第三章氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、 第三節(jié)、氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是把凸輪的運(yùn)動(dòng)傳給氣閥.當(dāng)凸輪頂升氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí),氣閥及時(shí)開啟.在凸輪轉(zhuǎn)過之后,在氣閥彈簧的作用下氣閥及時(shí)關(guān)閉.氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式是傳統(tǒng)的氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。廣泛用于各型柴油機(jī)上。新型低速柴油機(jī)均采用新型低速柴油機(jī)均采用了液壓式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。了液壓式氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 1機(jī)械式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 中小型柴油機(jī)常見的氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它主要由帶滾輪的頂頭D、推桿【頂桿】C 和搖臂B1等組成。搖臂經(jīng)軸銷安裝在搖臂座B2上，搖臂座用螺栓固定在氣缸蓋上。 凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)中將頂頭、推桿頂起，從而使搖臂繞搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，克服氣閥彈簧的彈力將氣閥打開。當(dāng)滾輪沿凸輪的形線下

2、降時(shí)，在氣閥彈簧的作用下氣閥逐漸關(guān)閉。因而凸輪的形狀與安裝位置就決定了氣閥的啟閉時(shí)刻。 1）1頂頭頂頭 頂頭是位于頂桿下端被凸輪直接驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)件。它的功用是將凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，把凸輪的推動(dòng)傳給頂桿，并承受凸輪的側(cè)推力。頂頭的柱面和底面要求耐磨。 左圖為滑動(dòng)式頂頭。底面常制成平面或半徑較大的球面，以與凸輪良好的接觸。這種頂頭結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本較低，但摩擦阻力較大，一般多用于小型柴油機(jī)。 右圖為船用柴油機(jī)多用滾動(dòng)式項(xiàng)頭。這種頂頭與滑動(dòng)式大體相同，僅在底部裝有滾輪以減小摩擦及側(cè)推力，工作時(shí)不允許頂頭繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。 頂頭的結(jié)構(gòu)形式頂頭的結(jié)構(gòu)形式1-導(dǎo)承；2-頂頭；3-凸輪 2）頂桿）

3、頂桿 頂桿是直接頂動(dòng)搖臂的桿件。為減小運(yùn)動(dòng)慣性力，提高抗彎能力，要求頂桿輕、剛性好，故頂桿常用無縫鋼管制成，兩端鉚接或焊接經(jīng)硬化處理的鋼制端塞。端塞的頂面常制成凸、凹球面形，以與頂頭及搖臂形成關(guān)節(jié)連接。一般下端凸球面曲率小于頂頭凹球面，以利形成油楔。上端凹球面與調(diào)節(jié)螺釘?shù)耐骨蛎嫘纬汕蚪g式滑配，使頂桿在傾斜狀態(tài)下也能正常工作。 3）搖臂裝置）搖臂裝置 搖臂的作用是將頂桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)改變方向傳給氣閥。搖臂軸安裝在搖臂座內(nèi)，搖壁座固定在氣缸蓋上。 搖臂有單臂型、叉型等型式。為減輕重量并保持足夠的剛度，其截面常制成“工”字形、“T”字形或長方形等。為減小傳動(dòng)時(shí)與氣閥之間的摩擦力和側(cè)推力，搖臂與閥桿的接觸

4、端（前臂端）常制成圓弧形接觸面或裝置滾輪、活絡(luò)頭等； 搖臂與頂桿接觸的一端（后臂端）則裝有調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母，用來調(diào)節(jié)搖臂與閥桿頂端之間的間隙氣閥間隙。為實(shí)現(xiàn)用較小的凸輪升程使氣閥獲得足夠開度，搖臂的前臂較后臂長。搖臂與搖臂軸上鉆有油孔，來自機(jī)身的壓力潤滑油由油管通入搖臂軸，潤滑搖壁軸承后流向搖臂兩端潤滑。氣閥關(guān)閉時(shí)，閥桿頂端位置應(yīng)比搖臂軸線高出氣閥升程的1/31/2。 對(duì)于機(jī)械式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在柴油機(jī)冷態(tài)時(shí)，滾輪落在凸輪的基圓上，搖臂與氣閥之間應(yīng)留有間隙。氣閥機(jī)構(gòu)和氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間要留有間隙，稱為氣閥間隙氣閥間隙。在柴油機(jī)熱態(tài)時(shí)，氣閥間隙允許氣閥閥桿向上膨脹，保證氣閥的關(guān)閉。如果不留氣閥間隙

