柴油機背壓控制閥總成的製作方法
2023-07-22 04:55:41 2
專利名稱：柴油機背壓控制閥總成的製作方法
技術領域：
本實用新型屬重型卡車制動系統技術領域，具體涉及一種與重型卡車排氣門制動系統(WEVB)配套使用的柴油機背壓控制閥總成。
背景技術：
重型卡車的制動，除了用傳統的剎車系統外，近年來，還在排氣管上裝有氣動節流閥作為輔助制動裝置。不久前，德國人又新實用新型一種更先進的制動技術一柴油機排氣門制動系統(EVB系統)，由於它在節油、減排和提高安全方面作用顯著，因而EVB系統成為先進國家重型卡車的標準配置並通過法規強制執行。我國為跟上世界先進水平，有關單位花巨資從德國MAN公司購入EVB專利，並定名為WEVB。WEVB的工作，必須通過排氣管上的閥門將柴油機背壓控制在規定範圍內為前提，我國目前採用的是在原排氣管氣動節流閥基礎上加以改造的閥門裝置，它包括氣缸、活塞杆、傳動球節、搖臂、呼吸孔、過濾塞和轉軸及閥片，上述部件全部暴露在大氣中，體積大，重量大，在強烈振動下，受應力大，易損壞，自身防護能力很差，經WEVB的應用實踐發現，其可靠性極差，壽命極短(I 3個月)，防礙WEVB的推廣應用，因此有必要對閥門進行改進。
實用新型內容本實用新型解決的技術問題:提供一種柴油機背壓控制閥總成，針對WEVB的具體需求和技術參數，採用單元組合的模塊化結構，標準化程度高，特別是氣缸工作介質不被環境汙染和幹擾，從而對背壓控制能夠做到準確、穩定、可靠，並且工作壽命長。本實用新型採用的技術方案:柴油機背壓控制閥總成，所述總成為單元組合結構，包括驅動單元A、傳動單元B和動作單元C,所述驅動單元A的氣缸缸體一端與傳動單元B的傳動殼體側部通過止口密封固連為一體，所述傳動單元B的傳動殼體底部與動作單元C的閥體頂部通過止口密封固連為一體，所述驅動單元A通過傳動單元B帶動動作單元C扭轉將閥體的氣流通道遮住或打開。其中，所述驅動單元A為雙動氣缸，所述雙動氣缸包括氣缸缸體、活塞和活塞杆，所述氣缸缸體兩端分別用前端蓋和後端蓋密封，所述活塞置於氣缸缸體腔體內，所述活塞杆一端與活塞連接，活塞杆另一端與傳動單元B連接，其中，氣缸缸體上制有靠近前端蓋的前接氣嘴和靠近後端蓋的後接氣嘴，所述前接氣嘴和後接氣嘴均通過氣孔與氣缸缸體的腔體連通且活塞在前接氣嘴和後接氣嘴之間運動。其中，所述傳動單元B包括傳動殼體、連杆、搖臂和上蓋，所述連杆一端與驅動單位A鉸接，連杆另一端通過鉸鏈軸與搖臂一端鉸接，所述搖臂另一端與動作單元C花鍵連接且動作單元C可沿花鍵軸向滑動，所述上蓋與傳動殼體固連後將連杆和搖臂密封於傳動殼體內，所述傳動殼體內側壁設有限制搖臂擺動角度的限位螺釘。其中，所述動作單元C包括轉軸、閥片和閥體,所述轉軸一端與傳動單元B花鍵連接，轉軸另一端穿過傳動殼體與閥體間隙配合，所述閥片套裝在轉軸上用銷釘緊固並在轉軸扭轉時將閥體的氣流通道遮住或打開。進一步地，所述氣缸缸體端部沿軸向制有長螺紋通孔，長螺栓穿過長螺紋通孔將氣缸缸體和傳動殼體旋合為一體，同時傳動殼體側部制有定位止口 I，所述定位止口 I內製有定位孔，所述前端蓋插入定位孔定位，所述活塞杆穿過前端蓋內的通孔III與傳動單元B鉸接，其中所述通孔III內依次設有密封環和密封墊。進一步地，所述傳動殼體底部通過連接螺栓與閥體固定連接為一體，所述上蓋通過螺釘與傳動殼體頂部固定連接為一體。