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1、第3章 內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)中國鐵道出版社,3.1 配氣機構(gòu)的功用與分類,3.1.1 配氣機構(gòu)的功用,,配氣機構(gòu)是控制發(fā)動機進(jìn)氣和排氣的裝置, 其作用是按照發(fā)動機的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求, 定時開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，以便在進(jìn)氣行程使盡可能多的可燃混合氣（汽油機）或空氣（柴油機）進(jìn)入氣缸，在排氣行程將廢氣快速排出氣缸。,3.1.2 配氣機構(gòu)的分類,一般按氣門布置型式的不同，可分為：側(cè)置氣門式和頂置氣門式兩大類。按照凸輪軸布置型式的不同，又可分為 ：下置式、中置式和上置式凸輪軸；按曲軸與凸輪軸間的傳動方式有：齒輪傳動、鏈傳動和齒形帶傳動三種方式。,1. 氣門的布置型式1）側(cè)置氣門式 配氣機構(gòu)

2、,,圖3-1 側(cè)置氣門式配氣機構(gòu)圖,側(cè)置氣門式配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式如圖3-1所示。 這種結(jié)構(gòu)型式的配氣機構(gòu)出現(xiàn)較早，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、維修方便等優(yōu)點。但由于其氣門側(cè)置造成燃燒室結(jié)構(gòu)不緊湊且進(jìn)、排氣阻力大，導(dǎo)致發(fā)動機動力性較差、經(jīng)濟性不高。目前，這種配氣機構(gòu)已經(jīng)淘汰。,圖3-2 頂置氣門式配氣機構(gòu),,2）頂置氣門式配氣機構(gòu),圖3-2頂置氣門式配氣機構(gòu),結(jié)構(gòu)特點氣門安裝在氣缸蓋中，處于氣缸的頂部進(jìn)、排氣阻力小，采用半球形、楔形或盆形燃燒室，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，壓縮比高，改善了燃燒過程，減少了熱量損失，提高了熱效率。因而，有利于提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性。,CA6110型柴油機即采用此種結(jié)構(gòu)型式。

3、 因為四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，各缸的進(jìn)、排氣門各開啟一次，此時凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周。為此，曲軸與凸輪軸間的傳動比應(yīng)為2:1。,2. 凸輪軸的布置型式 凸輪軸的布置型式是根據(jù)凸輪軸在機體中安裝位置的不同，劃分為下置式、中置式和上置式三種。,3. 凸輪軸的傳動方式 曲軸與凸輪軸之間的傳動方式有: 齒輪傳動、鏈傳動和齒形帶傳動三種方式。,氣門組件包括進(jìn)、排氣門及其附屬零件。組成如圖3-17所示。,,圖3-17 氣門組件的組成 1-彈簧座 2-分開式氣門鎖片 3-油封 4-氣門彈簧,3.2.2 氣門組主要零件,1.氣門 氣門分進(jìn)氣門和排氣門兩種。進(jìn)、排氣門結(jié)構(gòu)相似，

4、都由頭部和桿部兩部分組成。,圖318 氣門 a）平頂氣門 b）凹頂氣門 1-氣門頭部 2-氣門桿部,2）氣門錐角 為了保證氣門與氣門座貼合緊密，將氣門密封面做成錐面，通常把氣門密封錐面的錐角稱為氣門錐角。一般氣門錐角為45。,圖 3-19 氣門錐角,氣門與氣門座密封錐面相接觸時形成的環(huán)狀密封帶，也叫接觸帶，應(yīng)位于氣門密封錐面的中部，其寬度應(yīng)符合廠家的設(shè)計要求。接觸帶過窄散熱效果差，影響氣門通過接觸面向氣門座圈傳遞熱量；過寬則會降低接觸面上的比壓值，使氣門的密封性下降。,為了保證氣門與氣門座間密封良好，需經(jīng)過配對研磨，形成連續(xù)、均勻、寬度符合要求的接觸環(huán)帶，研磨后的氣門不能互換。,圖3-20