5、，氣閥在工作時(shí)將因向下膨脹而關(guān)閉不嚴(yán)，造成氣閥漏氣，并可能引起其它故障。 4）、液壓式氣閥間隙補(bǔ)償裝置（液壓調(diào)隙器）、液壓式氣閥間隙補(bǔ)償裝置（液壓調(diào)隙器） 作用：在柴油機(jī)工作時(shí)，通過液壓活塞在液壓缸中位置的自動(dòng)調(diào)整來消除氣閥間隙，減輕氣閥機(jī)構(gòu)的撞擊、磨損和噪聲。 2液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是在氣閥、頂頭的上端各設(shè)液壓傳動(dòng)器，二者之間通過油管連通。開閥靠液壓傳動(dòng)器產(chǎn)生的油壓，關(guān)閥靠“空氣彈簧”的氣體壓力來實(shí)現(xiàn)。這種氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有尺寸小、重量輕、利于布置、氣閥不承受側(cè)椎力、噪音小、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但存在著調(diào)試?yán)щy與密封困難等缺陷。目前普通用于超長行程低速柴油機(jī)的排氣閥中。圖圖3-1

6、7 3-17 液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和氣閥機(jī)構(gòu)液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和氣閥機(jī)構(gòu)1-凸輪軸；2-凸輪；3-頂頭；4-頂桿；5-套筒；6-柱塞；7-安全閥；8-補(bǔ)油閥；9-油管；10-緩沖銷；11-柱塞；12-套筒；13-活塞；14-氣缸；15-卡環(huán)；16-彈簧板；17-氣閥；18-轉(zhuǎn)翼；A-補(bǔ)油管；B-補(bǔ)油孔；C、D-油空間；M、N-氣空間 3變排氣閥關(guān)正時(shí)及升程（變排氣閥關(guān)正時(shí)及升程（VEC）系）系統(tǒng)統(tǒng) 柴油機(jī)在不同工況下，進(jìn)排氣有不同的 最佳正時(shí)。主機(jī)通常是根據(jù)標(biāo)定工況來確定配氣正時(shí)的。部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，配氣正時(shí)就很不理想。大功率中速機(jī)發(fā)展到用兩根凸輪軸分別調(diào)節(jié)噴油正時(shí)和進(jìn)排氣正時(shí)。MAN-B&

7、;W和Sulzer在其低速機(jī)上則均已開發(fā)了 變排氣閥關(guān)正時(shí)及升程（VEC）系統(tǒng)。 優(yōu)化部分負(fù)荷性能，減少排氣污染。 其VEC機(jī)構(gòu)設(shè)在驅(qū)動(dòng)油泵處。圖為用于RTA84T柴油機(jī)的VEC系統(tǒng)，它是用改變液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的滑油量，來改變排氣閥關(guān)正時(shí)及升程的。在負(fù)荷降低時(shí)，泄放其中部分滑油。這樣可以提早關(guān)閉排氣閥， 1)減少過后排氣，使缸內(nèi)空氣量增多，有效壓縮比提高，壓縮終點(diǎn)壓力提高，最高爆發(fā)壓力提高，熱效率提高； 2)新鮮空氣流失減少，也使燃燒完善，熱效率提高； 3)過量空氣系數(shù)增大，同時(shí)也減少了排氣污染。 第四節(jié)、凸輪軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1凸輪軸 凸輪軸是柴油機(jī)中非常重要的傳動(dòng)軸。它的主要作用是控制柴油機(jī)中需

8、要定時(shí)的設(shè)備，使它們按照定的工作順序準(zhǔn)確地工作。主要包括進(jìn)、排氣閥，噴油泵和空氣分配器凸輪。此外凸輪軸還帶動(dòng)調(diào)速器及其它附件的傳動(dòng)輪。裝在凸輪軸上的凸輪是每缸一組，組數(shù)與缸數(shù). 在四沖程柴油機(jī)中，凸輪軸上安裝有各缸的進(jìn)、排氣凸輪和噴油凸輪，有的還裝有空氣分配器凸輪。 在二沖程柴油機(jī)中，除直流掃氣式柴油機(jī)凸輪軸上裝有排氣凸輪外，一般只裝有噴油泵凸輪和示功器凸輪，有的也裝有空氣分配器凸輪和帶動(dòng)調(diào)速器等各附件的傳動(dòng)輪。這些凸輪按照一定的順序和角度排列， 凸輪軸的結(jié)構(gòu)有整體式和裝配式兩大類。前者用于小型機(jī)，后者用于大型機(jī)。 整體式凸輪軸的凸輪是與軸本體鍛成或鑄成一體的。 裝配式凸輪軸的凸輪和軸分開制造