進一步地，所述傳動殼體上制有定位孔I，所述閥體上制有的定位止口插入定位孔I內，且定位止口上制有通孔I，所述閥體另一側與通孔I對應處制有通孔II，所述通孔I內從上至下依次設有襯套I和襯套II，所述通孔II內設有襯套III，轉軸依次穿過襯套1、襯套II和襯套III並與其間隙配合，其中，襯套I與通孔I緊配合，襯套II與通孔I間隙配合，襯套III與通孔II緊配合，所述襯套I和襯套II之間設有彈簧，所述通孔II外埠用絲堵旋緊。優選地，所述轉軸為實心軸，轉軸套裝閥片部位沿軸向制有多個筋條。優選地，所述轉軸為空心軸，轉軸套裝閥片部位沿軸向開有多個槽縫。進一步地，所述傳動殼體底部與閥體配合面之間設有熱絕緣襯墊。本實用新型與現有技術相比的優點:1、本實用新型採用單元組合的模塊化結構，各單元之間有精確的高強度止口定位並用緊固件固連，整體剛性好，強度高，單元組合設計，使互配性好，便於提高產品標準化和系列化，也便於大批量流水作業方式生產，便於生產過程質量控制，有利於質量保障；2、本實用新型改變了以往國內外同類產品慣用的單動氣缸加彈簧復位的結構，而米用雙動氣缸，封閉結構使氣缸工作介質不被環境汙染和幹擾，提高了氣缸的可靠性和壽命;3、本實用新型採取全密封結構設計，對野外作業的重型卡車，常常經受的沙塵、雨淋、曝曬、汙水濺射等有自身防護能力；4、本實用新型擯棄了國內外同類產品慣用的搖擺氣缸結構，而採用剛性固定連接的雙動小型氣缸，擯棄了球節傳動連接，使產品體積小，重量輕，剛性好，耐環境能力強，提高了總成的整體強度和耐受強烈振動能力；5、本實用新型通過運用氣動單節流特性，既保證有足夠負載力，又避免活塞杆產生徑向大負載，從而減輕磨損，保證氣缸的長壽命；6、本實用新型擯棄了同類產品一貫採用的圓柱扭杆彈簧，而採用了在轉軸上制有筋條的方式，既實現了為提高背壓調節靈敏度所要求的低彈性剛度係數，又能保證轉軸具有足夠抗彎強度；7、本實用新型的閥片支承部位採用了雙襯套中間加彈簧的結構，在對轉軸起轉動支承作用的同時形成新穎的支承潤滑和動密封結構，有利於閥片支承部位的密閉，防止煙氣對閥片支承轉動部位的汙染，再施加以特種高溫潤滑劑，有利於閥片支承部位維持長壽命;8、本實用新型的閥體、閥片接觸煙氣的表面，採用了表面強化處理，使之提高抗蝕能力，在閥體與傳動殼體之間，加有耐熱材料製成的熱絕緣襯墊，用以阻擋熱流向傳動單元傳導，使傳動單元不受熱影響。
圖1為本實用新型去掉傳動單元的上蓋後立體結構示意圖；圖2為本實用新型結構主視圖；圖3為圖2的E-E剖視圖；圖4為圖2的F-F剖視圖；圖5為本實用新型結構示意圖；圖6為本實用新型的轉軸結構示意圖；圖7為圖6的A-A剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖1-7描述本實用新型的實施例。柴油機背壓控制閥總成，所述總成為單元組合結構，包括驅動單元A、傳動單元B和動作單元C,所述驅動單元A的氣缸缸體2 —端與傳動單元B的傳動殼體I側部通過止口密封固連為一體，所述傳動單元B的傳動殼體I底部與動作單元C的閥體3頂部通過止口密封固連為一體，所述驅動單元A通過傳動單元B帶動動作單元C扭轉將閥體3的氣流通道遮住或打開。驅動單元A、傳動單元B和動作單元C三者之間都有相互安裝的定位基準，可以分別專線加工，按彼此定位組合總成，三者總成後完全處於密閉結構中，對野外作業或野戰用車中常發生的沙塵、濺水、雨淋都有較強的防護能力。所述傳動殼體I底部與閥體3配合面之間設有熱絕緣襯墊36。用以阻擋熱流向傳動單元B傳導，使傳動單元B不受熱影響。上述驅動單元A為雙動氣缸，所述雙動氣缸包括氣缸缸體2、活塞4和活塞杆5，所述氣缸缸體2兩端分別用前端蓋17和後端蓋21密封，所述活塞4置於氣缸缸體2腔體內，所述活塞杆5 —端與活塞4連接，活塞杆5另一端與連杆6連接，其中，氣缸缸體2上制有靠近前端蓋17的前接氣嘴10和靠近後端蓋21的後接氣嘴11，所述前接氣嘴10和後接氣嘴11均通過氣孔12與氣缸缸體2的腔體連通且活塞4在前接氣嘴10和後接氣嘴11之間運動。所述氣缸缸體2端部沿軸向制有長螺紋通孔26，長螺栓19穿過長螺紋通孔26將氣缸缸體2和傳動殼體I旋合為一體，同時傳動殼體I側部制有定位止口 I 30，所述定位止口
