สปริงวาล์วจะอยู่ระหว่างหัวกระบอกสูบและที่นั่งสปริงที่ปลายก้านวาล์ว หน้าที่ของสปริงวาล์วคือเพื่อให้แน่ใจว่าวาล์วจะพอดีกับที่นั่งวาล์วหรือแหวนที่นั่งวาล์วเมื่อวาล์วปิด และเพื่อเอาชนะแรงเฉื่อยที่เกิดจากกลไกวาล์วเมื่อวาล์วเปิด เพื่อให้ชิ้นส่วนเกียร์ถูกควบคุมโดยลูกเบี้ยวเสมอและไม่แยกออกจากกัน
สปริงวาล์วส่วนใหญ่มักทำจากลวดเหล็กอัลลอยด์คุณภาพสูงและผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการรับแรงกด เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของสปริง ควรชุบสังกะสีและเคลือบฟอสเฟตที่พื้นผิวของสปริง ปลายทั้งสองข้างของสปริงต้องเจียรให้เรียบและตั้งฉากกับแกนสปริงเพื่อป้องกันไม่ให้สปริงเอียงขณะใช้งาน
สปริงวาล์วส่วนใหญ่เป็นสปริงเกลียวทรงกระบอก เมื่อความถี่ในการทำงานของสปริงวาล์วเท่ากับหรือเป็นทวีคูณของความถี่ธรรมชาติ สปริงวาล์วจะเกิดการสั่นพ้องและความน่าจะเป็นของการแตกหักจะเพิ่มขึ้น เพื่อป้องกันการสั่นพ้อง สามารถใช้สปริงที่มีพิทช์แปรผันได้ และปัจจุบันเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ใช้สปริงคู่แบบคอนเซนตริก ทิศทางการหมุนของสปริงด้านในและด้านนอกจะตรงกันข้าม และความแข็งของสปริงด้านนอกจะมากกว่าสปริงด้านใน สปริงคู่ไม่เพียงแต่ป้องกันการสั่นพ้องเท่านั้น แต่ยังทำให้ความยาวของสปริงสั้นลงด้วย นอกจากนี้ เมื่อสปริงตัวหนึ่งหัก สปริงอีกตัวหนึ่งจะยังคงทำงานต่อไปได้ โดยป้องกันไม่ให้วาล์วตกลงไปในกระบอกสูบ
วิธีการทำลาย
เนื่องจากสปริงวาล์วรับแรงบิดขณะทำงาน การกระจายความเค้นบนหน้าตัดวงกลมจึงไม่สม่ำเสมอ ความเค้นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจากจุดกำเนิดใกล้จุดศูนย์กลางไปยังแต่ละจุดบนขอบ และพื้นผิวจะรับความเค้นสูงสุด ในแง่ของจุดพื้นผิว พื้นผิวด้านในจะรับความเค้นสูงสุดและรับความเค้นในระนาบ ดังนั้น เมื่อมีข้อบกพร่องบนพื้นผิวของสปริงวาล์ว ก็สามารถสร้างความเข้มข้นของความเค้นสูงสุดที่ตำแหน่งที่มีข้อบกพร่องได้ ส่งผลให้สปริงแตกก่อนกำหนด
สาเหตุของการแตกหัก
สาเหตุที่สปริงวาล์วแตก นอกจากข้อบกพร่องในการผลิตแล้ว การใช้งานที่ไม่ถูกวิธียังอาจทำให้เกิดความเสียหายก่อนกำหนดได้อีกด้วย สาเหตุทั่วไปมีดังนี้:
① มีหลุมและการกัดกร่อนบนพื้นผิวของสปริง การจัดเก็บที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดหลุมการกัดกร่อนบนพื้นผิวของสปริง เมื่อสปริงได้รับแรงบิดสูง ความเครียดอาจรวมตัวกันที่หลุมการกัดกร่อนได้อย่างง่ายดาย ซึ่งท้ายที่สุดแล้วอาจนำไปสู่รอยแตกร้าวจากความล้าของสปริง
วิธีการตรวจสอบคุณภาพสำหรับสปริงวาล์วแบบใหม่: ยึดสปริงไว้กับที่จับและกดให้สั้นที่สุดเพื่อไม่ให้มีช่องว่างระหว่างแหวนมากที่สุด และเก็บไว้เป็นเวลา 48 ชั่วโมง หากพื้นผิวของสปริงมีข้อบกพร่อง สปริงจะแตกหลังจากการบำบัดด้วยการบีบอัดนี้ เนื่องจากแรงเครียดภายในของสปริงจะกระจุกตัวสูงใกล้กับข้อบกพร่อง ทำให้สปริงแตก
