康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧是保證氣門及時(shí)落座并緊密貼合，防止氣門在發(fā)動機(jī)振動時(shí)發(fā)生跳動，破壞其密封性的小工具。
康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧的功用是保證氣門關(guān)閉時(shí)能緊密地與氣門座或氣門座圈貼合，并克服在氣門開啟時(shí)配氣機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力，使傳動件始終受凸輪控制而不相互脫離。
康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧一般為等螺距圓柱形螺旋彈簧。當(dāng)康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧的工作頻率與期貨、固有的振動頻率相等或整數(shù)倍時(shí)，康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧會發(fā)生共振。共振式將破壞配氣正時(shí)，是氣門反跳和沖擊加劇，甚至使彈簧折斷。為防止我們彈簧共振的發(fā)生，一般可采用安裝雙康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧、變螺距康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧和圓錐形康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧等措施。康明斯柴油機(jī)采用每個(gè)氣門安裝兩個(gè)直徑不同、旋轉(zhuǎn)相反的內(nèi)、外彈簧，一個(gè)彈簧發(fā)生共振時(shí)，另一個(gè)彈簧則能起道阻尼減振作用。當(dāng)一個(gè)彈簧折斷時(shí)，另一個(gè)仍可繼續(xù)工作，不致使氣缸立即失去工作能力。為了防止兩個(gè)彈簧相咬，大小彈簧做成不同旋向。
康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧設(shè)計(jì)與凸輪設(shè)計(jì)一樣，對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)性能具有同等重要性。康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧的功能包括防止氣門在氣壓載荷下跳浮離開氣門座，以及控制氣門運(yùn)動以避免配氣機(jī)構(gòu)分離。康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧設(shè)計(jì)影響凸輪應(yīng)力、配氣機(jī)構(gòu)摩擦和彈簧顫振。發(fā)動機(jī)的康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧通常是兩端封閉的開圈螺旋壓縮彈簧。大多數(shù)發(fā)動機(jī)使用定剛度彈簧，雖然有些使用變剛度彈簧。對于轉(zhuǎn)速較低的柴油機(jī)來講，使用單彈簧設(shè)計(jì)通常足以滿足要求，但有時(shí)也需要使用帶一個(gè)阻尼彈簧或內(nèi)簧的雙彈簧設(shè)計(jì)，以減小康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧顫振的嚴(yán)重程度。康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧設(shè)計(jì)是個(gè)非常復(fù)雜的任務(wù)。它可以作為一個(gè)范例來說明發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，原因有以下幾點(diǎn)：
一、分析式彈簧設(shè)計(jì)方法展示了在部件沒計(jì)參數(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)之間的鏈接。
二、分析式彈簧設(shè)計(jì)方法展示了對于同一個(gè)設(shè)計(jì)問題，可以有兩種不同的數(shù)學(xué)構(gòu)造方法：一種是作為確定性的解來處理，另一種是作為優(yōu)化問題來求解。在優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)構(gòu)造上，目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)均以顯式函數(shù)作為示例列出。需要注意的是，在發(fā)動機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他領(lǐng)域（例如循環(huán)性能、凸輪設(shè)計(jì)、配氣機(jī)構(gòu)動力學(xué)）。用于優(yōu)化構(gòu)造的函數(shù)通常是更為復(fù)雜的隱式函數(shù)。
三、分析式彈簧設(shè)計(jì)方法給出了使用圖形設(shè)計(jì)法來構(gòu)造參變量掃值設(shè)計(jì)圖的一個(gè)范例。這些典型的參數(shù)圖可以川來處理在柴油機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的多維設(shè)計(jì)問題。
1、在康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧設(shè)計(jì)中，已知的輸人數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容：
①最大氣門升程；
②給定的彈簧安裝長度；
③所需的彈簧預(yù)緊力；
④所需的彈簧剛度。
需要注意的是，彈簧的預(yù)緊力和剛度是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)層面的設(shè)計(jì)參數(shù)，需要滿足所允許的最大彈簧力和凸輪應(yīng)力、排氣門不跳浮、配氣機(jī)構(gòu)不飛脫等要求。康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧設(shè)計(jì)凸輪設(shè)計(jì)之間存在著強(qiáng)烈的相互作用。如果在彈簧設(shè)計(jì)上很難找到解決方案，就必須修改這些輸入數(shù)據(jù)。
2、在康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧設(shè)計(jì)中，以下參數(shù)是計(jì)算輸出數(shù)據(jù)：
①基本或獨(dú)立的彈簧設(shè)計(jì)參數(shù)（即彈簧平均直徑、彈簧線圈鋼絲直徑、工作線圈數(shù)目）；
②導(dǎo)出的設(shè)計(jì)參數(shù)（例如彈簧的自由長度、最大壓縮長度、壓實(shí)長度、線圈之間的自由間隙、在最大壓縮時(shí)線圈之間的實(shí)體間隙、彈簧的固有頻率和顫振階數(shù)、最大彈簧載簡、最大彈簧扭轉(zhuǎn)成力）。基本的彈簧設(shè)計(jì)參數(shù)決定了彈簧的剛度。
一些輸出參數(shù)受設(shè)計(jì)約束條件限制。例如，安裝長度和彈簧平均直徑受包裝空間限制。在最大彈簧壓縮量和在壓實(shí)長度下的彈簧扭轉(zhuǎn)應(yīng)力受彈簧疲勞壽命、強(qiáng)度和最大允許應(yīng)力極限限制。關(guān)于彈簧顫振保護(hù)的約束條件是通過控制實(shí)體間隙和彈簧固有頻率實(shí)現(xiàn)的。彈簧顫振的階數(shù)是指彈簧的固有頻率與發(fā)動機(jī)的工作頻率之比。為了保證彈簧不在運(yùn)行中發(fā)生強(qiáng)烈顫振。康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧的固有頻率通常至少應(yīng)當(dāng)是發(fā)動機(jī)工作頻率的13倍，即希望彈簧顫振的階要高于13。彈簧固有頻率分析表明，如果彈簧對于凸輪型線的主導(dǎo)諧波之一響應(yīng)非常靈敏的話，顫振的趨勢肯定是存在的。在這種情況下，就需要對凸輪或者彈簧的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。有時(shí)可以使用變剛度或嵌套彈簧來改變彈簧的頻率，以幫助減輕顫振問題。
彈簧設(shè)計(jì)是一個(gè)多維參數(shù)的沒汁問題，可以通過一個(gè)圖形化的方式來處理，以檢查參數(shù)敏感度趨勢。康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的是最大限度地增大彈簧的固有頻率，以減少彈簧振動，同時(shí)滿足以下限制條件：
①發(fā)動機(jī)系統(tǒng)方面所要求的彈簧預(yù)緊力和康明斯發(fā)電機(jī)組氣門彈簧剛度；
②最大允許的彈簧應(yīng)力；
③適當(dāng)?shù)膶?shí)體間隙以控制彈簧顫振。


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