柴油发电机组气门传动组件
气门传动组件由凸轮轴、挺柱、推杆和摇臂等零、部件组成。它们的作用是把凸轮的运动传递到气门组件上,以控制气门的开闭,公明发电机组。
1.凸轮轴
凸轮轴是配气机构中的关键部件,其作用是通过传动零件按发动机的工作循环准确地开启和关闭每个汽缸上的进、排气门。此外,在汽油机上,它还要带动分电器、汽油泵和机油泵;而在柴油机上,它还要带动喷油泵、输油泵等。为了保证柴油机喷油和汽油机点火的准时可靠,凸轮轴和曲轮必须保持一定的正时关系,使发动机正常运转。
(1)凸轮轴的构造凸轮轴由若干个进、排凸轮和支承轴颈所构成,由端部的正时齿轮驱动。由于发动机的类型不同,所以凸轮轴的构造也不完全一样。对于四冲程柴油机的凸轮轴,除进气凸轮和排气凸轮外,还有喷油泵凸轮,如4105和4110型柴油机的凸轮轴属这种结构。若采用组合式喷油泵的柴油机,其喷油泵是由单独的一根传动轴来驱动,如4135和6135型柴油机属这种结构。康明斯NTA系列柴油机凸轮轴及曲轴后油封结构。
凸轮轴上最为重要的部分是凸轮,其轮廓形状,直接影响配气机构的工作质量。凸轮的轮廓形状种类较多,但可分为圆弧凸轮和函数凸轮两大类。圆弧凸轮的特点能获得较大的时西值(即气门的流通截面积与对应的开启时间之乘积),但加速度不连续,冲击振动较大;函数凸轮的特点是加速度按单一函数连续变化,无加速度突变现象,使配气机构免受冲击,改善了动力性能。
气门开启的距离决定于凸轮的顶高;气门开启时间的长短决定于凸轮头部的角度,此角度称为夹角。对于四冲程发动机,理论上此夹角为90°,但由于气门需要早开晚关,故夹角应超过90°。对于六缸四冲程柴油机作功间隔角为120°曲轴转角,即相当于60°凸轮轴转角,工作次序为1-5-3-6-2-4,凸轮转向。
(2)凸轮轴的驱动凸轮轴的驱动通常采用齿轮传动,很少采用链条传动。
采用齿轮传动时,齿轮是装在凸轮轴的前端,与曲轴上的齿轮直接或间接啮合,称为正时齿轮。对于四冲程发动机,每完成一个工作循环,曲轴旋转两周,各缸进、排气门各开启一次,凸轮轴只旋转一周,因而曲轴与凸轮轴的转速比为2:1。曲轴上的正时齿轮为主动齿轮,对于柴油机,主动齿轮经过一个或两个中间齿轮,再传到凸轮轴上的正时齿轮。
为了使齿轮传动时啮合平稳、减小噪声及减少曲轴上正时齿轮的磨损,通常用不同材料制造,正时齿轮常采用斜齿轮,其倾斜度约10°,曲轴上的正时齿轮多用合金钢制,而凸轮轴上的正时齿轮用铸铁或夹布胶木制。齿轮间的间隙应保持在较小范围内,以减小响声。若间隙过大,不但工作时齿与齿之间的撞击。噪声大,影响配气,而且使齿轮易损坏。
为了保证曲轮位置与气门开闭时间的一定的配合关系,装配时必须注意机件上的正时标记,严格按规定装配。为12V135型柴油机传动齿轮装配图。曲轴主动齿轮、左右凸轮轴传动齿轮、喷油泵传动齿轮、水泵传动齿轮及中间齿轮等其上面都刻有装配啮合标记。
2.传动机构
配气机构的传动机构是用来传动凸轮轴到气门之间的运动。顶置气门式配气机构,包括气门挺柱、推杆和摇臂组等。
(1)气门挺柱(杆)气门挺柱的作用是将凸轮的推力传递给推杆,并承受凸轮轴旋转所产生的侧向力。
当凸轮轴转动时,为避免凸轮尖顶动气门时的横向力直接作用在气门脚上,造成气门杆单向磨损,致使气门上升时发生偏移,影响气门与座的正确配合,因此,在气门与凸轮轴之间装有挺柱来传递凸轮的推力。挺柱有滑动式、滚轮式及滚轮臂式三种结构形式。
①滑动式挺柱:它有菌形和圆柱形之分,其结构,一般用在汽油机上。
②滚轮式挺柱:在挺柱下面装有一个滚轮,使挺柱与凸轮接触面由滑动摩擦变为滚动摩擦,以减少凸轮的磨损,并且当滚轮、轴承等零件磨损后亦易于更换,其缺点是零件多,制造成本也较高。滚轮式挺柱适用于直径大的柴油机。
