大功率柴油機供油凸輪及其設計方法與流程

2023-12-06 18:45:01 1

本發明涉及柴油機技術領域，具體涉及一種大功率柴油機供油凸輪及其設計方法。

背景技術：

供油凸輪是柴油機的重要部件。柴油機氣缸內的燃燒狀況包括燃燒時機和放熱規律，很大程度上取決於供油凸輪的型線。供油凸輪型線的主要參數包括：基圓半徑、最大升程、型線形狀等。隨著柴油機功率的不斷強化以及環境對排放要求的不斷提高，提高燃油的噴射壓力一直是提高柴油機性能的主要途徑之一。而燃油噴射壓力的提高，將導致供油凸輪與噴油泵滾輪之間的接觸應力越來越高。若供油凸輪的基圓半徑和噴油泵滾輪速度過小,將導致凸輪與滾輪間的接觸應力過大而損傷凸輪滾輪的型面，而且噴油泵的柱塞速度也達不到要求。因此，為保證供油凸輪具有足夠的剛度和強度來承受其與噴油泵滾輪之間的接觸應力，在設計上總是希望其基圓半徑儘可能大些，但是這又會受到柴油機總體布置條件的諸多因素的限制。現有技術的做法一般都是參照現有相似機型，憑經驗多次選取不同的供油基圓半徑，反覆進行接觸應力及安裝位置尺寸的驗算。

技術實現要素：

本發明的目的就是克服上述現有技術之不足，提供一種大功率柴油機供油凸輪及其設計方法。

本發明所採用的技術方案是，一種大功率柴油機供油凸輪的設計方法，其特徵在於滿足的關係來決定供油凸輪的各因素，式中：v：接觸應力最大處滾輪速度；ft：柱塞力與彈簧力的合力；rc：接觸應力最大處凸輪接觸半徑；rf:滾輪半徑；sc：接觸應力；l:滾輪寬度；μc:凸輪材質泊松比；μr:滾輪材質泊松比；ec:凸輪材質彈性模量；er:滾輪材質彈性模量；hi:接觸應力最大滾輪升程；hmax：滾輪最大升程；lh：凸輪軸在機體腔中的最小迴轉距離；zj:凸輪軸的軸向間隙；mj：凸輪型面與機體的間隙；hc：噴油泵初始安裝距離；c：噴油泵上體高度；e：接頭體高度；h:凸輪軸軸心距缸頭上燃油入口高度；r：高壓油管彎管半徑；f：噴油泵出油閥接口的螺紋高度；

一種大功率柴油機供油凸輪，其特徵在於其各因素滿足

的關係，式中：v：接觸應力最大處滾輪速度；ft：柱塞力與彈簧力的合力；rc：接觸應力最大處凸輪接觸半徑；rf:滾輪半徑；sc：接觸應力；l:滾輪寬度；μc:凸輪材質泊松比；μr:滾輪材質泊松比；ec:凸輪材質彈性模量；er:滾輪材質彈性模量；hi:接觸應力最大滾輪升程；hmax：滾輪最大升程；lh：凸輪軸在機體腔中的最小迴轉距離；zj:凸輪軸的軸向間隙；mj：凸輪型面與機體的間隙；hc：噴油泵初始安裝距離；c：噴油泵上體高度；e：高壓油管接頭體高度；h:凸輪軸軸心距缸頭上燃油入口高度；r：高壓油管彎管半徑；f：噴油泵出油閥接口的螺紋高度。

本發明的有益效果是：在給定條件下，根據一定的相關性，系統、合理地選擇大功率柴油機供油凸輪的結構參數，有效地保證了供油凸輪具有足夠的剛度和強度來承受其與噴油泵滾輪之間的接觸應力，提高了柱塞速度，滿足了大功率柴油機高壓縮比、高噴射壓力以及更高排放等級的要求；大大簡化了供油凸輪設計參數的選擇過程。

附圖說明

圖1為本發明實施例的供油凸輪安裝位置示意圖。

圖中標記為：1-缸頭上燃油進口；2-機體上表面；3-墊塊；4-凸輪軸中心。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

1.確定供油凸輪基圓半徑下限值

供油凸輪基圓半徑下限值應滿足下式

由噴油泵供應商提供表1所列各參數：

表1

將表1所列各參數帶入式(1)，得r0≥62.81mm,即供油凸輪基圓半徑下限值。

2.確定供油凸輪基圓半徑上限值

供油凸輪基圓半徑上限值應滿足下式

r0≤min[(lh+m-z-hmax)，(h-r-f-hc-c-e)]式(2)

根據設計中總體布置的要求，有表2所列各參數：

表2

將表2所列各參數帶入式(2)，得r0≤82.5mm，即供油凸輪基圓半徑上限值。

3.選取供油凸輪基圓半徑實際採用值

在62.81mm≤r0≤82.5mm的範圍內，選取供油凸輪基圓半徑實際採用值為80mm。最終設計出的供油凸輪關鍵數據如下表3：

表3

由表中數據可見，凸輪與滾輪間的最大接觸應力為1801.4084n/mm2，小於表1中規定的限制值1900n/mm2，因此設計合理並且滿足要求。