大功率柴油机供油凸轮及其设计方法与流程

本发明涉及柴油机技术领域，具体涉及一种大功率柴油机供油凸轮及其设计方法。

背景技术：

供油凸轮是柴油机的重要部件。柴油机气缸内的燃烧状况包括燃烧时机和放热规律，很大程度上取决于供油凸轮的型线。供油凸轮型线的主要参数包括：基圆半径、最大升程、型线形状等。随着柴油机功率的不断强化以及环境对排放要求的不断提高，提高燃油的喷射压力一直是提高柴油机性能的主要途径之一。而燃油喷射压力的提高，将导致供油凸轮与喷油泵滚轮之间的接触应力越来越高。若供油凸轮的基圆半径和喷油泵滚轮速度过小,将导致凸轮与滚轮间的接触应力过大而损伤凸轮滚轮的型面，而且喷油泵的柱塞速度也达不到要求。因此，为保证供油凸轮具有足够的刚度和强度来承受其与喷油泵滚轮之间的接触应力，在设计上总是希望其基圆半径尽可能大些，但是这又会受到柴油机总体布置条件的诸多因素的限制。现有技术的做法一般都是参照现有相似机型，凭经验多次选取不同的供油基圆半径，反复进行接触应力及安装位置尺寸的验算。

技术实现要素：

本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种大功率柴油机供油凸轮及其设计方法。

本发明所采用的技术方案是，一种大功率柴油机供油凸轮的设计方法，其特征在于满足的关系来决定供油凸轮的各因素，式中：v：接触应力最大处滚轮速度；ft：柱塞力与弹簧力的合力；rc：接触应力最大处凸轮接触半径；rf:滚轮半径；sc：接触应力；l:滚轮宽度；μc:凸轮材质泊松比；μr:滚轮材质泊松比；ec:凸轮材质弹性模量；er:滚轮材质弹性模量；hi:接触应力最大滚轮升程；hmax：滚轮最大升程；lh：凸轮轴在机体腔中的最小回转距离；zj:凸轮轴的轴向间隙；mj：凸轮型面与机体的间隙；hc：喷油泵初始安装距离；c：喷油泵上体高度；e：接头体高度；h:凸轮轴轴心距缸头上燃油入口高度；r：高压油管弯管半径；f：喷油泵出油阀接口的螺纹高度；

一种大功率柴油机供油凸轮，其特征在于其各因素满足

的关系，式中：v：接触应力最大处滚轮速度；ft：柱塞力与弹簧力的合力；rc：接触应力最大处凸轮接触半径；rf:滚轮半径；sc：接触应力；l:滚轮宽度；μc:凸轮材质泊松比；μr:滚轮材质泊松比；ec:凸轮材质弹性模量；er:滚轮材质弹性模量；hi:接触应力最大滚轮升程；hmax：滚轮最大升程；lh：凸轮轴在机体腔中的最小回转距离；zj:凸轮轴的轴向间隙；mj：凸轮型面与机体的间隙；hc：喷油泵初始安装距离；c：喷油泵上体高度；e：高压油管接头体高度；h:凸轮轴轴心距缸头上燃油入口高度；r：高压油管弯管半径；f：喷油泵出油阀接口的螺纹高度。

本发明的有益效果是：在给定条件下，根据一定的相关性，系统、合理地选择大功率柴油机供油凸轮的结构参数，有效地保证了供油凸轮具有足够的刚度和强度来承受其与喷油泵滚轮之间的接触应力，提高了柱塞速度，满足了大功率柴油机高压缩比、高喷射压力以及更高排放等级的要求；大大简化了供油凸轮设计参数的选择过程。

附图说明

图1为本发明实施例的供油凸轮安装位置示意图。

图中标记为：1-缸头上燃油进口；2-机体上表面；3-垫块；4-凸轮轴中心。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

1.确定供油凸轮基圆半径下限值

供油凸轮基圆半径下限值应满足下式

由喷油泵供应商提供表1所列各参数：

表1

将表1所列各参数带入式(1)，得r0≥62.81mm,即供油凸轮基圆半径下限值。

2.确定供油凸轮基圆半径上限值

供油凸轮基圆半径上限值应满足下式

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

根据设计中总体布置的要求，有表2所列各参数：

表2

将表2所列各参数带入式(2)，得r0≤82.5mm，即供油凸轮基圆半径上限值。

3.选取供油凸轮基圆半径实际采用值

在62.81mm≤r0≤82.5mm的范围内，选取供油凸轮基圆半径实际采用值为80mm。最终设计出的供油凸轮关键数据如下表3：

表3

由表中数据可见，凸轮与滚轮间的最大接触应力为1801.4084n/mm²，小于表1中规定的限制值1900n/mm²，因此设计合理并且满足要求。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种大功率柴油机供油凸轮及设计方法，其各因素满足 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 ]]>的关系。在给定条件下，根据一定的相关性，系统、合理地选择了大功率柴油机供油凸轮的结构参数，有效地保证了供油凸轮具有足够的刚度和强度来承受其与喷油泵滚轮之间的接触应力，提高了柱塞速度，满足了大功率柴油机高压缩比、高喷射压力以及更高排放等级的要求；大大简化了供油凸轮设计参数的选择过程。

技术研发人员：刘骞;刘坤;姜旭龙
受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司
技术研发日：2017.06.22
技术公布日：2017.10.10