新聞主題	柴油發電機組的氣門傳動組件結構

 

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，其組成視配氣機構的形式而有所不同，它的功用是定時驅動氣門使其開閉。柴油發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

 

      凸輪軸是配氣機構中的關鍵部件，其作用是通過傳動零件按發動機的工作循環準確地開啟和關閉每個汽缸上的進、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系，使發動機正常運轉。

1、凸輪軸的構造

      凸輪軸由若干個進、排凸輪和支承軸頸所構成（如圖1所示），由端部的正時齒輪驅動。由于發動機的類型不同，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量。凸輪的輪廓形狀種類較多，但可分為圓弧凸輪和函數凸輪兩大類。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的開啟時間之乘積)，但加速度不連續，沖擊振動較大；函數凸輪的特點是加速度按單一函數連續變化，無加速度突變現象，使配氣機構免受沖擊，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

      凸輪軸的驅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。對于四沖程發動機，每完成一個工作循環，曲軸旋轉兩周，各缸進、排氣門各開啟一次，凸輪軸只旋轉一周，因而曲軸與凸輪軸的轉速比為2:1。曲軸上的正時齒輪為主動齒輪，對于柴油機，主動齒輪經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、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。齒輪間的間隙應保持在較小范圍內，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系，裝配時必須注意機件上的正時標記，嚴格按規定裝配。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接圖

圖4  凸輪軸軸向定位.

 

二、傳動機構

 

      配氣機構的傳動機構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，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，并承受凸輪軸旋轉所產生的側向力。

      當凸輪軸轉動時，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構形式。

（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整，保證發動機的正常工作運轉。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為滾動摩擦，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，驅動氣門開啟。推桿的上、下端頭經熱處理并拋磨，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構包括球頭、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

      搖臂是柴油發動機的配氣機構的零件之一，如圖4所示。配氣機構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，使氣門開啟和關閉，進而受到很大的彎矩，因此應有足夠的強度和剛度，并且質量要輕。

      搖臂是一個雙臂杠桿，其中在φ12H7孔內安裝一個銅襯套，在襯套內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節螺釘以調節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，采用槽加銷軸的結構與推桿相連。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，實現氣門的開啟和關閉。

 

圖3  機械式氣門挺柱類型

圖4  氣門搖臂結構示意圖

 

 

 

 

 

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