某型柴油機凸輪軸定時工裝設計及使用方法探究

張曉威，陳志宏，戚勇

陜西柴油機重工有限公司 陜西興平 713105

1 序言

柴油機的配氣傳動機構是其重要部件，配氣傳動機構工作性能的好壞，對柴油機有重要影響。而配氣傳動機構是通過定時齒輪驅動即曲軸通過定時齒輪驅動凸輪軸，從而保證各缸進、排氣按照一定的點火順序進行工作，因此定時齒輪在此過程中起到關鍵作用。定時齒輪上存在定時標記，如定時標記安裝不當，將嚴重影響發(fā)動機的動力和燃油經(jīng)濟性能，甚至導致無法正常工作。定時工裝的存在對定時齒輪的安裝及凸輪軸的相關定時至關重要。為此，我們對某型柴油機（V型）定時工裝的設計、使用及驗證方法進行了研究。

2 確定定時相關零件的連接相位關系

2.1 凸輪軸與定時齒輪的連接和凸輪軸上死點相位

如圖1、圖2所示，定時齒輪與凸輪軸A、B排基準缸端面進行連接；凸輪軸端面銷孔位置與軸線的夾角為α，上死點到銷孔的夾角為β。

圖1 凸輪軸與定時齒輪連接示意

圖2 凸輪軸上死點相位

2.2 機身的相關角度及凸輪軸安裝孔位置

如圖3所示，機身作為定時機構的載體，其曲軸中心位置、凸輪軸安裝孔位置、機身側面夾角、兩側缸孔夾角等位置及角度，都與凸輪軸齒輪定時有關聯(lián)。其中：γ為機身側面夾角；δ為兩側缸孔夾角；L1、L2為凸輪軸安裝孔與曲軸中心的距離；L3、L4為定位塊（上側）到曲軸中心的距離。

圖3 機身的相關角度及凸輪軸安裝孔位置

2.3 定時齒輪銷孔位置

如圖4所示，ε為定時齒輪銷孔與定時標記軸線的夾角；X、O為定時標記。

圖4 定時齒輪銷孔位置

3 定時工裝的設計

3.1 工裝設計的前提

定時工裝設計時原則上選取基準缸作為設計依據(jù)，且基準缸需在上死點位置。

3.2 工裝的設計

1）根據(jù)圖5確定好各個位置。

2）把凸輪軸端面放入機身凸輪軸安裝孔內，這時豎直軸線方向與凸輪軸基準缸上死點位置存在角度（β－α）。當基準缸轉動到上死點位置時，凸輪軸需轉動角度（β－α）。

圖5 相關零件位置

工裝設計時，定時齒輪銷孔與軸線的夾角ε和凸輪軸銷孔與軸線的夾角α存在差異。曲軸齒輪與凸輪軸齒輪的傳動比為2∶1。因此當基準缸轉動到上死點位置時，凸輪軸需轉動角度為（β－α）±|ε－α|，非基準缸（另外一側）轉動到上死點位置時，凸輪軸需轉動角度為（β－α）±|ε－α|－δ/2。

3）確定擋塊的位置。由于擋塊需要借助機身側面的螺栓孔，因此擋塊的位置是固定的。

4）確定擋塊的中心線。利用中心線與機身交叉點和凸輪軸安裝孔中心的連線，在擋塊上確定一個斜面，并以擋塊的中心線，作另外一個斜面。

5）通過凸輪軸銷孔位置及機身形狀，確定定時工裝指針的形狀。

4 定時齒輪的安裝

根據(jù)相應機型柴油機的技術文件，使用定時工裝對A、B排凸輪軸齒輪進行定時。

為了更直觀的反應上述設計，通過某型柴油機的定時工裝來舉例參考。

1）擋塊如圖6所示。

圖6 擋塊

2）定時指針如圖7所示。

圖7 定時指針

3）定時的使用：①把擋塊置于機身側面，指針靠在凸輪軸端面。②根據(jù)定時需要，使指針上的X或者O位置銷孔與凸輪軸上的銷孔重合，然后把銷插在重合銷孔處，轉到凸輪軸，使指針的尖角斜面靠在擋塊上，拆下指針。③安裝齒輪，使齒輪上的銷孔與凸輪軸上的銷孔重合，并使齒輪上的X或者O標記指向擋塊的斜面，緊固齒輪。安裝齒輪期間凸輪軸不得轉動。B列和A列定時如圖8、圖9所示。

圖8 B列定時

圖9 A列定時

5 驗證

通過檢查閥交叉點，檢驗定時齒輪的調整。

5.1 閥交叉點的確定

進氣閥在排氣閥完全關閉前開始打開。在一個循環(huán)內，排氣閥關閉升程和進氣閥的打開升程相等的點就是閥交叉點。

5.2 檢驗定時齒輪的調整

該檢驗在于：某一氣缸挺柱升程處在閥交叉點時，測量其升程值。

1）制作一塊規(guī)（見圖10）。

圖10 塊規(guī)

2）盤車，使活塞處在噴油行程上死點上，此時4個閥處于關閉狀態(tài)。

3）將塊規(guī)放置在排氣、進氣挺柱導套上。

4）記錄從塊規(guī)表面到挺柱表面的尺寸，注明排氣尺寸S1和進氣尺寸S2（見圖11）。

5）盤車，使氣缸處在其閥交叉點上。

6）同前面一樣，記錄挺柱表面到塊規(guī)表面的排氣尺寸S1'和進氣尺寸S2'（見圖12）。

圖11 氣缸處于噴油上死點

圖12 氣缸處于閥交叉點

計算X尺寸：X＝S1－S1'；計算Y尺寸：Y＝S2－S2'。當X＝Y±1mm時.定時齒輪的調整是正確的。

6 結束語

通過開展凸輪軸定時工裝的設計和驗證研究，為后續(xù)相類似的柴油機定時工裝的設計提供了參考依據(jù)。