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康明斯凸轮轴从动件特点和运动规律曲线图
发布时间:2022-06-12 11:52:42  ▏阅读:

 

 

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康明斯柴油发动机凸轮轴从动件特点和运动规律曲线图


摘要:柴油发动机的凸轮机构是由凸轮,从动件和机架三个基本构件组成的高副机构,凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,一般为主动件作等速回转运动或往复直线运动。从动件的位移S、速度V和加速度A随时间(或凸轮转角)的变化变化规律是由凸轮轮廓的形状、凸轮的尺寸决定的。

 

一、凸轮机构的分类

 

1、按凸轮的形状

      凸轮具有曲线轮廓(如图1所示)或凹槽,有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等,其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线,因而属于空间凸轮。

2、按从动件的形式

      滚子从动件、平底(或弧底)从动件、尖顶从动件等,如图2所示。

(1)尖顶从动件:

      从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触,从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件结构简单,但尖端处易磨损,故只适用于速度较低和传力不大的场合。

(2)滚子从动件:

       为减小摩擦磨损,在从动件端部安装一个滚轮,把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦,因此摩擦磨损较小,可用来传递较大的动力,故这种形式的从动件应用很广。

(3)平底从动件:

      从动件与凸轮轮廓之间为线接触,接触处易形成油膜,润滑状况好。此外,在不计摩擦时,凸轮对从动件的作用力始终垂直于从动件的平底,受力平稳,传动效率高,常用于高速场合。缺点是与之配合的凸轮轮廓必须全部为外凸形状。

(4)曲面从动件:

       为了克服尖端从动件的缺点,可以把从动件的端部做成曲面,称为曲面从动件。这种结构形式的从动件在生产中应用较多。

3、按封闭的方式不同

      为了保证凸轮机构正常工作,必须使凸轮与从动件始终保持接触,这种作用称为封闭(或锁合)。

(1)力封闭

      利用重力、弹簧力或其它外力进行封闭。这种封闭方式比较简便,但凸轮经常承受一个附加的压力,所以只适用于小型和载荷不大的凸轮机构。

(2)利用凸轮结构进行封闭

      这种封闭形式最简单,但加大了凸轮的尺寸和重量。同时,在运动过程中,滚子往往与凸轮槽两过交替接触,滚子经常变换转向,不利于滚子的轮槽的润滑,易于磨损。所以只适用于中、低速轻载的凸轮机构。

 

凸轮轴轮廓形状.png

图1  凸轮轴轮廓形状

康明斯凸轮从动件-柴油发电机组.png

图2  康明斯凸轮从动件

 

二、特点

 

1、优点∶

      构件少,运动链短,结构简单紧凑。

      为了使从动件与凸轮始终保持接触,可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动,为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的,但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的,但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑,最适用于要求从动件作间歇运动的场合。

2、缺点∶

      点、线接触,易于磨损。

      从动件与凸轮作点接触或线接触,有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触,可实现任意运动,但尖端易磨损,适用于传力较小的低速机构中。

 

三、凸轮从动件运动规律

 

       凸轮从动件常用运动规律有四种,通常从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律,全面反映了从动件的运动特性和动力特性的变化规律。凸轮机构从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度随时间(或凸轮转角)的变化(规律)情况。当把位移、速度、加速度作为纵坐标,时间(或凸轮转角)作为横坐标,以曲线的形式来表达它们之间的关系时,就分别称为位移线图、速度线图和加速度线图(如图3所示)。

1、等速

      从动件在推程(回程)中的速度v=常数。修正方法如下:

      在运动规律的两端,因为存在着严重的冲击现象,虽然由于凸轮机构材料本身的弹性,使这种运动规律在工作中能够应用,但由于冲击的存在,工作的噪音大。所以,为改善这一状况,可以改变运动线图中的两端,使其缓和过渡,以减少冲击。修正的措施,就是在曲线的两端加上两段圆弧过渡,圆弧半径通常可以取h/2,如图4所示,MN为两圆弧的内公切线(回程类同)。这样加速度在曲线的两端就变成较小的有限值,冲击也变成有限值。

