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柴油發(fā)電機(jī)配氣機(jī)構(gòu)：搖臂總成零件圖 |
摘要：柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)是指控制柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣和排氣的部件按柴油機(jī)工作情況，適時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉。在柴油機(jī)內(nèi)部，這些部件協(xié)同工作，以確保柴油柴油機(jī)正常運(yùn)行。康明斯柴油機(jī)采用獨(dú)特的PT燃油系統(tǒng)，其配氣機(jī)構(gòu)還有控制噴油正時(shí)功能。主要組成分為由正時(shí)齒輪系、凸輪軸、隨動(dòng)組件、推桿、搖臂、丁字壓板、氣門(mén)等零部件組成。其配氣相位以曲軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向計(jì)，當(dāng)進(jìn)氣開(kāi)始上止點(diǎn)前26°；當(dāng)進(jìn)氣結(jié)束下止點(diǎn)后50°；當(dāng)排氣開(kāi)始下止點(diǎn)前64°；當(dāng)排氣結(jié)束上止點(diǎn)后26°。本文將對(duì)柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的搖臂組進(jìn)行主要介紹，以及其優(yōu)缺點(diǎn)分析。
一、配氣機(jī)構(gòu)的類別
氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)由氣門(mén)組和氣門(mén)傳動(dòng)組兩部分組成，每組的零件組成則與氣門(mén)的位置、凸輪軸的位置和氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式等有關(guān)（如圖1所示）。現(xiàn)代柴油柴油機(jī)均采用頂置氣門(mén)，即進(jìn)排氣門(mén)置于氣缸蓋內(nèi)，倒掛在氣缸頂上。 凸輪軸的位置有下置式、中置式和上置式3種（如圖2所示）。
1、凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)
凸輪軸置于曲軸箱內(nèi)的配氣機(jī)構(gòu)為凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu) 。 其中氣門(mén)組零件包括氣門(mén)、氣門(mén)座圈、 氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)彈簧座和氣門(mén)鎖夾等；氣門(mén)傳動(dòng)組零件則包括凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸、搖臂軸座和氣門(mén)間隙調(diào)整螺釘?shù)取Ｏ轮猛馆嗇S由曲軸定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。柴油機(jī)工作時(shí)，曲軸通過(guò)定時(shí) 齒輪驅(qū)動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪的上升段頂起挺柱時(shí)，經(jīng)推桿和氣門(mén)間隙調(diào)整螺釘推動(dòng)搖臂繞搖臂軸擺動(dòng)， 壓縮氣門(mén)彈簧使氣門(mén)開(kāi)啟。當(dāng)凸輪的下降段與挺柱接觸時(shí)，氣門(mén)在氣門(mén)彈簧力的作用下逐漸關(guān)閉。 四沖程柴油機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)氣缸進(jìn)、排氣一次。這時(shí)曲軸轉(zhuǎn)兩周，而凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周，所以曲軸 與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比或傳動(dòng)比為2 ∶ 1。
2、凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)
凸輪軸置于機(jī)體上部的配氣機(jī)構(gòu)被稱為凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)。 與凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)的組成相 比，減少了推桿，從而減輕了配氣機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，增大了機(jī)構(gòu)的剛度，更適用于較高轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)。有些凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)的組成與凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)沒(méi)有什么區(qū)別，只是推桿較短而已。
凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)的分類可以分為直頂式和曲頂式兩種。直頂式凸輪軸中心線與氣門(mén)中心線重合，曲頂式凸輪軸中心線則有一定的偏移。凸輪軸與氣門(mén)的布置方式不同，可以分為單側(cè)布置和雙側(cè)布置兩種。單側(cè)布置時(shí)，凸輪軸和氣門(mén)都安裝在同一側(cè)，雙側(cè)布置時(shí)則分別安裝在左右兩側(cè)。
3、凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)
凸輪軸置于氣缸蓋上的配氣機(jī)構(gòu)為凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)(OHC) 。其主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)件少，傳動(dòng)鏈短， 整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度大，適合于高速柴油機(jī)。由于氣門(mén)排列和氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式的不同，凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)有多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式有搖臂驅(qū)動(dòng)、擺臂驅(qū)動(dòng)和直接驅(qū)動(dòng)三種類型。
