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凸轮轴的概述、作用、分类及维修保养知识

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凸轮轴的概述、作用、分类及维修保养知识

发布日期:2017-02-16 作者: 点击:

概述:

凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮,用于驱动气门。凸轮轴的一端是轴承支撑点,另一端与驱动轮相连接,凸轮的侧面呈鸡蛋形。其设计的目的在于保证汽缸充分的进气和排气,具体来说就是在尽可能短的时间内完成气门的开、闭动作。另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性,气门也不能因开闭动作中的加减速过程产生过多过大的冲击,否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其它严重后果。因此,凸轮和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。另外凸轮轴的工作必须保证气缸在准确的时间内进气和排气,四行程发动机每个气缸在曲轴旋转两周内即有进气行程和排气行程各一次。因此凸轮轴的转速必须是曲轴转速的一半。


作用:

凸轮轴的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半(在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同),不过通常它的转速依然很高,而且需要承受很大的扭矩,因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高,其材质一般是特种铸铁,偶尔也有采用锻件的。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性,因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。


分类:

按凸轮轴数目的多少,可分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)两种。

单顶置凸轮轴是一种在汽缸盖内只设置一条凸轮轴的设计。采用这一设计的直列汽缸发动机只需一条安放在汽缸盖上方的凸轮轴,而V形汽缸发动机则需要两条凸轮轴,分别安放在一侧汽缸组之上。

双顶置凸轮轴是一种在汽缸盖内配备两条凸轮轴的气门排列形式。两条凸轮轴分别控制进气门和排气门。根据引擎的构造不同(主要是汽缸排列形式的不同),一台一般的双顶置凸轮轴汽车发动机可拥有两条到四条不等的凸轮轴。


先进制造工艺:

目前,国内外生产凸轮轴的主要方法有:采用钢质锻造毛坯经切削加工后,凸轮桃尖部分经高频淬火形成马氏体层的工艺。20世纪 70年代末,德国和法国相继开发了凸轮轴氩弧重熔新工艺;另有以美国为主的可淬硬铸铁凸轮轴;以日本和法国为主的冷硬铸铁凸轮轴;以及凸轮部位用 Cr-Mn-Mo 合金涂料进行铸件表面合金化的生产工艺等。


维修保养:


凸轮轴的常见问题以及凸轮轴问题对发动机有什么影响。


    (1)凸轮轴颈的摆差(径向姚动)应不大于0.05^-0.10毫米,超过者应予校正,否则会导致轴瓦间隙不准,气门脚间隙不准,使机油压力降低,径向跳动严重者发动机在高速运转时不稳定,凸轮轴跳动频繁而低消气门脚间隙,发动机产生突突声。  


    (2)凸轮轴颐磨损,其失圆度及锥度应不大于0.05毫米,超过者应将其磨至修理尺寸。光磨后轴颈的直径应大于凸轮的总高度1.0-1.5毫米,否则会使机油压力不正常、轴瓦靠合面不良,低于凸轮升程高度者会造成凸轮轴装配不上气缸体,而且会产生凸轮轴跳动的弊病。  


    (3)凸轮轴凸轮表面如有击痕、毛糙及不均匀磨损时应堆焊凸轮顶部后予以修磨,否则会影响挺杆工作,使球面加剧磨损,对发动机功率十分不利。由于气门挺杆球面与凸轮顶部磨损越来越多则气门脚间隙越大,必然造成挺杆球面破碎。  


    (4)凸轮的基圆与顶端也就是凸轮的工作高度差小于允差尺寸0.45毫米时应堆焊凸轮顶部后予以修磨,否则会使充气量不足、排气受限制,影响发动机功率。排气凸轮升程高度小于允差是可以的,但进气凸轮升程高度低于允差则进气门开放就小,对发动机热效率有很大影响。  


    (5)凸轮轴中间轴颈的摆差不大于规定时,凸轮基圆与轴须的不同心应不大于0.05毫米,超过时应予修整。否则由于凸轮基圆的跳动而使气门脚间隙量不准或气门脚犯顶而漏气,也很容易冲缺气门口工作面,造成汽化器回火、排气管道放炮,使发动机功率下降。如果求全基圆摆差而将气门脚间隙过份放大,不但会引起气门脚异响,而且会使点火时间提前,更重要的会引起气门挺杆的异常或凸轮顶部的不正常磨损。