新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組的氣門傳動(dòng)組件結(jié)構(gòu)

 

摘要：氣門傳動(dòng)組是從正時(shí)齒輪開始至推動(dòng)氣門動(dòng)作的所有零件，其組成視配氣機(jī)構(gòu)的形式而有所不同，它的功用是定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門使其開閉。柴油發(fā)電機(jī)的氣門傳動(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(yùn)動(dòng)傳遞到氣門組件上，以控制氣門的開閉。

 

一、凸輪軸

 

      凸輪軸是配氣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，其作用是通過傳動(dòng)零件按發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)準(zhǔn)確地開啟和關(guān)閉每個(gè)汽缸上的進(jìn)、排氣門。此外，在汽油機(jī)上，它還要帶動(dòng)分電器、汽油泵和機(jī)油泵；而在柴油機(jī)上，它還要帶動(dòng)噴油泵、輸油泵等。為了保證柴油機(jī)噴油和汽油機(jī)點(diǎn)火的準(zhǔn)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(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1、凸輪軸的構(gòu)造

      凸輪軸由若干個(gè)進(jìn)、排凸輪和支承軸頸所構(gòu)成（如圖1所示），由端部的正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的類型不同，所以凸輪軸的構(gòu)造也不完全一樣。對(duì)于四沖程柴油機(jī)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(jī)構(gòu)的工作質(zhì)量。凸輪的輪廓形狀種類較多，但可分為圓弧凸輪和函數(shù)凸輪兩大類。圓弧凸輪的特點(diǎn)能獲得較大的時(shí)西值(即氣門的流通截面積與對(duì)應(yīng)的開啟時(shí)間之乘積)，但加速度不連續(xù)，沖擊振動(dòng)較大；函數(shù)凸輪的特點(diǎn)是加速度按單一函數(shù)連續(xù)變化，無加速度突變現(xiàn)象，使配氣機(jī)構(gòu)免受沖擊，改善了動(dòng)力性能。

      氣門開啟的距離決定于凸輪的頂高；氣門開啟時(shí)間的長短決定于凸輪頭部的角度，此角度稱為夾角。如圖2所示，對(duì)于四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，理論上此夾角為90°，點(diǎn)火順序?yàn)?-3-4-2。對(duì)于六缸四沖程柴油機(jī)作功間隔角為120°曲軸轉(zhuǎn)角，即相當(dāng)于60°凸輪軸轉(zhuǎn)角，工作次序?yàn)?-5-3-6-2-4，凸輪轉(zhuǎn)向。

 

圖1  柴油機(jī)凸輪軸構(gòu)造示意圖

圖2  凸輪軸同名凸輪的相對(duì)角位置

 

2、凸輪軸的驅(qū)動(dòng)

      凸輪軸的驅(qū)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，稱為正時(shí)齒輪。對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，各缸進(jìn)、排氣門各開啟一次，凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周，因而曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比為2:1。曲軸上的正時(shí)齒輪為主動(dòng)齒輪，對(duì)于柴油機(jī)，主動(dòng)齒輪經(jīng)過一個(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(wěn)、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(yīng)保持在較小范圍內(nèi)，以減小響聲。若間隙過大，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開閉時(shí)間的一定的配合關(guān)系，裝配時(shí)必須注意機(jī)件上的正時(shí)標(biāo)記，嚴(yán)格按規(guī)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(biāo)記。

 3、軸向定位

圖3  柴油機(jī)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(jī)構(gòu)

 

      配氣機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來傳動(dòng)凸輪軸到氣門之間的運(yùn)動(dòng)。頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，包括氣門挺柱、推桿和搖臂組等。

1、氣門挺柱(桿)

      氣門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(zhuǎn)所產(chǎn)生的側(cè)向力。

      當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為避免凸輪尖頂動(dòng)氣門時(shí)的橫向力直接作用在氣門腳上，造成氣門桿單向磨損，致使氣門上升時(shí)發(fā)生偏移，影響氣門與座的正確配合，因此，在氣門與凸輪軸之間裝有挺柱來傳遞凸輪的推力。挺柱有滑動(dòng)式、滾輪式及滾輪臂式三種結(jié)構(gòu)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(yùn)動(dòng)，它是為輕型氣缸設(shè)計(jì)的，常見的形式有菌形挺、平面挺桿和筒形挺桿三種（分別如圖3中a、b、c所示），機(jī)械挺柱為桶形，取消了原有墊片調(diào)節(jié)式機(jī)械挺柱配氣機(jī)構(gòu)中的墊片，取而代之是將機(jī)械挺柱的內(nèi)腔中心一體成型一凸臺(tái)，直接與氣門桿頂端相抵，其厚度相當(dāng)于原有墊片的厚度，即挺柱變成了整體式，同樣可以達(dá)到對(duì)氣門間隙的調(diào)整，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。因此本結(jié)構(gòu)減少了原有結(jié)構(gòu)的零件數(shù)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(dāng)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(jī)。

③ 滾輪臂式挺柱：

      為了減少挺柱的側(cè)壓力在凸輪和推桿之間用帶滾輪的搖臂代替挺柱，其結(jié)構(gòu)。滾輪臂套在一根與凸輪軸相平行的軸上，此軸稱為滾輪軸。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(diào)整噴油時(shí)間。

2、推桿

      氣門推桿的主要作用是將挺桿的推力傳給搖臂，驅(qū)動(dòng)氣門開啟。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(xì)長弧形零件的一般結(jié)構(gòu)包括球頭、凸球頭和空心桿三部分，推桿通常用無縫隙鋼管冷拉制成，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，而氣門在氣缸蓋上，氣門和凸輪軸 "相距甚遠(yuǎn)"，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(jī)的配氣機(jī)構(gòu)的零件之一，如圖4所示。配氣機(jī)構(gòu)分為氣門組件和氣門運(yùn)動(dòng)組件，而搖臂屬氣門運(yùn)動(dòng)組件。其作用是將凸輪軸和推桿傳來的運(yùn)動(dòng)和作用力，改變方向，使給氣門組件，使氣門開啟和關(guān)閉，進(jìn)而受到很大的彎矩，因此應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(nèi)安裝一個(gè)銅襯套，在襯套內(nèi)再安裝一個(gè)搖臂軸作為支點(diǎn)，長短臂就繞著該支點(diǎn)擺動(dòng)。兩臂不等長，長短臂比值為1.8~2.2，這個(gè)比值稱為搖臂的傳動(dòng)比。在搖臂的長端加工有螺紋孔，用來推動(dòng)氣門并安裝調(diào)節(jié)螺釘以調(diào)節(jié)氣門與氣門座在冷車時(shí)的間隙。在搖臂的短端加工一個(gè)槽和一個(gè)孔，采用槽加銷軸的結(jié)構(gòu)與推桿相連。工作時(shí)，凸輪軸通過挺柱（實(shí)際上是凸輪的滾子從動(dòng)件）來推動(dòng)推桿給搖臂一個(gè)使搖臂繞支點(diǎn)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣門的開啟和關(guān)閉。

 

圖3  機(jī)械式氣門挺柱類型

圖4  氣門搖臂結(jié)構(gòu)示意圖

 

 

 

 

 

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