ความแข็งแรงของความยืดหยุ่นของสปริงวาล์วสามารถระบุได้โดยวิธีการเปรียบเทียบ วิธีการเฉพาะคือการเชื่อมต่อสปริงวาล์วเก่าที่กำลังตรวจสอบแบบอนุกรมกับสปริงวาล์วใหม่ก่อน จากนั้นแยกสปริงทั้งสองออกจากกันด้วยแหวนรองเหล็กตรงกลาง จากนั้นใช้แรงกดจำนวนหนึ่งกับสปริงวาล์วและสังเกตระดับการบีบอัดของสปริงใหม่และสปริงเก่า หากความยืดหยุ่นของสปริงเก่าไม่เพียงพอ จะต้องกดลงก่อน
② เส้นกึ่งกลางของสปริงเบ้ หากปลายทั้งสองด้านของสปริงวาล์วไม่ตั้งฉากกับเส้นกึ่งกลางของสปริง สปริงจะทำงานด้วยความเร็วสูงเป็นเวลานาน และวัสดุโลหะของสปริงยังมีแนวโน้มที่จะแตกหักเนื่องจากความล้า วิธีการตรวจสอบแนวตั้งของสปริงวาล์วคือวางสปริงในแนวตั้งบนแผ่นแบนก่อน ใช้ไม้บรรทัดสี่เหลี่ยมวางบนวงกลมด้านล่างของสปริง จากนั้นหมุนสปริงหนึ่งครั้งและวัดระยะทางสูงสุดระหว่างวงกลมด้านบนของสปริงและไม้บรรทัดสี่เหลี่ยม โดยปกติ ระยะเอียงของสปริงวาล์วถึงเส้นแนวตั้งคือ 1.0-1.5 มม. หากเกินค่านี้ ควรเปลี่ยนใหม่
③ การเคลื่อนที่ของไกด์วาล์วหรือลูกปืนเพลาลูกเบี้ยวที่หลวม หากไกด์วาล์วเคลื่อนที่ในระหว่างการใช้งาน อาจทำให้สปริงวาล์วแตกได้เนื่องจากแรงดัดเมื่อถูกบีบอัด ลูกปืนเพลาลูกเบี้ยวที่หลวมอาจทำให้สปริงวาล์วเกิดเสียงสั่นพ้องและแตกหักได้
④ การใช้งานหรือการติดตั้งที่ไม่เหมาะสม ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล หากความเร็วเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งกะทันหัน ความถี่ของการบีบอัดและการยืดตัวของสปริงวาล์วจะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ส่งผลให้เกิดการแตกจากความล้า
⑤ สปริงวาล์วไม่ได้ประกอบตามที่กำหนด เมื่อประกอบสปริงวาล์ว รุ่นบางรุ่นมีข้อกำหนดพิเศษ ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ดีเซล Isuzu 6BBl ต้องใช้สปริงด้านสีน้ำเงินให้หันเข้าหาพื้นผิวเรียบของหัวกระบอกสูบ มิฉะนั้น สปริงอาจแตกหักได้ง่าย
การจัดการภาวะฉุกเฉิน
หากพบว่าสปริงวาล์วของเครื่องยนต์ดีเซลหักขณะขับรถ สามารถถอดสปริงที่หักออกก่อน จากนั้นจึงติดตั้งพื้นผิวการทำงานที่ปลายทั้งสองข้างของสปริงกลับคืนเพื่อใช้งานชั่วคราว หากสปริงหักออกเป็นหลายส่วน สามารถถอดสลักปรับวาล์วไอดีและไอเสียของกระบอกสูบออกเพื่อปิดวาล์ว จากนั้น สามารถถอดท่อน้ำมันแรงดันสูงของปั๊มฉีดเชื้อเพลิงที่นำไปสู่กระบอกสูบออกเพื่อป้องกันไม่ให้ฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบ ทำให้รถสามารถขับต่อไปยังจุดหมายปลายทางได้
ขั้นตอนการตรวจสอบ
(1) ตรวจสอบความยาวอิสระของสปริงวาล์ว วัดความยาวอิสระของสปริงวาล์วด้วยคาลิปเปอร์ แล้วค่าที่ได้จะต้องตรงตามค่ามาตรฐาน หากไม่ตรงตามข้อกำหนด ควรเปลี่ยนใหม่
(2) ตรวจสอบแนวตั้งของสปริงวาล์ว ใช้ไม้บรรทัดสี่เหลี่ยมและแผ่นแบนเพื่อตรวจสอบแนวตั้งของสปริงวาล์ว ค่าของสปริงวาล์วควรเป็นไปตามค่ามาตรฐาน มิฉะนั้นจะต้องเปลี่ยนสปริงวาล์ว
(3) ตรวจสอบแรงพรีโหลดของสปริงวาล์ว ใช้เกจวัดแรงเพื่อตรวจจับแรงพรีโหลดของสปริงวาล์ว และค่าของแรงพรีโหลดจะต้องเป็นไปตามมาตรฐาน หากแรงพรีโหลดต่ำกว่าค่ามาตรฐาน ควรเปลี่ยนสปริงวาล์ว
(4) เพื่อป้องกันความเสียหาย ควรกดสปริงบ่อยครั้ง