I30內製有定位孔31,所述前端蓋17插入定位孔31定位,所述活塞杆5穿過前端蓋17內的通孔III 34與傳動單元B鉸接，其中所述通孔III 34內依次設有密封環32和密封墊33。上述傳動單兀B包括傳動殼體1、連杆6、搖臂7和上蓋,所述連杆6 —端與活塞杆5另一端鉸接，連杆6另一端通過鉸鏈軸22與搖臂7 —端鉸接，所述搖臂7另一端與轉軸8花鍵連接且轉軸8可沿花鍵軸向滑動，所述上蓋與傳動殼體I固連後將連杆6和搖臂7密封於傳動殼體I內，所述傳動殼體I內側壁設有限制搖臂7擺動角度的限位螺釘18。所述傳動殼體I底部通過連接螺栓20與閥體3固定連接為一體，所述上蓋通過螺釘與傳動殼體I頂部固定連接為一體。由於連杆6的存在,免去了氣缸缸體2的擺動要求,可以使氣缸缸體2以單元總成的形式與傳動單元B緊湊剛性固定。搖臂7與轉軸8上端通過花鍵配合，組合十分方便。在設計中，搖臂7擺動最大角正好與活塞4運動到氣缸缸體2中點相一致，在最大角附近，由於進出氣缸缸體2的空氣受氣孔12節流作用，只能以音速以下流動，節流壓降使推動活塞4的力僅有氣源壓力的一半以下，因而避免大擺角造成活塞杆5較大徑向力的可能，避免過快磨損氣缸缸體2及軸套。而當活塞4推或拉的大負荷出現時，搖臂7的擺角已接近零，幾乎無有徑向力。上述動作單元C包括轉軸8、閥片9和閥體3，所述轉軸8 —端與搖臂7花鍵連接，轉軸8另一端穿過傳動殼體I與閥體3間隙配合，所述閥片9套裝在轉軸8上用銷釘23緊固並在轉軸8扭轉時將閥體3的氣流通道遮住或打開。具體說，所述傳動殼體I上制有定位孔I 13，所述閥體3上制有的定位止口 25插入定位孔I 13內，且定位止口 25上制有通孔I 14，所述閥體3另一側與通孔I 14對應處制有通孔II 27，所述通孔I 14內從上至下依次設有襯套I 15和襯套II 16，所述通孔II 27內設有襯套III 28，轉軸8依次穿過襯套
I15、襯套II 16和襯套III 28並與其間隙配合，其中，襯套I 15與通孔I 14緊配合，襯套
II16與通孔I 14間隙配合，襯套III 28與通孔II 27緊配合，所述襯套I 15和襯套II 16之間設有彈簧24，所述通孔II 27外埠用絲堵29旋緊。轉軸8可以為實心軸，轉軸8套裝閥片9部位沿軸向制有多個筋條35。轉軸8也可以為空心軸，轉軸8套裝閥片9部位沿軸向開有多個槽縫，空心轉軸8內部需加撐杆加以穩定。現有國內外同類產品採用的轉軸8，為了滿足背壓閥較低剛度係數要求，轉軸8不得不將直徑做得較細，造成抗彎強度很弱。本實用新型在轉軸8上制有筋條35或槽縫，使轉軸8既有較低的扭轉剛度係數，又有較高的抗彎剛度強度，能保持轉軸8的靈活可靠。同時在彈簧24的作用下，襯套II 16和襯套III 28端面始終與閥片9相配合的端面保持彈性緊力，使轉軸8的旋轉潤滑部位免遭柴油機煙氣汙染。閥體3是裝在柴油機排氣管道上並構成煙氣流道的一個部分，通過閥片9的轉動，可以對流道執行關閉和開啟的控制，由活塞杆5的伸出或收回運動通過傳動部件作用到閥片9轉動的，而EVB按扭則是操控氣缸缸體2內活塞4運動的人為控制端。