氣門挺桿自動翻轉料框設計

田　鵬，傅　波，程偉然，岳祺宇，李金龍

(1.四川大學 制造科學與工程學院，四川 成都 610065；2.北京泰拓精密清洗設備有限公司，北京 101102)

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氣門挺桿自動翻轉料框設計

田鵬1，傅波1，程偉然1，岳祺宇2，李金龍2

(1.四川大學 制造科學與工程學院，四川 成都 610065；2.北京泰拓精密清洗設備有限公司，北京 101102)

氣門挺桿是發動機進氣系統的重要組成部件，清洗過的氣門挺桿應具有很高的潔凈度。當氣門挺桿開口朝下放入超聲波清洗槽清洗時，工件的頂部會因為存在空氣而使清洗液不能完全進入，使局部清潔度達不到要求。通過研究設計一種自動翻轉料框，可將氣門挺桿的空氣排出，清洗液完全浸入，極大地改善了超聲清洗的效果。

氣門挺桿；超聲波清洗；自動翻轉料框

氣門挺桿是發動機進氣系統中的重要組成部件(見圖1和圖2)，是由柱塞、單向閥和單向閥彈簧組成的挺桿工作長度微調機構，其能夠在發動機進氣以及排氣過程中，自動調整氣門間隙，保持氣門工作正常而整個機構又沒有間隙存在，從而減少了零件之間的沖擊和噪聲[1]。由于氣門挺桿為精密零件，必須嚴格保證其潔凈度(一般要求氣門挺桿經過清洗，其上粘附的污染顆粒直徑≤10 μm )[2]。氣門挺桿為一端密封的環形薄壁件，對于環形薄壁零件，如盤管式燃氣冷卻器的清洗，已經有學者探討使用循環溶液清洗技術[3]。由于氣門挺桿一端密封，存在較深內孔，孔內易積存空氣，將工件開口朝下直立浸入清洗槽中清洗液時，會因工件內腔頂部留有空氣，使得清洗液不能完全充滿內腔，整體清洗效果達不到要求。研究設計了自動翻轉料框，在不增加清洗工作量的情況下，可滿足氣門挺桿超聲清洗后的清潔度要求。

圖1　氣門挺桿結構剖視圖

圖2　未清洗的氣門挺桿

1　清洗方案

結合實際經驗及查閱相關文獻，選用超聲波清洗機對氣門挺桿進行清洗。超聲清洗主要用于形狀比較復雜的金屬零件的清洗，對于小型精密金屬制品及精磨面也能起到比較好的清洗作用，特別對于有齒、深孔和狹縫的零件有很好的清洗作用。不論工件形狀多么復雜，將其放入清洗液內，只要是能接觸到液體的地方，都能實現超聲波清洗[4]。

超聲波信號發生器產生20 kHz以上的高頻電信號，通過換能器轉換成2萬次/s以上的高頻機械振蕩，在清洗液(介質)中形成超聲波，以正壓和負壓高頻交替變化的方式在清洗液中疏密相間地向前輻射傳播，使清洗液中不斷產生無數微小氣泡并不斷破襲，氣泡破裂時可形成1 000個大氣壓以上的瞬間高壓，產生一連串的爆炸，并釋放出巨大能量，對周圍形成巨大沖擊，使工件表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達到工件表面凈化的目的[5]。

弱堿性環保清洗劑成分中含有表面活性劑，表面活性劑是一種有機化合物，當其溶解在液體中時，能降低清洗液與污物間的表面張力，對污物有潤濕、滲透、分散和乳化增溶等清洗作用[6]；因此清洗效果比較好，而且其無毒，無害，無刺激性，可完全生物降解。因氣門挺桿的污染物主要為油污及塵屑，選用弱堿性環保清洗劑可滿足清洗要求，故選擇RSB-105環保清洗劑。