5、彈簧座的固定方式1-氣門桿 2-氣門彈簧 3-彈簧座 4-鎖片,3）氣門桿部氣門在導(dǎo)管中上下運動，靠氣門桿部起導(dǎo)向和傳熱作用。因而，對氣門桿部表面加工精度和耐磨性有比較高的要求，使氣門與氣門導(dǎo)管之間有合理的間隙，以保證精確導(dǎo)向和排氣時不沿導(dǎo)管間隙泄漏廢氣。氣門桿尾端的形狀取決于氣門彈簧座的固定方式(如圖3-20所示).,圖322 氣門導(dǎo)管1-卡環(huán) 2-氣門導(dǎo)管 3-氣缸蓋 4-氣門座,2. 氣門導(dǎo)管 氣門導(dǎo)管的主要是氣門運動的導(dǎo)向作用，同時起導(dǎo)熱作用，將氣門桿的熱量經(jīng)氣門導(dǎo)管傳給缸蓋及水套。 為了防止導(dǎo)管在使用過程中松動脫落，有的發(fā)動機在氣門導(dǎo)管的中部加裝定位卡環(huán)，如圖3-22所示。,

6、3.氣門座 氣門座有兩種: 一種是在氣缸蓋上直接鏜削加工而成； 另一種是用合金鑄鐵或奧氏體鋼單獨制作成氣門座圈，用冷縮法鑲?cè)藲飧咨w中，如圖3-23所示。,圖 3-23 氣門座圈,4. 氣門彈簧 氣門彈簧的作用是關(guān)閉氣門，靠彈簧張力使氣門壓在氣門座上。氣門彈簧一般采用圓柱形螺旋彈簧，如圖3-24所示。為了防止彈簧發(fā)生共振，現(xiàn)代發(fā)動機多采用內(nèi)外氣門彈簧，提高了氣門彈簧工作的可靠性，有效地防止共振的發(fā)生。,圖324氣門彈簧 a）等螺距圓柱彈簧 b）變螺距圓柱彈簧 c）雙彈簧,3.2.3 氣門傳動組主要零部件 氣門傳動組主要包括:凸輪軸及其傳動機構(gòu)、挺柱、推桿和搖臂等零部件。,1. 凸輪軸

7、 作用是控制氣門的開閉及其升程的變化規(guī)律。氣門的開閉時刻及其升程變化規(guī)律主要取決于控制氣門的凸輪外部輪廓曲線。弧BCD工作段所對應(yīng)的夾角，稱做氣門開啟持續(xù)角。凸輪輪廓BCD段的形狀，直接決定了氣門的升程及其升降過程的運動規(guī)律。,圖326 凸輪輪廓形狀,CA6110型柴油機，同名凸輪間的夾角為120o/2=60o，同名凸輪位置排列如圖3-27所示。,圖3-27同名凸輪排列,異名凸輪的相對角位置同一氣缸進(jìn)、排氣（異名）凸輪間的相對角位置排列取決于凸輪軸的轉(zhuǎn)動方向和發(fā)動機的配氣相位。,2）凸輪軸的軸向定位 為了防止凸輪軸軸向竄動，一般設(shè)有軸向定位裝置。CA6110型發(fā)動機采用止推凸緣實現(xiàn)軸向定位，

8、其結(jié)構(gòu)形式如圖3-29所示。,圖3-29 凸輪軸的軸向定位 1、5-正時齒輪 2、6-止推凸緣 3、8-止推座 4、9-凸輪軸 7-氣缸體,2. 挺柱 挺柱的作用是將凸輪軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的推動力傳給推桿（下、中置凸輪軸）或氣門（上置凸輪軸）。,1）普通挺柱 挺柱主要有筒形和滾輪式兩種，其結(jié)構(gòu)形式如圖3-13所示。,圖330 普通挺柱 a）筒形平面 b）筒形球面 c）滾輪式,通常把挺柱底部工作面設(shè)計為平面，使兩者的接觸點偏離挺柱軸線；如圖3-31所示。工作中，當(dāng)挺柱被凸輪頂起時，接觸點間的摩擦力使挺柱繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)均勻磨損。,圖3-31 挺柱與凸輪的偏置1-筒形平面挺柱 2-凸輪 e

