柴油发电机气门传动组件的构造

摘要：气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，其组成视配气装置的形式而有所不一样，它的用途是定期驱动气门使其开闭。柴油发电机的气门传动组件由凸轮轴、挺柱、推杆和摇臂等零部件构成。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。

      凸轮轴是配气装置中的关键部件，其功能是通过传动零件按发电机的工作循环准确地开启和关闭每个汽缸上的进、排烟门。此外，在柴油机上，它还要带动分电器、柴油泵和机油泵；而在柴油发电机上，它还要带动喷油咀、输油泵等。为了保证柴油发电机喷油和柴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，使发电机正常运行。

      凸轮轴由若干个进、排凸轮和支承轴颈所组成（如图1所示），由端部的正时齿轮驱动。因为发电机的归类不同，故而凸轮轴的组成也不完全一样。对于四冲程柴油发电机的凸轮轴，除进气凸轮和排气凸轮外，还有喷油器凸轮。

      凸轮轴上较为重要的部分是凸轮，其轮廓形状，直接影响配气装置的工作品质。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)，但加转速不持续，冲击震动较大；函数凸轮的特征是加转速按单一函数持续变化，无加转速突变现象，使配气装置免受冲击，改进了动力性能。

      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。如图2所示，对于四缸四冲程发电机，理论上此夹角为90°，点火顺序为1-3-4-2。对于六缸四冲程柴油发电机作功间隔角为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。

      凸轮轴的驱动通常采用齿轮传动，正时齿轮位置如图3所示。

      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。对于四冲程发电机，每完成一个作业循环，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，对于柴油发电机，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、减小噪声及减小主轴上正时齿轮的磨耗，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。若间隙过量，不但作业时齿与齿之间的撞击。噪声大，影响配气，而且使齿轮常见坏。

      为了保证曲轮位置与气门开闭时间的一定的配合关系，安装时必须注意机件上的正时标记，严格按规定装配。曲轴主动齿轮、左右凸轮轴传动齿轮、喷油嘴传动齿轮、水泵传动齿轮及中间齿轮等其上面都刻有装配啮合标记。

     凸轮轴的轴向定位如图4所示，其功能是为了限制凸轮轴在工作时的轴向运动或承受传动时斜齿轮发生的轴向力，从而需要对凸轮轴进行轴向定位。凸轮轴轴向运动过度会影响斜齿轮驱动的凸轮轴的气门正时。

      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。顶置气门式配气系统，包括气门挺柱、推杆和摇臂组等。

      气门挺柱的用途是将凸轮的推力传递给推杆，并承受凸轮轴旋转所发生的侧向力。

      当凸轮轴转动时，为预防凸轮尖顶动气门时的横向力直接功用在气门脚上，造成气门杆单向磨损，引起气门上升时产生偏移，影响气门与座的准确配合，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构造形式。

      整体式挺柱以一个整体零件的形式传递运动，它是为轻型气缸规划的，常见的形式有菌形挺、平面挺杆和筒形挺杆三种（分别如图3中a、b、c所示），机械挺柱为桶形，取消了原有垫片调节式机械挺柱配气系统中的垫片，取而代之是将机械挺柱的内腔中心一体成型一凸台，直接与气门杆顶端相抵，其厚度相当于原有垫片的厚度，即挺柱变成了整体式，同样可以达到对气门间隙的调节，保证发电机的正常作业运行。因此本组成减小了原有结构的零件数量，减小了加工难度，更容易保证质量，减少成本。

      如图3（d）所示，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替，其缺点是零件多，制造成本也过高。滚轮式挺柱适合于直径大的柴油发电机。

      为了降低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，以减小磨损，用平健与滚轮轴相连接。顶喷油咀滚轮臂的铜套是偏心的，以便调整喷油时间。

      气门推杆的具体功用是将挺杆的推力传给摇臂，驱动气门开启。推杆的上、下端头经热排除并抛磨，以提高耐磨性；杆身有实心和空心两种。

      推杆细长弧形零件的一般组成包括球头、凸球头和空心杆三部分，推杆一般用无缝隙钢管冷拉制成，也有的用硬铝制造。在底置凸轮轴的OHV中，因为凸轮轴在气缸体的底部，而气门在气缸盖上，气门和凸轮轴 相距甚远，这就要求有一个能在它们之间传递动力的部件，因此，推杆就有了空间。

      摇臂是柴油发电机的配气系统的零件之一，如图4所示。配气机构分为气门组件和气门运动组件，而摇臂属气门运动组件。其功能是将凸轮轴和推杆传来的运动和功用力，改变方向，使给气门组件，使气门开启和关闭，进而受到很大的弯矩，因此应有足够的强度和刚度，并且品质要轻。

      摇臂是一个双臂杠杆，其中在φ12H7孔内安装一个铜衬套，在衬套内再装配一个摇臂轴作为支点，长短臂就绕着该支点摆动。两臂不等长，长短臂比值为1.8~2.2，这个比值称为摇臂的传动比。在摇臂的长端加工有螺纹孔，用来推动气门并安装调节螺钉以调节气门与气门座在冷车时的间隙。在摇臂的短端加工一个槽和一个孔，采用槽加销轴的组成与推杆相连。作业时，凸轮轴通过挺柱（实际上是凸轮的滚子从动件）来推动推杆给摇臂一个使摇臂绕支点摆动，实现气门的开启和关闭。