Причины поломки клапанной пружины

Поскольку пружина клапана во время работы подвергается кручению, распределение напряжений по ее круглому сечению неравномерно. От начала координат вблизи центра к краевым точкам напряжение постепенно увеличивается, причем напряжение на поверхности является наибольшим. Что касается точек поверхности, то напряжение на внутренней поверхности является наибольшим и на него влияет плоское напряжение. По этой причине при наличии дефекта на поверхности пружины клапана в месте дефекта может возникнуть максимальная концентрация напряжений, что приведет к преждевременному выходу из строя пружины.
Причины поломки
Помимо производственных дефектов, неправильное использование также может привести к преждевременному повреждению пружины клапана. Общие причины следующие:
① На поверхности пружины имеются питтинговые и коррозионные ямки. Из-за неправильного хранения на поверхности пружины образуются язвы коррозии. Когда пружина подвергается сильному кручению, в очагах коррозии легко возникает концентрация напряжений, что в конечном итоге приводит к усталостному разрушению пружины.
Метод проверки качества новых клапанных пружин: зажать пружину в тисках, сжать ее до минимальной длины, чтобы зазор между витками был как можно меньше, и выдержать 48 часов. Если на поверхности пружины имеются дефекты, после такой обработки сжатием она сломается. Это связано с тем, что внутреннее напряжение пружины сильно концентрируется вблизи дефекта, что приводит к поломке пружины.
Силу упругости клапанной пружины можно определить путем сравнения. Конкретный метод: сначала соедините старую клапанную пружину, подлежащую проверке, последовательно с новой клапанной пружиной и разделите их стальной шайбой посередине. Затем добавьте определенное давление на пружину клапана и наблюдайте за степенью сжатия новой и старой пружины. Если сила упругости старой пружины недостаточна, ее необходимо в это время сначала прижать.
② Центральная линия пружины перекошена. Если две торцевые поверхности пружины клапана не перпендикулярны центральной линии пружины, пружина будет работать на высокой скорости в течение длительного времени, а ее металлический материал также легко сломается из-за усталости. Метод проверки вертикальности пружины клапана: сначала поместите пружину вертикально на плоскую пластину, прислонитесь квадратной линейкой к нижнему кругу пружины, затем поверните пружину на круг и измерьте максимальное расстояние между верхним кругом пружины и квадратной линейкой. В нормальных условиях расстояние наклона пружины клапана до вертикальной линии составляет 1,0–1,5 мм. Если оно превышает это значение, лучше всего заменить его новой деталью.
③ Направляющая клапана перемещается или подшипник распределительного вала ослаблен. Если направляющая клапана смещается во время использования, это может привести к поломке пружины клапана из-за напряжения изгиба при сжатии. Ослабленные подшипники распределительного вала вызовут резонанс и поломку клапанной пружины.
④ Неправильная эксплуатация или установка. Если во время работы дизельного двигателя частота вращения меняется внезапно и часто, частота сжатия и растяжения клапанной пружины внезапно увеличивается, что приводит к усталостному разрушению.
⑤ Пружина клапана не собрана должным образом. При сборке клапанной пружины у некоторых моделей предъявляются особые требования. Например, для дизельного двигателя Isuzu 6BBl синяя сторона пружины должна быть обращена к плоскости головки блока цилиндров. В противном случае пружину легко сломать.