凸輪軸的概述、作用、分類及維修保養(yǎng)知識
概述:
凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪,用于驅(qū)動氣門。凸輪軸的一端是軸承支撐點,另一端與驅(qū)動輪相連接,凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計的目的在于保證汽缸充分的進氣和排氣,具體來說就是在盡可能短的時間內(nèi)完成氣門的開、閉動作。另外考慮到發(fā)動機的耐久性和運轉(zhuǎn)的平順性,氣門也不能因開閉動作中的加減速過程產(chǎn)生過多過大的沖擊,否則就會造成氣門的嚴(yán)重磨損、噪聲增加或是其它嚴(yán)重后果。因此,凸輪和發(fā)動機的功率、扭矩輸出以及運轉(zhuǎn)的平順性有很直接的關(guān)系。另外凸輪軸的工作必須保證氣缸在準(zhǔn)確的時間內(nèi)進氣和排氣,四行程發(fā)動機每個氣缸在曲軸旋轉(zhuǎn)兩周內(nèi)即有進氣行程和排氣行程各一次。因此凸輪軸的轉(zhuǎn)速必須是曲軸轉(zhuǎn)速的一半。
作用:
凸輪軸的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。雖然在四沖程發(fā)動機里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半(在二沖程發(fā)動機中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同),不過通常它的轉(zhuǎn)速依然很高,而且需要承受很大的扭矩,因此設(shè)計中對凸輪軸在強度和支撐方面的要求很高,其材質(zhì)一般是特種鑄鐵,偶爾也有采用鍛件的。由于氣門運動規(guī)律關(guān)系到一臺發(fā)動機的動力和運轉(zhuǎn)特性,因此凸輪軸設(shè)計在發(fā)動機的設(shè)計過程中占據(jù)著十分重要的地位。
分類:
按凸輪軸數(shù)目的多少,可分為單頂置凸輪軸(SOHC)和雙頂置凸輪軸(DOHC)兩種。
單頂置凸輪軸是一種在汽缸蓋內(nèi)只設(shè)置一條凸輪軸的設(shè)計。采用這一設(shè)計的直列汽缸發(fā)動機只需一條安放在汽缸蓋上方的凸輪軸,而V形汽缸發(fā)動機則需要兩條凸輪軸,分別安放在一側(cè)汽缸組之上。
雙頂置凸輪軸是一種在汽缸蓋內(nèi)配備兩條凸輪軸的氣門排列形式。兩條凸輪軸分別控制進氣門和排氣門。根據(jù)引擎的構(gòu)造不同(主要是汽缸排列形式的不同),一臺一般的雙頂置凸輪軸汽車發(fā)動機可擁有兩條到四條不等的凸輪軸。
先進制造工藝:
目前,國內(nèi)外生產(chǎn)凸輪軸的主要方法有:采用鋼質(zhì)鍛造毛坯經(jīng)切削加工后,凸輪桃尖部分經(jīng)高頻淬火形成馬氏體層的工藝。20世紀(jì) 70年代末,德國和法國相繼開發(fā)了凸輪軸氬弧重熔新工藝;另有以美國為主的可淬硬鑄鐵凸輪軸;以日本和法國為主的冷硬鑄鐵凸輪軸;以及凸輪部位用 Cr-Mn-Mo 合金涂料進行鑄件表面合金化的生產(chǎn)工藝等。
維修保養(yǎng):
凸輪軸的常見問題以及凸輪軸問題對發(fā)動機有什么影響。
(1)凸輪軸頸的擺差(徑向姚動)應(yīng)不大于0.05^-0.10毫米,超過者應(yīng)予校正,否則會導(dǎo)致軸瓦間隙不準(zhǔn),氣門腳間隙不準(zhǔn),使機油壓力降低,徑向跳動嚴(yán)重者發(fā)動機在高速運轉(zhuǎn)時不穩(wěn)定,凸輪軸跳動頻繁而低消氣門腳間隙,發(fā)動機產(chǎn)生突突聲。
(2)凸輪軸頤磨損,其失圓度及錐度應(yīng)不大于0.05毫米,超過者應(yīng)將其磨至修理尺寸。光磨后軸頸的直徑應(yīng)大于凸輪的總高度1.0-1.5毫米,否則會使機油壓力不正常、軸瓦靠合面不良,低于凸輪升程高度者會造成凸輪軸裝配不上氣缸體,而且會產(chǎn)生凸輪軸跳動的弊病。
(3)凸輪軸凸輪表面如有擊痕、毛糙及不均勻磨損時應(yīng)堆焊凸輪頂部后予以修磨,否則會影響挺桿工作,使球面加劇磨損,對發(fā)動機功率十分不利。由于氣門挺桿球面與凸輪頂部磨損越來越多則氣門腳間隙越大,必然造成挺桿球面破碎。
(4)凸輪的基圓與頂端也就是凸輪的工作高度差小于允差尺寸0.45毫米時應(yīng)堆焊凸輪頂部后予以修磨,否則會使充氣量不足、排氣受限制,影響發(fā)動機功率。排氣凸輪升程高度小于允差是可以的,但進氣凸輪升程高度低于允差則進氣門開放就小,對發(fā)動機熱效率有很大影響。
(5)凸輪軸中間軸頸的擺差不大于規(guī)定時,凸輪基圓與軸須的不同心應(yīng)不大于0.05毫米,超過時應(yīng)予修整。否則由于凸輪基圓的跳動而使氣門腳間隙量不準(zhǔn)或氣門腳犯頂而漏氣,也很容易沖缺氣門口工作面,造成汽化器回火、排氣管道放炮,使發(fā)動機功率下降。如果求全基圓擺差而將氣門腳間隙過份放大,不但會引起氣門腳異響,而且會使點火時間提前,更重要的會引起氣門挺桿的異?;蛲馆嗧敳康牟徽Dp。