圖4示出動作單元C內的結構，在轉軸8和各襯套相配合的部位，轉軸8是光滑而精密的圓柱面，它與具有光滑內表面的各襯套呈精密動配合關係，起滑動軸承作用。在轉軸8的中段柱體上制有筋條35，起扭杆彈簧作用。在扭杆彈簧部位，已不是從機械手冊中可查得到的常用扭杆(實心圓柱形、空心圓柱形、橢圓形、矩形)，而是由本人新近實用新型的筋條形扭杆(見圖五)，根據材料力學理論，為了提高扭杆彈簧對受力的敏感度(即低剛度係數)，應該降低扭杆直徑或增加其長度，但這都會使扭杆的抗彎強度下降。而在本實用新型使用的筋條形扭杆，既具有足夠低的扭轉剛度，又有足夠高的抗彎強度。關於這一特性，我們可藉助於電腦有限元力分析，對圖6所示轉軸與手冊中可查得扭杆對比分析，便一目了然。由圖5可以看出，閥片9是由接近閥片9中部的閥片孔套裝在轉軸8 (兼扭杆)上的，閥片孔僅在下端一小段與轉軸8緊配合，並且由銷釘23加以固定，其餘部分都與轉軸8(兼扭杆)保持動配合。當搖臂7轉動時，由耦合在一起的花鍵帶動轉軸8轉動，轉軸8通過銷釘23帶動閥片9轉動，當閥片9將閥體3流道關閉後，閥片9便無法繼續轉動，但這時搖臂7還沒有達到限位螺釘18的位置，還有一段小間隙，當在活塞杆5推力下搖臂7繼續向前轉動直到使搖臂7與限位螺釘18接觸為止，這段消除小間隙的轉動便是由轉軸8的扭轉彈性變形來完成，同時也為閥片9的關閉狀態提供了彈性關閉預緊力。當由於柴油機組某一氣缸的排氣閥排氣時，脈振的排氣壓力超過彈性預緊力時，閥片9將被壓力推開，開啟的程度將視脈振壓力的大小及轉軸剛度係數來確定。閥片9開啟到一定程度，將過高的柴油機背壓洩掉，使背壓維持在適合EVB正常工作的範圍內，同此起到對背壓的控制作用。並且，轉軸8的扭轉剛度係數越小，能夠維持的背壓值越精確。工作原理:氣缸缸體2上制有前接氣嘴10和後接氣嘴11，分別通過饋氣管與控制閥相連，當需要柴油機和排氣門制動系統投入工作時，按下(或踏下)控制閥按鈕(或踏板)，則控制閥將通過後接氣嘴11的饋氣管與高壓氣體接通，高壓氣體通過後接氣嘴11經氣孔12進入缸體I的腔體內，推動活塞4向前運動。同時，控制閥將前接氣嘴10的管路向大氣打開，氣缸缸體2內的活塞前部分氣體排到大氣中去(洩壓)，活塞4被高壓空氣推向前方，活塞杆5向前做伸出運動，通過連杆6推動搖臂7帶動轉軸8轉動，使閥片9轉動至關閉位置。當閥片9轉到全關閉位置時，搖臂8並沒有達到限動位置，與限位螺栓18的觸點尚有一個小間隙一稱預緊間隙。當活塞4進一步向前推動，使轉軸8套裝閥片9的部位發生扭轉彈性變形，形成對閥片9關緊後的彈性預緊力，彈性預緊力的大小，決定著柴油機被控背壓下限值的大小。當車速較高或承載較大時，柴油機背壓值將升高，促使閥片9在預緊力矩基礎上進一步開大，放掉壓力，從而抑制了柴油機背壓值的過分升高；當車速變低或車載變小時，則在轉軸8作用下，自動關小閥片9與閥體3內腔的間隙，保持柴油機背壓值不過分降低，只有通過將柴油機背壓控制在一定範圍內，柴油機排氣閥制動系統才能正常工作。當需退出制動狀態時，鬆開控制閥按鈕(或踏板)，則將向前接氣嘴10送入高壓空氣，後接氣嘴11向大氣打開放氣，活塞4在活塞前部高壓氣體的作用下，向後運動，活塞杆5收回復位，閥片9全部打開，成為非制動狀態。由以上的介紹還可以了解到，當EVB投入的整個過程中，閥片9不斷旋轉擺動，也意味著轉軸8長時間經受循環應力負荷，循環次數過多，會使轉軸8產生疲勞破壞，使背壓控制閥失效。