③滚轮臂式挺柱:为了减少挺柱的侧压力在凸轮和推杆之间用带滚轮的摇臂代替挺柱,其结构。滚轮臂套在一根与凸轮轴相平行的轴上,此轴称为滚轮轴。臂与轴之间有铜套,以减少磨损,用平健与滚轮轴相连接。顶喷油泵滚轮臂的铜套是偏心的,以便调整喷油时间。
(2)推杆在顶置式气门机构中,由于凸轮轴和气门是分开设置的,两者距离较远,因此,采用推杆来传递凸轮上顶推力。推杆是中空细长杆。推杆通常用冷拔钢管制成,其下端头压入球头与挺柱相连;上端头压人球形座与摇臂相连,两端球面处均要进行表面热处理,以提高其硬度。
(3)摇臂组摇臂组是将推杆的运动改变方向传给气门,以控制气门开闭的传动件。它由摇臂、摇臂轴、轴承和轴承座等机件组成。所示为使整体式摇臂组,所有各缸的摇臂都装在一根轴上,每缸的进排气门摇臂都装置有轴承座,并用螺钉紧固在汽缸盖上。摇臂是一个中间具有圆孔的不等长双臂杠杆,短臂通过调整螺钉与推杆接触,长臂与气门接触,这样便可使推杆以较小的移动量得到较大的气门开度,由于推杆上下移动量小,可减小传动机构的惯性力。摇臂内有油道,润滑油经摇臂架与摇臂轴供给,当摇臂工作时,便间歇交替地润滑两端摩擦表面,润滑后的油流回油底壳。
为无噪声摇臂的结构和工作过程。图中凸环以摇臂的一端为支点,并靠在气门杆部的端面上,当气门处在关闭位置时,在弹簧的作用下,柱塞推动凸环向外摆动,消除了气门间隙。气门开启时,推杆向上运动推动摇臂,因摇臂已通过凸环与气门接触,故无间隙存在,因而不会发生冲击噪声。
四、配气相位和气门间隙
1.配气相位
理论上内燃机的进气、压缩、喷油(或汽油机点火)、工作、排气等工作,都是活塞到达上止点和下止点时开始或完成。但是为了使进人汽缸的空气更多,废气排除得更千净,为此,上述这些动作的进行时间要提早或推迟。内燃机的进、排气门开始开启和关闭终了的时刻,通常用相对于上、下止点时曲柄位置的曲轴转角来表示,称为配气相位或配气定时,用环形图来表示。
各种内燃机根据其特点和工作性能不同,配气相位也不相同,气门开闭提前或推迟时间大小是通过生产实践经验和试验来确定的,各种型号内燃机都有不同要求,在使用过程中必须严格按照使用说明书的要求来进行调整,不得随意改动。
部分国产和引进柴油机配气相位。
2.气门间隙
发动机工作时,由于受热,在高温的作用而伸长,但不工作时又会收缩恢复原状,因此,在气门杆顶面与摇臂之间(顶置式)或气门顶面与挺柱之间(侧置式),必须预留间隙,以保证凸轮不作用于气门时,气门能完全密闭。气门间隙应适当,气门间隙过小受热后气门被传动顶住,使气门顶开而关闭不严,造成漏气或气门被烧坏等故障;反之,若气门间隙过大,则使气门迟开早关,缩短气门的开启时间,影响换气量,而且还会产生较大的气门冲击,加速零件磨损。通常气门间隙在(0.20~0.45)mm之间,若采用液力挺柱或无噪声摇臂等带补偿热膨胀量装置的柴油机,可不必预留气门间隙。
发动机在工作过程中,各零件必然会磨损使气门间隙有所改变,故对气门间隙必须定期检查和调整。检查或调整时应注意,气门间隙有冷间隙和热间隙之分。冷间隙是指发动机运转前冷状态时的间隙数值,热间隙是指发动机运转时,在工作温度下的间隙数值。前者是在冷态时调整数值,后者是在运转中停机后调整的数值。进行调整时,首先,转动曲轴使第一缸活塞恰好处于压缩冲程上止点的位置,然后调整第一缸进排气门间隙,调整完毕再按发动机说明书规定的发火顺序,依次对各缸气门逐一进行调整。调整气门间隙的方法:先拧松锁紧螺帽,再旋转调整螺钉,用塞尺(即厚薄规)插入气门杆与摇臂之间进行测量是否符合要求,调整完毕后拧紧锁紧螺帽。
国产柴油机气门间隙。引进柴油机气门间隙。