分为单槽气门锁夹和三槽气门锁夹。三槽气门锁夹由于内部环带与气门杆部的锁夹槽匹配并留有间隙，气门可以在气门锁夹内自由转动，而且转动的摩擦力很小，发动机在工作时，气门旋转能有效地平衡气门各部分的温升，改善气门密封面的工作情况，避免局部高温引起的热变形及有害气体冲刷，减少热腐蚀和热疲劳，同时，由于气门的旋转，在密封面上产生轻微的摩擦，起到自洁的作用，减少气门的磨损和积碳，避免气门烧蚀，从而提高发动机使用寿命。[1]

三槽气门虽然自身体积较小，但与气门头部凹槽和气门弹簧座匹配精度要求较高，以减少不必要的噪声，提高工作的可靠性，增加使用寿命。所以，在生产过程中，对锁夹的加工精度及产品加工尺寸一致性检查的工作就显得尤为重要。

2 检测方法与检测装置设计

根据三槽气门锁夹的设计要求和装配技术要求，其关键特征或者重要特征包括外锥面跳动及生产一致性、锥面和内径等结构参数、装配位置及可靠性等，因此在生产过程中，应该着重检测这些关、重特征，以保证产品的生产质量。同时，为保证检测作业的效率及可靠性，本文设计了相应的专用检测装置。

2.1 锁夹锥面检测

若气门锁夹的外锥面与气门弹簧上座的内锥面形状误差较大，以致相互贴合不好，导致实际接触面积减小，在高的接触应力下，易于磨损或受到挤压，从而使气门锁夹下沉。[2]因此，在生产的过程中，锁夹锥面的尺寸及形状特征是需要检测和控制的关键特征。

锁夹外锥面的跳动检测和外锥面生产一致性检测的检测装置如图1（1）所示。检测时，可以将锁夹置于标准芯棒的锁夹槽上，转动锁夹，便可由百分表读出数值，该数值即为检测的锁夹外锥面的跳动量。通过移动标准芯棒的位置，可检测出锁夹不同位置的外锥面跳动量。若将标准芯棒固定在某一位置，在锁夹槽上放置不同的锁夹，百分表上的数值则反映出该批生产的锁夹厚度的变化量，即生产一致性。

锁夹外锥面的角度检测，则可以采用投影法快速检测。具体检测方法如圖1（2）所示，将两片锁夹安装在标准芯棒的锁夹槽上，并用O形圈箍紧，然后将该机构放置于投影检测仪中，通过投影检测仪中的角度检测直接测量外锥面夹角。同样的，对于外锥面的直线度检测也可采用投影轮廓检测法，如图1（3）所示。

2.2 锁夹半径和内径等结构参数检测

锁夹内径、凸起环带直径及位置尺寸是决定气门能否自由旋转的重要尺寸，因此也是在生产加工过程中需要检测和控制的重要特征。图2（1）所示为锁夹半径测量装置。检测前，可将百分表压到与A平面齐平的位置，此时调整A平面高度，使得百分表的读数为大于锁夹半径尺寸的整数为易，并记录此时读数a。然后以A平面为基准，将锁夹的磨削面向下放置于A平面上，将百分表测量头置于锁夹凹槽内，，将锁夹紧贴在A平面上来回移动，记录百分表的最小读数b。则测量锁夹半径即为a-b，若该测量计算值在规定要求的范围内，则为合格，否则即为不合格。

检测锁夹内径时，由于锁夹内部空间交小，可以借用三坐标检测仪进行检测。在测量前，需要先将锁夹通过粘连的方式固定在辅助量块上，以方便三坐标测量探头进行检测，如图2（2）所示。而对于锁夹内部的三个凸起的环带几何尺寸，包括环带半径R，环带高度h，以及环带中心距H等尺寸，可以采用投影轮廓法进行检测，如图2（3）所示。

2.3 装配位置及可靠性检测

理论上气门装配完后，气门顶端距离弹簧座的高度与弹簧座至锁夹的高度为制造过程中的控制尺寸。[3]通常，气门顶端到弹簧座的高度随设计标准而定，在检测中用于对气门弹簧座装配位置的判断，而气门锁夹到弹簧座的高度则需有严格的要求，为满足工程要求，锁夹到弹簧座的高度差需满足-0.8mm～0.8mm的尺寸范围。[4]如图3所示即为锁夹装配位置及可靠性检测装置。检测时，将两片锁夹装配在标准芯棒的锁夹槽上，在锁夹外锥面上安装锥度环规，并在标准芯棒头部施加一定的负载（该负载由设计要求而定），此时可以通过目视检查环规上限和下限与锁夹的位置关系，锁夹应在上限与下限位置之间则可判定锁夹装配位置符合要求。同时，标准芯棒在施加一定负载的情况下应仍能够自由旋转，锁夹外锥面与锥度环规配合应能够实现自锁，则说明锁夹可靠性符合要求。

3 总结

三槽气门锁夹因其自身结构特点，能够有效提高气门旋转性能，提高气门的密封性，延长气门的使用寿命，因此，三槽气门锁夹的应用也越来越广泛。在三槽气门锁夹的生产过程中，生产质量的把控也需要越来越严格。本文通过对三槽气门锁夹结构和功能的研究，分析其几个关键和重要的尺寸与形状特征，并提出相应的检测方法，设计了一套简洁、快速、有效专用的检测装置，在保证检测的准确性的同时，提高了检测作业效率。

参考文献：

[1]繆红燕，等.发动机气门旋转运动的研究[C].2010中国汽车工程学会年会论文集，2018：81-84.

[2]周龙保，等.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3]陆丹阳，等.发动机三槽气门锁夹压装技术分析[J].装备制造技术，2018（01）：74-76.

[4]内燃机：气门锁夹技术条件[M].北京：机械工业出版社，2010.

项目来源：2018年重庆工商职业学院科学研究项目，项目编号DYB2018-05

作者简介：余海洋（1981-），男，湖北随州人，本科，讲师，工程师，汽车检测与维修。