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气门传动组

气门传动组主要包括:凸轮轴及其传动机构、挺柱、推杆和摇臂机构等零部件。

目录

1凸轮轴

凸轮轴是气门传动组中的主要部件,其作用是控制气门的开闭及其升程的变化规律。下置凸轮轴式发动机。还依靠凸轮轴来驱动汽油泵、机油泵和分电器等装置。
  (1)凸轮轴的结构
  凸轮轴主要由凸轮和轴颈两部分组成。
  单根凸轮轴一般讲进气凸轮和排气凸轮布置在同一根凸轮轴上。
  双顶置凸轮轴排气机构的两根凸轮轴,一根是进气凸轮轴,上面布置有各缸的进气凸轮;另一根是排气凸轮轴,上面分布有各缸的排气凸轮。
  凸轮的形状 气门的开闭时刻及其升程变化规律主要取决于控制气门的凸轮外部轮廓曲线。凸轮轮廓形状如图3—30所示,O为凸轮旋转中心(也是凸轮轴的轴心),弧EA为凸轮的基圆,弧AB和弧DE为过渡段,弧BCD为凸轮的工作段。当凸轮按图中箭头方向转过A时,挺柱不动,气门关闭;凸轮转过A点后,挺柱开始上移,到达B点时,气门间隙消除,气门开始开启;凸轮转到C点时,气门升程(开度)最大;到D点时气门关闭。弧BCD工作段所对应的夹角,称做气门开启持续角。
  凸轮轮廓BCD段的形状,直接决定了气门的升程及其升降过程的运动规律。
  同名凸轮间的相对角位置 凸轮轴上各缸同各凸轮相对角位置的排列与凸轮轴的转动方向、各缸的工作顺序和作功间隔角有关。上海桑塔纳JV发动机,凸轮轴顺时针转动(从前向后看)工作顺序为1—3—4—2,作功间隔角为:720°/4=180°(曲轴转角),由于曲轴与凸轮轴间的传动比为2∶1,所以,表现在凸轮轴上同名凸轮间的夹角则为180°/2=90°。
  东风EQ6100Q-1型汽油机,凸轮轴逆时针转动,工作顺序为1—5—3—6—2—4,作功间隔角为720°/6=120°(曲轴转角),则同名凸轮间的夹角为120°/2=60°。
  异名凸轮的相对角位置 同一气缸进、排气(异名)凸轮间的相对角位置排列取决于凸轮轴的转动方向和发动机的配气相位。按照四冲程发动机工作原理来分析,排气和进气只相差一个行程,即曲轴转角180°,反映到凸轮轴上排气凸轮和进气凸轮间的相对角位置为180°/2=90°。但由于气门早开晚闭,且进、排气门早开角与晚闭角不等,造成了凸轮间的夹角不再是90°,一放都大于90°。
  凸轮轴轴颈 凸轮轴轴颈用以安装支承凸轮轴,轴颈数量取决于凸轮轴的支承方式。①全支承—对应每个气缸间设有一道轴颈,支承点多,能有效防止凸轮轴变形对配气相位的影响;②非全支承—每隔两个(或多个)气缸设置一个轴颈,工艺简单,成本降低,但支承刚性较差。由于装配方式的不同,轴颈的直径有的相等,有的则从前向后逐级缩小,以便于安装。
  凸轮轴一般用优质钢模锻而成,并对凸轮和轴颈工作表面进行高频淬火(中碳钢)或渗碳淬火(低碳钢)处理。近年来,改用合金铸铁或球墨铸铁铸造凸轮轴的越来越多。JV发动机采用合金铸铁凸轮轴,凸轮工作表面采用电弧熔工艺,使表层组织形成莱氏体金相结构,精加工后再经盐浴氮化处理,提高了凸轮轴的工作寿命。
  (2)凸轮轴的轴向定位
  为了防止凸轮轴轴向窜动,一般设有轴向定位装置。解放CA6102发动机采用止推凸缘实现轴向定位。JV发动机利用凸轮轴第五轴承盖的两端面实现轴向定位。