9、，然后根據(jù)定時(shí)的要求將凸輪緊固在軸上。這種凸輪軸上的凸輪是可調(diào)的，以便定時(shí)調(diào)節(jié)，并且任何一個(gè)凸輪損壞時(shí)都可以單獨(dú)更換。 由于大型柴油機(jī)的凸輪軸很長，故都是分成幾段組裝而成的。 為了使柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，控制進(jìn)、排氣閥和噴油泵的凸輪一般都裝在同一根軸上。某些新型柴油機(jī)采用了兩根凸輪軸的結(jié)構(gòu)； 對(duì)于電子控制式柴油機(jī)，則取消了凸輪軸。 凸輪可以制成整體的，也可以做成組合式的。凸輪在軸上的安裝方法分無鍵連接和有鍵連接兩種， 大中型柴油機(jī)凸輪在凸輪軸上的安裝，往往采用 可調(diào)節(jié)式。凸輪在凸輪軸上可調(diào)節(jié)的安裝方式多種多樣，當(dāng)前得到廣泛應(yīng)用的是 液壓套合式。 凸輪在頂動(dòng)凸輪過程中，在工作表面上產(chǎn)生摩擦和很高的接觸

10、應(yīng)力。當(dāng)接觸應(yīng)力過高時(shí)，工作向會(huì)發(fā)生疲勞損壞，產(chǎn)生麻點(diǎn)或金屬剝落；因此，凸輪要有很好的耐磨、耐疲勞性能。 凸輪軸材料一般是碳素鋼、合金鋼和球墨鑄鐵。凸輪工作表面應(yīng)滲碳或表面淬火，以提高硬度。 2凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是位于曲軸與凸輪軸之間，用以使曲軸按一定速比和定時(shí)關(guān)系驅(qū)動(dòng)凸輪軸回轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。 凸輪軸由曲軸帶動(dòng)，兩者保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置。按照柴油機(jī)工作循環(huán)的要求，由凸輪控制的機(jī)構(gòu)每循環(huán)必須動(dòng)作一次。由于四沖程柴油機(jī)曲軸回轉(zhuǎn)兩周完成一個(gè)工作循環(huán)，因此其凸輪軸與曲軸的轉(zhuǎn)速比應(yīng)該是1:2。同理，二沖程柴油機(jī)則應(yīng)該為1:1。 凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式與凸輪軸的安裝位置及所驅(qū)動(dòng)的附件等

11、因素有關(guān)。常見的有齒輪式、鏈?zhǔn)胶突旌鲜饺N形式。 凸輪軸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中以齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用最為普遍。 無論采用何種傳動(dòng)方式，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須保持正確的定時(shí)關(guān)系.此外，還應(yīng)盡量減小扭振及凸輪軸扭轉(zhuǎn)變形引起的定時(shí)偏差. 曲軸帶動(dòng)凸輪軸的方式曲軸帶動(dòng)凸輪軸的方式1-曲軸齒輪；2-凸輪軸齒輪；3-中間齒輪；4-鏈條；5-曲軸；6-凸輪軸 四沖程柴油機(jī)通常采用齒輪傳動(dòng)。 大型低速二沖程柴油機(jī)根據(jù)凸輪軸的位置有兩種傳動(dòng)方式： 一種是凸輪軸布置在機(jī)架中部，因曲軸與凸輪軸距離較近，采用齒輪傳動(dòng)； 一種是凸輪軸布置在氣缸體中部，因曲軸與凸輪軸的距離較遠(yuǎn)，采用鏈傳動(dòng)。 還有采用齒輪和鏈條聯(lián)

12、合傳動(dòng)的(稱為二級(jí)傳動(dòng))。 1)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 四沖程柴油機(jī)采用齒輪傳動(dòng)輪系，稱之為定時(shí)齒輪。為了減小曲軸扭振的影響，凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安裝在飛輪端。這是因?yàn)檩S系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)節(jié)點(diǎn)多數(shù)在飛輪附近。把傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在飛輪端可因 扭振的振幅小 而使傳動(dòng)較準(zhǔn)確可靠。少數(shù)小型高速機(jī)(135系列)安裝在自由端，為方便布置和安裝。 最簡單的凸輪軸傳動(dòng)輪系只有兩個(gè)齒輪，即曲軸齒輪和凸輪軸上的定時(shí)齒輪。它僅適用于小型低置凸輪軸式柴油機(jī)中。這種布置的最大缺點(diǎn)是增大了柴油機(jī)的橫向?qū)挾取］喯挡荒芎蜋C(jī)身的外形輪廓符合。 在較大的柴油機(jī)中，另外加有中間齒輪，以縮小凸輪軸定時(shí)齒輪的尺寸，減小機(jī)身橫向尺寸。 這些齒輪一般制成正齒輪或