9、-偏置距,3.推桿 下置凸輪軸配氣機構(gòu)中有細(xì)而長的推桿，推桿的作用是將挺柱傳來的凸輪推動力傳遞給搖臂機構(gòu)。,4. 搖臂的作用 是將推桿或凸輪傳來的力改變方向后傳給氣門，使其開啟。 搖臂組件主要由：搖臂、搖臂軸、支承座、氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)攘慵M成。,3.6 配氣機構(gòu)的維修與調(diào)整 更換座圈或氣門發(fā)生單邊磨損導(dǎo)致密封性變差，可用鉸刀鉸修環(huán)帶的寬度，修整其環(huán)帶的位置。如圖3-39所示。,圖3-39 氣門座的錐角,1. 氣門座的鉸削 ) 根據(jù)氣門頭的直徑和環(huán)帶斜面的角度，選擇一組合適的鉸刀，并根據(jù)氣門桿的直徑選擇合適的鉸刀桿。鉸刀桿以插入氣門導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動而不松曠為宜。,) 發(fā)動機氣門頭部

10、斜面角度一般是45，每組氣門鉸刀有45、15和75三種不同的角度，如圖3-16所示，鉸刀又分為精鉸刀和粗鉸刀兩種。根據(jù)進(jìn)排氣門環(huán)帶斜面的不同角度選擇氣門座鉸刀，并將鉸刀固定在鉸刀桿上。,圖3-44 氣門座鉸刀,) 粗鉸45斜面，直到消除燒蝕的痕跡為止。氣門座密封環(huán)帶有硬化層時，可先用粗砂布墊在鉸刀下面磨除硬化層，以防影響鉸削的質(zhì)量。 ) 鉸修氣門座斜面寬度。用15鉸刀在氣門座斜面上方縮小其寬；用75鉸刀在氣門座斜面下方縮小其寬度。,氣門座接觸環(huán)帶的位置應(yīng)位于其斜面的中間并偏向于氣門桿部。如環(huán)帶偏向斜面上部，須加大15斜面的鉸削量進(jìn)行修整。如環(huán)帶偏向氣門桿部，則須加大75斜面的鉸削量進(jìn)行修理整

11、。 氣門座斜面接觸環(huán)帶的寬度一般在：1.5mm2.0 mm之間。,) 精鉸45斜面。氣門座銑削順序如圖3-45所示。 ) 鉸削時注意，盡量減小鉸削量；在整個圓周上用力要均勻；鉸刀不能倒轉(zhuǎn)；磨損過大的氣門導(dǎo)管須更換。,圖3-45 氣門座的鉸削順序a）45精鉸刀 b）15鉸刀 c） 75鉸刀 d）45粗鉸刀,2. 氣門下陷量的檢查 氣門座經(jīng)多次鉸削和研磨直徑增大，而氣門修磨后直徑減小，氣門將下沉。這樣會使內(nèi)燃機壓縮比下降。因此，在內(nèi)燃機修理過程中，必須檢查氣門的下陷量如圖3-40所示。,1-氣門 2-氣缸蓋 3-深度尺,當(dāng)下陷量超出規(guī)定值時，CA6110A型柴油機進(jìn)、排氣門超出2m