2、等加速-等减速

      等加速、等减速运动规律,在前半程用等加速运动规律,后半程采用等减速运动规律,两部分加速度绝对值相等。

3、余弦加速度运动

      余弦加速度运动规律的加速度曲线为1/2个周期的余弦曲线,位移曲线为简谐运动曲线(又称简谐运动规律)。

4、正弦加速度

      运动规律的加速度曲线是连续的,没有任何冲击,可用于高速。

 

凸轮从动件位移曲线图-柴油发电机组.png

图3  凸轮从动件运动规律图

修正后的等速运动位移线图-柴油发电机组.png

图4 修正后的等速运动位移线图

 

表1 凸轮从动件运行规律特性比较

运动规律
Vmax
(hω/σ0)X
αmax
(hω/σ20)X
冲击
推荐应用范围
等速
1.0
刚性
低速轻载
等加等减速
2.0
4.0
柔性
中速轻载
五次多项式
1.88
5.77
高速中载
余弦加速度
1.57
4.93
柔性
中速中载
正弦加速度
2.0
6.28
高速轻载
啓进正弦加速度
1.76
5.53
高速重载

 

 四、康明斯凸轮从动件零件图

 

      以下为适用于KTA19-G2/ G3等柴油发动机机型的康明斯凸轮从动件零件清单。

表2  凸轮轴从动件     Camshaft Follower    BP 4026

 凸轮从动件零件图-柴油发电机组.png

级别
LV

零件号
Part Number

图上标号
Ref No

零件名称Part Name

数量
Req

中文

英文

02

AR10627 CE

 

凸轮轴从动件

FOLLOWER,CAMSHAFT

6

03

205439

1

卡环

RING,RETAINING

2

03

AR10626

 

轴和管塞

SHAFT&PLUG

1

04

205227

11

碗形塞

PLUG,EXPANSION

2

04

205301

10

凸轮从动件轴

SHAFT,CAM FOLLOWER

1

03

3039163 B

 

凸轮从动件

LEVER,CAM FOLLOWER

1

04

205068

4

喷油凸轮从动件滚轮销

PIN,CAM FOLLOWER

1

04

205438

 

滚轮锁紧钢丝

LOCKWIRE,CAM ROL

1

04

213559

6

凸轮轴从动件凹头

SOCKET CAM FOLLOW

1

04

3016825

5

凸轮从动件滚轮

ROLLER,CAM FOLLOW

1

04

3655377

2

喷油凸轮从动件分总成

LEVER,CAM FOLLOWER

1

03

3039164 B

 

凸轮从动件

LEVER,CAM FOLLOWER

2

04

205071

8

气门凸轮从动件滚轮销

PIN,CAM FOLLOWER

1

04

205438

3

滚轮锁紧钢丝

LOCKWIRE,CAM ROL

1

04

213559

6

凸轮轴从动件凹头

SOCKET CAM FOLLOW

1

04

3016826

9

凸轮从动件滚轮

ROLLER,CAM FOLLOWER

1

04

3655378

7

气门凸轮从动件分总成

LEVER,CAM FOLLOW

1

02

MP 4987

 

凸轮从动件安装

FOLLOWER,CAMSHAFT

6

03

127362

19

平垫圈

WASHER,PLAIN

2

03

3002886

13

凸轮从动件螺栓

SCREW,CAMFOLLOWER

2

03

3002993

16

定位环

DOWEL,RING

2

03

S 604

18

弹簧垫圈

WASHER,LOCK

2

02

3628755

12

凸轮从动件盖

COVER CAMSHAFT

4

02

MP 5297

 

凸轮从动件盖安装

COVER,CAM FOLLOWER

6

03

S 602

19

平垫圈

WASHER,PLAIN

4

03

3010596

14

带垫圈螺栓

SCREW,CAPTIVE WAS

2

03

3040721

17

凸轮从动件衬垫

GASKET,CAM FOL HOUSING

1

03

S 126

15

六角螺栓

SCREW,HEXAGON HEAD CAP

2

03

S 604

18

弹簧垫圈

WASHER,LOCK

2

02

205492

21

推杆

ROD,PUSH

12

02

3017961

20

喷油推杆

ROD,PUSH

6

 


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