13、斜齒輪。為了增加齒輪嚙合的平滑性，減少傳動(dòng)噪音，一般采用斜齒輪。 為保證柴油機(jī)各定時(shí)正確，在互相嚙合的齒輪上做有標(biāo)記，安裝時(shí)必須保證對(duì)正記號(hào)，否則會(huì)使定時(shí)改變，影響柴油機(jī)的正常運(yùn)行。為減小磨損，在柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)中常分出一些支路通到各傳動(dòng)齒輪軸承處及其嚙合位置進(jìn)行潤滑。 當(dāng)要調(diào)整定時(shí)時(shí)，首先拆下中間齒輪，解脫兩軸的傳動(dòng)關(guān)系，將曲軸盤車至計(jì)算好的位置后轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸至第一缸（如進(jìn)氣閥或排氣閥）開啟位置（氣閥間隙預(yù)先調(diào)好），最后使齒輪嚙合即可。曲軸飛輪上的角度和有關(guān)記號(hào)都是以第一缸為準(zhǔn)而刻制的。 齒輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作可靠，能保證恒定的傳動(dòng)比，在中小型柴油機(jī)上得到廣泛采用；但制造、安裝精度要求較高，成本也較

14、高；不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。 噪音較大，齒輪間隙的積累誤差會(huì)使定時(shí)受到影響。為此有些機(jī)型的中間齒輪設(shè)有調(diào)整軸心位置的裝置，可根據(jù)需要調(diào)整中間齒輪軸心位置，便能獲得適當(dāng)?shù)凝X間間隙。 2)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 鏈傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，且在柴油機(jī)換向時(shí)可以避免齒輪傳動(dòng)中可能產(chǎn)生的齒間間隙累積誤差，因而在正、倒車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都能得到準(zhǔn)確的定時(shí)，對(duì)于軸線的不平行度與中心距的誤差都不敏感。此外，還可以通過鏈輪、鏈條驅(qū)動(dòng)往復(fù)慣件力矩平衡裝置因而在大型低速柴油機(jī)廣泛使用。但鏈條傳動(dòng)裝置的潤滑不如齒輪傳動(dòng)裝置，磨損快，容易松弛，需經(jīng)常檢查。 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由曲軸上的主動(dòng)鏈輪1、凸輪軸上的從動(dòng)鏈輪4、鏈條5、中間輪6、鏈條張緊裝畢2、張

15、緊輪3、張緊彈簧等組成。主動(dòng)鏈輪1由兩個(gè)半塊組成，用螺栓緊固在曲軸上。從動(dòng)鏈輪4為整體式，用鍵連接在凸輪軸上。曲軸與凸輪軸之間采用級(jí)鏈傳動(dòng)，速比為1：1。鏈條5選用雙排套筒滾子鏈。 導(dǎo)軌是由導(dǎo)軌板和裝在導(dǎo)軌板上的特種耐油橡膠塊組成的，以防止鏈條的橫向抖動(dòng)和敲擊，使鏈條工作平穩(wěn)。 鏈傳動(dòng)裝置由于鏈條磨損較快，容易松弛，這就影響了凸輪的定時(shí)，并引起鏈條振動(dòng)。故在鏈傳動(dòng)裝置中設(shè)有中間輪6和鏈條張緊裝置，用以減少鏈條的振動(dòng)和調(diào)節(jié)鏈條的松緊程度，保證鏈條與鏈輪嚙合良好，傳動(dòng)平穩(wěn)。 凸輪軸的鏈條凸輪軸的鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1-主動(dòng)鏈輪； 2-鏈條； 3-惰輪； 4-從動(dòng)鏈輪； 5-張緊機(jī)構(gòu)； 6-張緊輪； 7-橡膠導(dǎo)軌 張緊彈簧7的彈力通過張緊臂2、張緊輪3，作用到鏈條5上將它拉緊。在鏈條松邊裝有（中間輪）惰輪，使鏈條與鏈輪間有足夠大的包角，并縮短鏈條的跨度，減小其振幅。 為了保證定時(shí)正確，鏈條按嚙合記號(hào)裝在