根據循環應力破壞的機理可知，降低材料的循環應力幅值可以顯著提高疲勞壽命(呈3次方關係)，而前述轉軸8可使材料處於較低應力幅值下達到同樣的作用。提高可靠性和壽命的另一措施是通過對襯套II 16、襯套III28和閥片9接觸部位的旋轉動密封技術，來防止煙氣汙染軸承工作面，減少接觸工作面的腐蝕和磨損，從而提高轉動部位壽命。進一步闡述轉軸動密封技術如下:由於柴油機排煙介質溫度高至600 700°C，背壓控制閥段通過的煙氣介質,也在400 500°C之間，如此高溫高汙染成分的介質內維持動密封，並非易事。為此，在本實用新型的背壓控制閥中，設置了襯套I 15、襯套II 16和襯套III 28，其中襯套I 15和襯套III 28都與閥體3呈靜配合，而襯套II 16則與閥體3呈動配合，在彈簧24的預緊力作用下，使閥片孔孔口處的兩個環形端平面，分別與襯套II 16和襯套III 28的環形端平面緊密貼合，並且各自內部置有少量帶有潤滑劑的高溫軸封盤根，使之既可以靈活轉動，又防止煙氣向襯套間隙滲入，使被套間隙潤滑劑不受汙染，由此使轉動部位可靠性和壽命均獲得提聞。上述實施例，只是本實用新型的較佳實施例，並非用來限制本實用新型實施範圍，故凡以本實用新型權利要求所述內容所做的等效變化，均應包括在本實用新型權利要求範圍之內。
權利要求1.柴油機背壓控制閥總成，所述總成為單元組合結構，包括驅動單元A、傳動單元B和動作單元C,其特徵在於:所述驅動單元A的氣缸缸體(2)—端與傳動單元B的傳動殼體(I)側部通過止口密封固連為一體，所述傳動單元B的傳動殼體(I)底部與動作單元C的閥體(3)頂部通過止口密封固連為一體,所述驅動單元A通過傳動單元B帶動動作單元C扭轉將閥體(3)的氣流通道遮住或打開。
2.根據權利要求1所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述驅動單元A為雙動氣缸，所述雙動氣缸包括氣缸缸體(2)、活塞(4)和活塞杆(5),所述氣缸缸體(2)兩端分別用前端蓋(17)和後端蓋(21)密封，所述活塞(4)置於氣缸缸體(2)腔體內，所述活塞杆(5 ) 一端與活塞(4 )連接，活塞杆(5 )另一端與傳動單元B連接，其中，氣缸缸體(2 )上制有靠近前端蓋(17)的前接氣嘴(10)和靠近後端蓋(21)的後接氣嘴(11)，所述前接氣嘴(10)和後接氣嘴(11)均通過氣孔(12 )與氣缸缸體(2 )的腔體連通且活塞(4 )在前接氣嘴(10 )和後接氣嘴(11)之間運動。
3.根據權利要求1所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述傳動單元B包括傳動殼體(I)、連杆(6)、搖臂(7)和上蓋，所述連杆(6) —端與驅動單位A鉸接，連杆(6)另一端通過鉸鏈軸(22)與搖臂(7) —端鉸接，所述搖臂(7)另一端與動作單元C花鍵連接且動作單元C可沿花鍵軸向滑動，所述上蓋與傳動殼體(I)固連後將連杆(6)和搖臂(7)密封於傳動殼體(I)內，所述傳動殼體(I)內側壁設有限制搖臂(7)擺動角度的限位螺釘(18)。
4.根據權利要求1所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述動作單元C包括轉軸(8 )、閥片(9 )和閥體(3 )，所述轉軸(8 ) —端與傳動單元B花鍵連接，轉軸(8 )另一端穿過傳動殼體(I)與閥體(3)間隙配合，所述閥片(9)套裝在轉軸(8)上用銷釘(23)緊固並在轉軸(8)扭轉時將閥體(3)的氣流通道遮住或打開。
