新聞主題	柴油發(fā)電機組的氣門傳動組件結(jié)構(gòu)

 

摘要：氣門傳動組是從正時齒輪開始至推動氣門動作的所有零件，其組成視配氣機構(gòu)的形式而有所不同，它的功用是定時驅(qū)動氣門使其開閉。柴油發(fā)電機的氣門傳動組件由凸輪軸、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

 

      凸輪軸是配氣機構(gòu)中的關(guān)鍵部件，其作用是通過傳動零件按發(fā)動機的工作循環(huán)準確地開啟和關(guān)閉每個汽缸上的進、排氣門。此外，在汽油機上，它還要帶動分電器、汽油泵和機油泵；而在柴油機上，它還要帶動噴油泵、輸油泵等。為了保證柴油機噴油和汽油機點火的準時可靠，凸輪軸和曲輪必須保持一定的正時關(guān)系，使發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。

1、凸輪軸的構(gòu)造

      凸輪軸由若干個進、排凸輪和支承軸頸所構(gòu)成（如圖1所示），由端部的正時齒輪驅(qū)動。由于發(fā)動機的類型不同，所以凸輪軸的構(gòu)造也不完全一樣。對于四沖程柴油機的凸輪軸，除進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(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。圓弧凸輪的特點能獲得較大的時西值(即氣門的流通截面積與對應(yīng)的開啟時間之乘積)，但加速度不連續(xù)，沖擊振動較大；函數(shù)凸輪的特點是加速度按單一函數(shù)連續(xù)變化，無加速度突變現(xiàn)象，使配氣機構(gòu)免受沖擊，改善了動力性能。

      氣門開啟的距離決定于凸輪的頂高；氣門開啟時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，對于四缸四沖程發(fā)動機，理論上此夾角為90°，點火順序為1-3-4-2。對于六缸四沖程柴油機作功間隔角為120°曲軸轉(zhuǎn)角，即相當于60°凸輪軸轉(zhuǎn)角，工作次序為1-5-3-6-2-4，凸輪轉(zhuǎn)向。

 

圖1  柴油機凸輪軸構(gòu)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(qū)動

      凸輪軸的驅(qū)動通常采用齒輪傳動，正時齒輪位置如圖3所示。

      采用齒輪傳動時，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，稱為正時齒輪。對于四沖程發(fā)動機，每完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，各缸進、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。曲軸上的正時齒輪為主動齒輪，對于柴油機，主動齒輪經(jīng)過一個或兩個中間齒輪，再傳到凸輪軸上的正時齒輪。

      為了使齒輪傳動時嚙合平穩(wěn)、減小噪聲及減少曲軸上正時齒輪的磨損，通常用不同材料制造，正時齒輪常采用斜齒輪，其傾斜度約10°，曲軸上的正時齒輪多用合金鋼制，而凸輪軸上的正時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間的一定的配合關(guān)系，裝配時必須注意機件上的正時標記，嚴格按規(guī)定裝配。曲軸主動齒輪、左右凸輪軸傳動齒輪、噴油泵傳動齒輪、水泵傳動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齒輪聯(lián)接圖

圖4  凸輪軸軸向定位.

 

二、傳動機構(gòu)

 

      配氣機構(gòu)的傳動機構(gòu)是用來傳動凸輪軸到氣門之間的運動。頂置氣門式配氣機構(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。

      當凸輪軸轉(zhuǎn)動時，為避免凸輪尖頂動氣門時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

      整體式挺柱以一個整體零件的形式傳遞運動，它是為輕型氣缸設(shè)計的，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），機械挺柱為桶形，取消了原有墊片調(diào)節(jié)式機械挺柱配氣機構(gòu)中的墊片，取而代之是將機械挺柱的內(nèi)腔中心一體成型一凸臺，直接與氣門桿頂端相抵，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間隙的調(diào)整，保證發(fā)動機的正常工作運轉(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滾輪，使挺柱與凸輪接觸面由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，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(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；桿身有實心和空心兩種。

      推桿細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"，這就要求有一個能在它們之間傳遞動力的部件，因此，推桿就有了空間。

3、搖臂組

      搖臂是柴油發(fā)動機的配氣機構(gòu)的零件之一，如圖4所示。配氣機構(gòu)分為氣門組件和氣門運動組件，而搖臂屬氣門運動組件。其作用是將凸輪軸和推桿傳來的運動和作用力，改變方向，使給氣門組件，使氣門開啟和關(guān)閉，進而受到很大的彎矩，因此應(yīng)有足夠的強度和剛度，并且質(zhì)量要輕。

      搖臂是一個雙臂杠桿，其中在φ12H7孔內(nèi)安裝一個銅襯套，在襯套內(nèi)再安裝一個搖臂軸作為支點，長短臂就繞著該支點擺動。兩臂不等長，長短臂比值為1.8~2.2，這個比值稱為搖臂的傳動比。在搖臂的長端加工有螺紋孔，用來推動氣門并安裝調(diào)節(jié)螺釘以調(diào)節(jié)氣門與氣門座在冷車時的間隙。在搖臂的短端加工一個槽和一個孔，采用槽加銷軸的結(jié)構(gòu)與推桿相連。工作時，凸輪軸通過挺柱（實際上是凸輪的滾子從動件）來推動推桿給搖臂一個使搖臂繞支點擺動，實現(xiàn)氣門的開啟和關(guān)閉。

 

圖3  機械式氣門挺柱類型

圖4  氣門搖臂結(jié)構(gòu)示意圖

 

 

 

 

 

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