2挺柱

挺柱的作用是将凸轮轴旋转时产生的推动力传给推杆(下、中置凸轮轴)或气门(顶置凸轮轴)。挺柱一般用耐磨性好的合金钢或合金铸铁等材料制造。
  (1)普通挺柱
  常见的挺柱主要有菌形、筒形和滚轮式三种。
  通常把挺柱底部工作面设计为球面,并且将凸轮制做成锥形,使两者的接触点偏离挺柱轴线。工作中,当挺柱被凸轮顶起时,接触点间的摩擦力使挺柱绕自身轴线旋转,以实现均匀磨损。菌形挺柱顶部装有气门间隙调节螺钉,可以用来调节气门间隙。筒形挺柱质量较轻,一般和推杆配合使用。滚轮式挺柱结构较为复杂,但其与凸轮间的摩擦阻力小,适合于中速大功率柴油机。挺柱可直接安装在气缸体一侧的导向孔中,或安装在可拆卸的挺柱架中。
  (2)液压挺柱
  见下节采用预留气门间隙的方法,可以解决气门传动组件受热膨胀可能给气门工作带来的不利影响。但气门间隙的存在,会使配气机构在工作过程中出现撞击而产生噪声。为了消除这一弊端,不少发动机采用了液压挺柱。例如,一汽大众奥迪100JW型发动机、上海桑塔纳JV发动机均采用液压挺柱。
  液压挺柱的作用 自动补偿气门间隙,并具有以下优点:
  ①取消了调整气门间隙的零件,使结构大为简化;②不用调整气门间隙,极大地简化了装配、使用和维修过程;③消除了由气门间隙引起的冲击和噪声,减轻了气门传动组件之间的摩擦。
  液压挺柱的构造液 压挺拄由挺柱体、油缸、柱塞、单向球阀、单向阀弹簧和柱塞回位弹簧等部件组成。
  挺柱体是液压挺柱的基础件,外圆柱面上加工有环形油槽,顶部内侧加工有键形油槽,中部内圆柱面用来安装油缸。机油通过缸盖上的主油道及专门设计的量孔、斜油孔进入挺柱体环形油槽,再经键形油槽进入柱塞上部的低压油腔。这样缸盖主油道与液压挺柱的低压油腔之间便形成了一个通路。
  油缸与柱塞 油缸、柱塞、单向球阀和单向阀弹簧装配到一起,便构成了气门间隙补偿偶件。球阀将油缸下部和柱塞上部分隔为两个油腔。当球阀关闭时,上部为低压油腔,下部为高压油腔;当球阀打开时,上下油腔连通。液压挺柱的工作原理 杯状液压挺柱装在气缸盖上的挺柱孔内,挺柱顶面与凸轮接触,油缸底面则与气门杆端接触。
  当凸轮的升程段与挺柱顶面接触时;挺柱受凸轮推动力和气门弹簧力的作用,挺柱下移,高压腔内的机油被压缩,单向球阀在压力差和单向阀弹簧的作用下关闭,高、低压油腔被分隔开。由于液体的不可压缩性,油缸与柱塞成为一刚性整体推动气门打开。
  随着凸轮的转动,当凸轮升程段结束,挺柱与凸轮基圆段接触时,气门落座,挺柱不再受凸轮推动力和气门弹簧力的作用,高压油腔中的压力油与回位弹簧推动柱塞上行,高压油腔的压力下降,单向球阀打开,低压油腔中的机油流入高压油腔,使两腔连通。这时,液压挺柱的顶面仍然和凸轮基圆接触,从而达到补偿气门间隙的作用。
  凸轮轴的中心线与挺柱的中心线也错开了1.5mm,凸轮稍带锥度,使接触点偏离挺柱中心线,挺柱在工作过程中,在摩擦力的作用下绕其轴线旋转,有利于实现均匀磨损。

3推杆

下置凸轮轴配气机构中有细而长的推杆,推杆的作用是将挺柱传来的凸轮推动力传递给摇臂机构。

4摇臂

摇臂的作用是将推杆或凸轮传来的力改变方向后传给气门,使其开启。
  摇臂组件主要由摇臂、摇臂轴、支承座、气门间隙调整螺钉等零件组成。
  摇臂是一个以中间轴孔为支点的双臂杠杆,短劈一侧装有气门间隙调整螺钉,长臂一端有一圆弧工作面用来推动气门。为了提高其工作寿命,长臂圆弧工作面需经淬火处理。

气门传动组词条图册

共 4 张图

参考资料

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