本發(fā)明涉及柴油機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大功率柴油機供油凸輪及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

供油凸輪是柴油機的重要部件。柴油機氣缸內(nèi)的燃燒狀況包括燃燒時機和放熱規(guī)律，很大程度上取決于供油凸輪的型線。供油凸輪型線的主要參數(shù)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(huán)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(dǎo)致供油凸輪與噴油泵滾輪之間的接觸應(yīng)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(dǎo)致凸輪與滾輪間的接觸應(yīng)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(yīng)力，在設(shè)計上總是希望其基圓半徑盡可能大些，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(xiàn)有技術(shù)的做法一般都是參照現(xiàn)有相似機型，憑經(jīng)驗多次選取不同的供油基圓半徑，反復(fù)進行接觸應(yīng)力及安裝位置尺寸的驗算。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種大功率柴油機供油凸輪及其設(shè)計方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種大功率柴油機供油凸輪的設(shè)計方法，其特征在于滿足的關(guān)系來決定供油凸輪的各因素，式中：v：接觸應(yīng)力最大處滾輪速度；ft：柱塞力與彈簧力的合力；rc：接觸應(yīng)力最大處凸輪接觸半徑；rf:滾輪半徑；sc：接觸應(yīng)力；l:滾輪寬度；μc:凸輪材質(zhì)泊松比；μr:滾輪材質(zhì)泊松比；ec:凸輪材質(zhì)彈性模量；er:滾輪材質(zhì)彈性模量；hi:接觸應(yīng)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回轉(zhuǎn)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，其特征在于其各因素滿足

的關(guān)系，式中：v：接觸應(yīng)力最大處滾輪速度；ft：柱塞力與彈簧力的合力；rc：接觸應(yīng)力最大處凸輪接觸半徑；rf:滾輪半徑；sc：接觸應(yīng)力；l:滾輪寬度；μc:凸輪材質(zhì)泊松比；μr:滾輪材質(zhì)泊松比；ec:凸輪材質(zhì)彈性模量；er:滾輪材質(zhì)彈性模量；hi:接觸應(yīng)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回轉(zhuǎn)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(fā)明的有益效果是：在給定條件下，根據(jù)一定的相關(guān)性，系統(tǒng)、合理地選擇大功率柴油機供油凸輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，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(yīng)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(shè)計參數(shù)的選擇過程。

附圖說明

圖1為本發(fā)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(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诎l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

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(yīng)滿足下式

由噴油泵供應(yīng)商提供表1所列各參數(shù)：

表1

將表1所列各參數(shù)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(yīng)滿足下式

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

根據(jù)設(shè)計中總體布置的要求，有表2所列各參數(shù)：

表2

將表2所列各參數(shù)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采用值

在62.81mm≤r0≤82.5mm的范圍內(nèi)，選取供油凸輪基圓半徑實際采用值為80mm。最終設(shè)計出的供油凸輪關(guān)鍵數(shù)據(jù)如下表3：

表3

由表中數(shù)據(jù)可見，凸輪與滾輪間的最大接觸應(yīng)力為1801.4084n/mm²，小于表1中規(guī)定的限制值1900n/mm²，因此設(shè)計合理并且滿足要求。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大功率柴油機供油凸輪及設(shè)計方法，其各因素滿足 min [ ( L h + M - Z - h max ) , ( H - R - F - h c - C - E ) ] ≥ R 0 ≥ V t a n [ cos - 1 F T × ( 1 R c + 1 R f ) L × ( S c 0.57 ) 2 × ( 1 - μ c 2 E c + 1 - μ r 2 E r ) ] - R f - h i ]]>的關(guān)系。在給定條件下，根據(jù)一定的相關(guān)性，系統(tǒng)、合理地選擇了大功率柴油機供油凸輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，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(yīng)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(shè)計參數(shù)的選擇過程。

技術(shù)研發(fā)人員：劉騫;劉坤;姜旭龍
受保護的技術(shù)使用者：中車大連機車車輛有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.22
技術(shù)公布日：2017.10.10