（1）搖臂驅(qū)動(dòng)
凸輪軸推動(dòng)液力挺柱，液力挺柱推動(dòng)搖臂，搖臂再驅(qū)動(dòng)氣門(mén)； 或凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)搖臂，搖臂驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。
（2）擺臂驅(qū)動(dòng)
由于擺臂驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的配氣機(jī)構(gòu)比搖臂驅(qū)動(dòng)式剛度更好，更有利于高速柴油機(jī)，因此在柴油柴油機(jī)上的應(yīng)用比較廣泛。
（3）直接驅(qū)動(dòng)
在這種形式的配氣機(jī)構(gòu)中，凸輪通過(guò)吊杯形機(jī)械挺柱驅(qū)動(dòng)氣門(mén)； 或通過(guò)吊杯形液力挺柱驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。與上述各種形式的配氣機(jī)構(gòu)相比，直接驅(qū)動(dòng)式配氣機(jī)構(gòu)的剛度最大，驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的能量損失最小。因此，在高度強(qiáng)化柴油機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。
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圖1 柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)立體圖 |
圖2 柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)分類 |
二、搖臂組工作原理
柴油機(jī)搖臂組是柴油機(jī)中的一個(gè)重要部件，它承擔(dān)著將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為氣門(mén)的開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)的工作。柴油機(jī)搖臂組結(jié)構(gòu)如圖3所示，其工作原理如下：
（1）柴油機(jī)搖臂通常由搖臂桿、搖臂軸和滾子或凸輪等部件組成。搖臂桿連接著氣門(mén)和搖臂軸，而搖臂軸則通過(guò)滾子或凸輪與曲軸相連。
（2）柴油機(jī)工作時(shí)，曲軸通過(guò)連桿將活塞的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并傳遞給搖臂軸。搖臂軸將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給搖臂桿，使其產(chǎn)生上下擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。搖臂桿通過(guò)連接氣門(mén)桿或直接連接氣門(mén)，將搖臂軸的運(yùn)動(dòng)傳遞給氣門(mén)，使氣門(mén)實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉動(dòng)作。
（3）搖臂桿的長(zhǎng)度和角度設(shè)計(jì)得非常重要，它們直接影響到氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)間和幅度。通過(guò)合理設(shè)計(jì)搖臂桿的長(zhǎng)度和角度，可以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)氣門(mén)的精確控制，從而調(diào)節(jié)進(jìn)氣量和排氣量，提高柴油機(jī)的燃燒效率和動(dòng)力性能。
（4）搖臂桿通常采用金屬材料制造，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊和振動(dòng)。搖臂軸則需要具有良好的耐磨和耐疲勞性能，以確保長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)斷裂或損壞。
（5）滾子或凸輪的選擇也非常重要。滾子通常采用滾針軸承，具有較小的摩擦和磨損，可以減少能量損失和熱量產(chǎn)生。凸輪則需要具有合適的輪廓和尺寸，以確保搖臂桿能夠按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
（6）搖臂潤(rùn)滑原理如圖4所示。由凸輪軸上進(jìn)、排氣凸輪的壓力油孔噴出潤(rùn)滑油，通過(guò)搖臂開(kāi)擋飛濺至兩側(cè)的滲油槽，潤(rùn)滑油滲入到滾輪軸軸向油槽（滲油槽與滾輪軸軸向油槽對(duì)齊），將油輸入到滾輪軸與滾輪之間，達(dá)到潤(rùn)滑滾輪與滾輪軸摩擦副的目的。
柴油機(jī)搖臂的工作原理可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的比喻來(lái)解釋。搖臂桿就像是一個(gè)杠桿，曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作為杠桿的作用力，通過(guò)搖臂軸傳遞給氣門(mén)，使其產(chǎn)生開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)。而搖臂桿的長(zhǎng)度和角度則相當(dāng)于杠桿的長(zhǎng)度和角度，可以調(diào)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)間和幅度。
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圖3 柴油機(jī)搖臂組結(jié)構(gòu)圖 |
圖4 柴油機(jī)搖臂滾輪結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑原理 |
三、搖臂結(jié)構(gòu)和作用
搖臂是一個(gè)雙臂杠桿，用來(lái)改變推桿傳來(lái)的力的方向，使其作用到氣門(mén)桿端而打開(kāi)氣門(mén)。搖臂裝在搖臂軸上，搖臂軸通過(guò)搖臂軸支座裝在汽缸蓋上。搖臂是一個(gè)不等臂杠桿，其長(zhǎng)臂一端驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。整個(gè)搖臂總成稱之為搖臂組，其具體零件組成見(jiàn)表1。
1、搖臂的結(jié)構(gòu)和類型