12、m時，應(yīng)重新?lián)Q座圈或鏜孔下座圈進(jìn)行修復(fù)。,鏜孔下座圈時應(yīng)注意以下幾點：其一要選用與母體金屬材料相近的金屬材料制做鑲?cè)?；其二是過盈量要合適，過大會損傷座圈，過小會松動，冷態(tài)下一般采用0.05mm0.15mm過盈量，熱態(tài)下一般采用0.20mm0.25mm過盈量。,2. 氣門的研磨 研磨氣門應(yīng)將氣門、氣門座、導(dǎo)管清洗干凈。通過選配應(yīng)使各缸氣門頭下陷量趨于一致，并在氣門頭部平面做好位置記號，以免錯亂。,) 在氣門斜面上涂上一層氣門砂，在氣門桿上涂潤滑油將氣門插入導(dǎo)管內(nèi)，研磨要領(lǐng)是一鐓、二蹭、三旋轉(zhuǎn)。用粗砂研磨后用細(xì)砂精磨。 ) 使用氣門捻子將氣門上下往復(fù)并旋轉(zhuǎn)進(jìn)行研磨。研磨時不要過分用力，以免將斜

13、面環(huán)帶變寬或磨出凹形槽痕。,) 當(dāng)氣門斜面與氣門座斜面研出一條完整、烏潔的環(huán)帶時，將氣門砂洗凈，在涂上機油，研磨minmin即可。,) 研磨好的接觸環(huán)帶應(yīng)烏潔，接觸寬度一般為1.5mm2.0mm。,) 檢查氣門與氣門座的密封性 劃線法 用鉛筆在氣門密封環(huán)帶上，沿圓周劃出均布的若干條與母線平行的鉛筆線。然后插入氣門座內(nèi)，按緊氣門頭并旋轉(zhuǎn)1/4圈1/2圈。取出氣門觀察鉛筆線被切斷情況。如圖3-46所示。,圖3-46 鉛筆線被切斷情況(a)密封不良 (b) 密封良好,滲油法 將研磨好的氣門洗凈，并安裝好，將氣缸蓋倒置，然后在氣門頂面上倒入煤油，若在min內(nèi)沒有滲漏，即為良好。若有滲漏，說明密封性不

14、好，需要重新研磨。,發(fā)動機工作中，氣門及其傳動件將因溫度升高而膨脹。如果氣門及其傳動件之間，在冷態(tài)時無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)下，氣門及其傳動件受熱膨脹勢必引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動機在壓縮和作功行程中的漏氣，會使發(fā)動機功率下降。,為了消除上述現(xiàn)象，通常在發(fā)動機冷態(tài)裝配時，在氣門及其傳動機構(gòu)中留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以補償氣門受熱后的膨脹量。這一預(yù)留間隙稱為氣門間隙，如圖3-35所示。氣門間隙的調(diào)整如圖3-42所示。,圖3-35 氣門間隙,圖3-42 檢查調(diào)整氣門間隙,氣門間隙調(diào)整有兩種方法：一是逐缸調(diào)整法，此方法較麻煩。二是兩次調(diào)整法：先找出第一缸壓縮行程上止點，根據(jù)發(fā)動機的機工作順序，六缸機一般為

15、：-----；依據(jù)“全排排空進(jìn)進(jìn)”排序進(jìn)行調(diào)整，這樣可以不去考慮進(jìn)、排氣門的排序情況。,氣門的規(guī)定間隙，有發(fā)動機冷態(tài)時間隙和發(fā)動機熱態(tài)時間隙之分，如:CA6110型柴油機冷態(tài)間隙：進(jìn)氣門為0.30 mm；排氣門為0.35mm。其熱態(tài)間隙進(jìn)氣門為0.25mm；排氣門為0.30mm。,“全、排、空、進(jìn)” 含義是： 按發(fā)動機的工作順序如“---” “全”表示一缸兩個氣門均可調(diào)整；“排”表示三缸排氣門可調(diào)整；“空”表示四缸的兩個氣門均不可調(diào)整；“進(jìn)”表示二缸的進(jìn)氣門可調(diào)整。,第一次調(diào)整完畢后，搖轉(zhuǎn)曲軸360，再調(diào)整剩下的氣門； 對于柴油機有減壓機構(gòu)的在調(diào)整氣門前，必須把減壓機構(gòu)手柄放在工作位置上。,