新聞主題	柴油發(fā)電機組的氣門(mén)傳動(dòng)組件結構

 

摘要：氣門(mén)傳動(dòng)組是從正時(shí)齒輪開(kāi)始至推動(dòng)氣門(mén)動(dòng)作的所有零件，其組成視配氣機構的形式而有所不同，它的功用是定時(shí)驅動(dòng)氣門(mén)使其開(kāi)閉。柴油發(fā)電機的氣門(mén)傳動(dòng)組件由凸輪軸、挺柱、推桿和搖臂等零部件組成。它們的作用是把凸輪的運動(dòng)傳遞到氣門(mén)組件上，以控制氣門(mén)的開(kāi)閉。

 

一、凸輪軸

 

      凸輪軸是配氣機構中的關(guān)鍵部件，其作用是通過(guò)傳動(dòng)零件按發(fā)動(dòng)機的工作循環(huán)準確地開(kāi)啟和關(guān)閉每個(gè)汽缸上的進(jìn)、排氣門(mén)。此外，在汽油機上，它還要帶動(dòng)分電器、汽油泵和機油泵；而在柴油機上，它還要帶動(dòng)噴油泵、輸油泵等。為了保證柴油機噴油和汽油機點(diǎn)火的準時(shí)可靠，凸輪軸和曲輪必須保持一定的正時(shí)關(guān)系，使發(fā)動(dòng)機正常運轉。

1、凸輪軸的構造

      凸輪軸由若干個(gè)進(jìn)、排凸輪和支承軸頸所構成（如圖1所示），由端部的正時(shí)齒輪驅動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機的類(lèi)型不同，所以凸輪軸的構造也不完全一樣。對于四沖程柴油機的凸輪軸，除進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪外，還有噴油泵凸輪。

      凸輪軸上最為重要的部分是凸輪，其輪廓形狀，直接影響配氣機構的工作質(zhì)量。凸輪的輪廓形狀種類(lèi)較多，但可分為圓弧凸輪和函數凸輪兩大類(lèi)。圓弧凸輪的特點(diǎn)能獲得較大的時(shí)西值(即氣門(mén)的流通截面積與對應的開(kāi)啟時(shí)間之乘積)，但加速度不連續，沖擊振動(dòng)較大；函數凸輪的特點(diǎn)是加速度按單一函數連續變化，無(wú)加速度突變現象，使配氣機構免受沖擊，改善了動(dòng)力性能。

      氣門(mén)開(kāi)啟的距離決定于凸輪的頂高；氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間的長(cháng)短決定于凸輪頭部的角度，此角度稱(chēng)為夾角。如圖2所示，對于四缸四沖程發(fā)動(dòng)機，理論上此夾角為90°，點(diǎn)火順序為1-3-4-2。對于六缸四沖程柴油機作功間隔角為120°曲軸轉角，即相當于60°凸輪軸轉角，工作次序為1-5-3-6-2-4，凸輪轉向。

 

圖1  柴油機凸輪軸構造示意圖

圖2  凸輪軸同名凸輪的相對角位置

 

2、凸輪軸的驅動(dòng)

      凸輪軸的驅動(dòng)通常采用齒輪傳動(dòng)，正時(shí)齒輪位置如圖3所示。

      采用齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒輪是裝在凸輪軸的前端，與曲軸上的齒輪直接或間接嚙合，稱(chēng)為正時(shí)齒輪。對于四沖程發(fā)動(dòng)機，每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸旋轉兩周，各缸進(jìn)、排氣門(mén)各開(kāi)啟一次，凸輪軸只旋轉一周，因而曲軸與凸輪軸的轉速比為2:1。曲軸上的正時(shí)齒輪為主動(dòng)齒輪，對于柴油機，主動(dòng)齒輪經(jīng)過(guò)一個(gè)或兩個(gè)中間齒輪，再傳到凸輪軸上的正時(shí)齒輪。

      為了使齒輪傳動(dòng)時(shí)嚙合平穩、減小噪聲及減少曲軸上正時(shí)齒輪的磨損，通常用不同材料制造，正時(shí)齒輪常采用斜齒輪，其傾斜度約10°，曲軸上的正時(shí)齒輪多用合金鋼制，而凸輪軸上的正時(shí)齒輪用鑄鐵或夾布膠木制。齒輪間的間隙應保持在較小范圍內，以減小響聲。若間隙過(guò)大，不但工作時(shí)齒與齒之間的撞擊。噪聲大，影響配氣，而且使齒輪易損壞。

      為了保證曲輪位置與氣門(mén)開(kāi)閉時(shí)間的一定的配合關(guān)系，裝配時(shí)必須注意機件上的正時(shí)標記，嚴格按規定裝配。曲軸主動(dòng)齒輪、左右凸輪軸傳動(dòng)齒輪、噴油泵傳動(dòng)齒輪、水泵傳動(dòng)齒輪及中間齒輪等其上面都刻有裝配嚙合標記。

 3、軸向定位

圖3  柴油機凸輪軸與正時(shí)齒輪聯(lián)接圖

圖4  凸輪軸軸向定位.