5.根據權利要求2所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述氣缸缸體(2)端部沿軸向制有長螺紋通 孔(26)，長螺栓(19)穿過長螺紋通孔(26)將氣缸缸體(2)和傳動殼體(I)旋合為一體，同時傳動殼體(I)側部制有定位止口 I (30)，所述定位止口 I (30)內製有定位孔(31)，所述前端蓋(17)插入定位孔(31)定位，所述活塞杆(5)穿過前端蓋(17)內的通孔111(34)與傳動單元B鉸接，其中所述通孔111(34)內依次設有密封環(32)和密封墊(33)。
6.根據權利要求3所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述傳動殼體(I)底部通過連接螺栓(20)與閥體(3)固定連接為一體，所述上蓋通過螺釘與傳動殼體(I)頂部固定連接為一體。
7.根據權利要求4所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述傳動殼體(I)上制有定位孔I (13)，所述閥體(3)上制有的定位止口(25)插入定位孔I (13)內，且定位止口(25)上制有通孔I (14)，所述閥體(3)另一側與通孔I (14)對應處制有通孔II (27)，所述通孔I (14)內從上至下依次設有襯套I (15)和襯套II (16)，所述通孔II (27)內設有襯套III (28)，轉軸(8)依次穿過襯套I (15)、襯套II (16)和襯套III (28)並與其間隙配合，其中，襯套I (15)與通孔I (14)緊配合，襯套II (16)與通孔I (14)間隙配合，襯套111(28)與通孔II (27)緊配合，所述襯套I (15)和襯套II (16)之間設有彈簧(24)，所述通孔II (27)外埠用絲堵(29)旋緊。
8.根據權利要求7所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述轉軸(8)為實心軸，轉軸(8 )套裝閥片(9 )部位沿軸向制有多個筋條(35 )。
9.根據權利要求7所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述轉軸(8)為空心軸，轉軸(8)套裝閥片(9)部位沿軸向開有多個槽縫。
10.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的柴油機背壓控制閥總成，其特徵在於:所述傳動殼體(I)底 部與閥體(3 )配合面之間設有熱絕緣襯墊(36 )。
專利摘要本實用新型提供一種柴油機背壓控制閥總成，所述總成為單元組合結構，包括驅動單元A、傳動單元B和動作單元C，所述驅動單元A的氣缸缸體一端與傳動單元B的傳動殼體側部通過止口密封固連為一體，所述傳動單元B的傳動殼體底部與動作單元C的閥體頂部通過止口密封固連為一體，所述驅動單元A通過傳動單元B帶動動作單元C扭轉將閥體的氣流通道遮住或打開。本實用新型針對WEVB的具體需求和技術參數，採用單元組合的模塊化結構，標準化程度高，特別是氣缸工作介質不被環境汙染和幹擾，從而對背壓控制能夠做到準確、穩定、可靠，並且工作壽命長。
文檔編號F02D9/06GK203161357SQ20132008999
公開日2013年8月28日 申請日期2013年2月27日 優先權日2013年2月27日
發明者江萬良, 趙逸龍, 李蠻虎, 金亞明 申請人:寶雞市盟發汽車部件有限責任公司