搖臂是柴油機(jī)的核心部件之一，用于將曲軸拉桿的快速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為氣缸內(nèi)活塞的線性運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)。搖臂結(jié)構(gòu)一般由搖臂桿、滾柱、搖臂軸和閥桿組成，一般有簡(jiǎn)單搖臂和復(fù)雜搖臂兩種類型。
（1）簡(jiǎn)單搖臂
由搖臂桿、軸承、滾子和止動(dòng)器構(gòu)成，用于將曲軸運(yùn)動(dòng)傳遞到氣缸內(nèi)的活塞，常用于單氣門(mén)柴油機(jī)。
（2）復(fù)雜搖臂
包括搖臂桿、軸承、支撐桿、平衡桿和錐銷組成，用于控制多個(gè)氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，常用于多氣門(mén)柴油機(jī)，外形如圖5所示，零件組成如圖6所示。
2、搖臂的作用
搖臂的功用是將推桿和凸輪傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)和作用力，改變方向傳給氣門(mén)使其開(kāi)啟，也就是將曲軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為氣缸內(nèi)的線性運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，搖臂還能夠通過(guò)控制氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉調(diào)節(jié)柴油機(jī)的進(jìn)氣量，提高燃燒效率和排放性能。搖臂在擺動(dòng)過(guò)程中會(huì)承受很大的彎矩，因此應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度以及較小的質(zhì)量。搖臂由鍛鋼、可鍛鑄球、球墨鑄鐵或鋁合金制造。搖臂是一個(gè)雙臂杠桿，以搖臂軸為支點(diǎn)，兩臂不等長(zhǎng)。短臂端加工有螺紋孔，用來(lái)擰入氣門(mén)間隙調(diào)整螺釘。長(zhǎng)臂端加工成圓弧面，是推動(dòng)氣門(mén)的工作面。
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圖5 配氣機(jī)構(gòu)之搖臂結(jié)構(gòu)圖 |
圖4 搖臂總成零件圖 |
表1 搖臂零件（如圖4所示） Rocker Lever BP 4010 BP 4016 BP 4026
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級(jí)別
LV |
零件號(hào)
Part Number |
圖上標(biāo)號(hào)
Ref No |
零件名稱Part Name
|
數(shù)量
Req |
|
|
中文
|
英文
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||||
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02
|
3065810
|
|
搖臂總成
|
LEVER,ROCKER
|
6
|
|
03
|
168306
|
16
|
開(kāi)槽調(diào)節(jié)螺栓
|
SCREW,SLOTTED SET
|
3
|
|
03
|
3053476
|
|
搖臂
|
LEVER,ROCKER
|
1
|
|
04
|
207344
|
7
|
襯套
|
BUSHING
|
1
|
|
04
|
208084
|
|
鉚釘
|
RIVTE
|
1
|
|
04
|
3418857
|
6
|
搖臂
|
LEVER,ROCKER
|
1
|
|
03
|
3053477
|
|
搖臂
|
LEVER,ROCKER
|
1
|
|
04
|
207344
|
9
|
襯套
|
BUSHING
|
1
|
|
04
|
208084
|
|
鉚釘
|
RIVTE
|
1
|
|
04
|
3418859
|
8
|
搖臂
|
LEVER,ROCKER
|
1
|
|
03
|
3053478
|
|
搖臂
|
LEVER,ROCKER
|
1
|
|
04
|
194037
|
5
|
搖臂凹頭
|
SOCKET,ROCKER LEVER
|
1
|
|
04
|
207226
|
4
|
襯套
|
BUSHING
|
1
|
|
04
|
208084
|
|
鉚釘
|
RIVTE
|
1
|
|
04
|
3418858
|
3
|
搖臂
|
LEVER,ROCKER
|
1
|
|
03
|
S 212
|
15
|
六角螺母
|
NUT,BEGULAR HEXAGON
|
3
|
|
03
|
3176773
|
|
搖臂軸
|
SHAFT,ROCKER LEVER
|
1
|
|
04
|
203933
|
11
|
碗型塞
|
PLUG,EXPANSION
|
1
|
|
04
|
3176875
|
10
|
搖臂軸
|
SHAFT,ROCKER LEVER
|
1
|
|
02
|
MP 5480
|
|
搖臂安裝
|
LEVER,ROKER MTG
|
6
|
|
03
|
205128
|
2
|
平墊圈
|
WASHER PLAIN
|
2
|
|
03
|
205393
|
17
|
十二角螺栓
|
SCREW,TWELVE POINT CAP
|
1
|
|
03
|
205394
|
12
|
十二角螺栓
|
SCREW,TWELVE POINT CAP
|
1
|
|
02
|
MP 5479
|
|
搖臂室安裝
|
HOUSING,ROCKER ARM MTG
|
6
|
|
03
|
108602
|
13
|
六角螺栓
|
SCREW,HEXAGON HEAD C
|
5
|
|
03
|
205128
|
2
|
平墊圈
|
WASHER PLAIN
|
6
|
|
03
|
3630839
|
14
|
搖臂室襯墊
|
GASKET,RKR LEVER HOUSING
|
1
|
|
03
|
S125
|
1
|
六角螺栓
|
SCREW,HEXAGON HEAD CAP
|
1
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總結(jié)：
柴油機(jī)搖臂是柴油發(fā)電機(jī)中實(shí)現(xiàn)氣門(mén)控制的重要部件，它通過(guò)將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為氣門(mén)的開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)的正常工作。搖臂桿、搖臂軸和滾子或凸輪等部件在柴油機(jī)中承擔(dān)著重要的作用，需要合理設(shè)計(jì)和優(yōu)質(zhì)材料制造，以確保柴油機(jī)的正常運(yùn)行和穩(wěn)定性能。
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