2　裝夾方式

根據超聲波清洗槽的尺寸，結合工件的外形以及清洗要求，設計了長方體型可翻轉料框(見圖3和圖4)。其主要結構包括料框架及料盤兩部分。首先將氣門挺桿開口處朝下豎直放入料盤內，閉合料盤門，使工件與料盤形成一個整體，這樣在翻轉和移動的過程中都不會擺動；然后將料盤從側面放入料框架，進入支架凹槽內，并順時針翻轉料框90°至料盤與料框架的底面垂直，頂桿的前端自動頂在料盤的底部；隨后將彈簧掛在料框的底部邊架上，此時料盤的頂部會受到一個彈簧拉力，底部會受到一個推力，兩力平衡使料框保持在豎直狀態，進而使得氣門挺桿的開口處于水平狀。把料框架整體放入清洗槽內，當料盤頂部完全浸入清洗液后，料框架的底部即將接觸清洗槽底部，此時頂桿的尾端與清洗槽槽底的小凸起塊接觸，受到向上的力，頂桿繞旋轉螺母轉動，隨后頂桿前端與料盤脫離接觸，在彈簧拉力作用下，料盤繞支架轉動90°，碰觸到水平架達到水平狀態，工件也隨之翻轉90°，達到開口朝下的豎直狀態。整個過程無需過多人工操作即可實現翻轉要求。

圖3　料盤豎直放置時的可翻轉料框側面圖

圖4　料盤水平放置時的可翻轉料框正面圖

3　清洗效果及分析

為保證結果的準確性，選取60個目測可見明顯油污及顆粒物的氣門挺桿作為清洗對象，分2批次放置在可翻轉料框中進行清洗，清洗后放置在顯微鏡下觀察并記錄結果。將此結果與未清洗時以及以不翻轉的形式放置時的清洗結果進行對比，結果見表1。

表1　不同裝載條件下清洗效果對比

從檢測結果來看，在使用可自動翻轉料框清洗后，相對于直接將工件豎直放入水中，清潔度大大提高了。尤其對于內腔的頂部，由于空氣的存在而導致清洗液不能完全充滿內腔，使得超聲效果減弱的現象得到了很好的改善，清洗效果也滿足了清洗要求。

4　結語

采用將氣門挺桿開口朝下豎直放入清洗槽的方式，會因使工件內腔頂部留存有空氣而導致清洗液不能完全充滿工件內腔，超聲波清洗作用不能充分發揮，清洗后的工件不能達到潔凈度要求。將工件放入自動旋轉料框后再浸入清洗液，可以實現工件的開口首先與水面平行，待清洗液將空氣擠出并完全充滿內腔之后，再做出接近90°的翻轉，可達到最佳清洗狀態。清洗后的工件能很好地滿足潔凈度要求。

[1]張瓚.液壓氣門挺桿常見故障及原因分析[J].內燃機與動力裝置，2008(1)：53-55.

[2]程偉然.氣門挺桿復合清洗工藝研究[J].新技術新工藝，2015(5)：1-3.

[3]高曉，陳國強，陳勇進.盤管式燃氣冷卻器清洗工藝與技術[J].新技術新工藝，2013(9)：89-90.

[4]李雅麗.超聲波清洗的原理和實際應用[J].清洗世界,2006，22(7)：31-35.

[5]馮若.超聲手冊[M].南京：南京大學出版社，2007.

[6]廖天生,李瑞蓮.皮帶輪清洗工藝研究[J].汽車科技，2002(4)：24-25.

責任編輯馬彤

Structural Design of Automatically Overturned Loader for Valve Tappet

TIAN Peng1， FU Bo1， CHENG Weiran1， YUE Qiyu2， LI Jinlong2

(1.College of Manufacturing Science and Engineering， Sichuan University， Chengdu 610065， China;2.Beijing Tietop Precision Cleaning Equipment Co., Ltd., Beijing 101102, China)

As the valve tappet is an important part of engine air intake system, the cleanliness is required to achieve a high level.When put the valve tappet downward into the ultrasonic cleaners, cleaning fluid will not fill the top of valve tappet because of the air. Local cleaning quality can not meet the requirement. The automatically overturned loader proposed in this paper can remove the air in the top of the valve tappet, and improve the ultrasonic cleaning effect.

valve tappet, ultrasonic cleaning, automatically overturned loader

TG 174

B

田鵬(1989-)，男，碩士研究生，主要從事機械開發、超聲波及應用等方面的研究。

2016-01-08