 

二、傳動(dòng)機構

 

      配氣機構的傳動(dòng)機構是用來(lái)傳動(dòng)凸輪軸到氣門(mén)之間的運動(dòng)。頂置氣門(mén)式配氣機構，包括氣門(mén)挺柱、推桿和搖臂組等。

1、氣門(mén)挺柱(桿)

      氣門(mén)挺柱的作用是將凸輪的推力傳遞給推桿，并承受凸輪軸旋轉所產(chǎn)生的側向力。

      當凸輪軸轉動(dòng)時(shí)，為避免凸輪尖頂動(dòng)氣門(mén)時(shí)的橫向力直接作用在氣門(mén)腳上，造成氣門(mén)桿單向磨損，致使氣門(mén)上升時(shí)發(fā)生偏移，影響氣門(mén)與座的正確配合，因此，在氣門(mén)與凸輪軸之間裝有挺柱來(lái)傳遞凸輪的推力。挺柱有滑動(dòng)式、滾輪式及滾輪臂式三種結構形式。

（1）整體式挺柱

      整體式挺柱以一個(gè)整體零件的形式傳遞運動(dòng)，它是為輕型氣缸設計的，常見(jiàn)的形式有菌形挺、平面挺桿和筒形挺桿三種（分別如圖3中a、b、c所示），機械挺柱為桶形，取消了原有墊片調節式機械挺柱配氣機構中的墊片，取而代之是將機械挺柱的內腔中心一體成型一凸臺，直接與氣門(mén)桿頂端相抵，其厚度相當于原有墊片的厚度，即挺柱變成了整體式，同樣可以達到對氣門(mén)間隙的調整，保證發(fā)動(dòng)機的正常工作運轉。因此本結構減少了原有結構的零件數量，降低了加工難度，更容易保證質(zhì)量，降低成本。

（2）滾輪式挺柱

② 滾輪式挺柱：

      如圖3（d）所示，在挺柱下面裝有一個(gè)滾輪，使挺柱與凸輪接觸面由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，以減少凸輪的磨損，并且當滾輪、軸承等零件磨損后亦易于更換，其缺點(diǎn)是零件多，制造成本也較高。滾輪式挺柱適用于直徑大的柴油機。

③ 滾輪臂式挺柱：

      為了減少挺柱的側壓力在凸輪和推桿之間用帶滾輪的搖臂代替挺柱，其結構。滾輪臂套在一根與凸輪軸相平行的軸上，此軸稱(chēng)為滾輪軸。臂與軸之間有銅套，以減少磨損，用平健與滾輪軸相連接。頂噴油泵滾輪臂的銅套是偏心的，以便調整噴油時(shí)間。

2、推桿

      氣門(mén)推桿的主要作用是將挺桿的推力傳給搖臂，驅動(dòng)氣門(mén)開(kāi)啟。推桿的上、下端頭經(jīng)熱處理并拋磨，以提高耐磨性；桿身有實(shí)心和空心兩種。

      推桿細長(cháng)弧形零件的一般結構包括球頭、凸球頭和空心桿三部分，推桿通常用無(wú)縫隙鋼管冷拉制成，也有的用硬鋁制造。在底置凸輪軸的OHV中，由于凸輪軸在氣缸體的底部，而氣門(mén)在氣缸蓋上，氣門(mén)和凸輪軸 "相距甚遠"，這就要求有一個(gè)能在它們之間傳遞動(dòng)力的部件，因此，推桿就有了空間。

3、搖臂組

      搖臂是柴油發(fā)動(dòng)機的配氣機構的零件之一，如圖4所示。配氣機構分為氣門(mén)組件和氣門(mén)運動(dòng)組件，而搖臂屬氣門(mén)運動(dòng)組件。其作用是將凸輪軸和推桿傳來(lái)的運動(dòng)和作用力，改變方向，使給氣門(mén)組件，使氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而受到很大的彎矩，因此應有足夠的強度和剛度，并且質(zhì)量要輕。

      搖臂是一個(gè)雙臂杠桿，其中在φ12H7孔內安裝一個(gè)銅襯套，在襯套內再安裝一個(gè)搖臂軸作為支點(diǎn)，長(cháng)短臂就繞著(zhù)該支點(diǎn)擺動(dòng)。兩臂不等長(cháng)，長(cháng)短臂比值為1.8~2.2，這個(gè)比值稱(chēng)為搖臂的傳動(dòng)比。在搖臂的長(cháng)端加工有螺紋孔，用來(lái)推動(dòng)氣門(mén)并安裝調節螺釘以調節氣門(mén)與氣門(mén)座在冷車(chē)時(shí)的間隙。在搖臂的短端加工一個(gè)槽和一個(gè)孔，采用槽加銷(xiāo)軸的結構與推桿相連。工作時(shí)，凸輪軸通過(guò)挺柱（實(shí)際上是凸輪的滾子從動(dòng)件）來(lái)推動(dòng)推桿給搖臂一個(gè)使搖臂繞支點(diǎn)擺動(dòng)，實(shí)現氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。

 

圖3  機械式氣門(mén)挺柱類(lèi)型

圖4  氣門(mén)搖臂結構示意圖

 

 

 

 

 

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