专利名称：凸轮的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于控制各种阀门的凸轮，特别涉及用于控制水压机分配器阀门的凸轮。
迄今为止，控制水压机分配器有采用凸轮轴的方法，凸轮轴上安装各种凸轮用于控制分配器上各个阀门的开合，但由于凸轮工作轮廓曲线太短，使凸轮压力角太大，从而与凸轮接触的阀杆受较大的侧向推力，易磨损。
本实用新型的目的在于避免现有技术中的上述缺点而提供一种凸轮，这种凸轮曲线加长，凸轮压力角减小，从而减小了凸轮对阀杆的侧向推力和转动凸轮的扭矩，从而减小了驱动凸轮轴的电动机功率；同时，凸轮的转角与阀门的开口度，即与阀口流体流量成线性关系，因此利用凸轮的转动可线性地调节分配器上阀门的开口度。
本实用新型的目的是通过以下途径来达到的。凸轮由两条曲线和过渡曲线组成，两条曲线和过渡曲线对凸轮回转中心的夹角之和小于90°，其特征在于凸轮由两条曲线、过渡曲线、闲置曲线及其两端的两个凸肩组成，过渡曲线的向径R2从圆弧半径为R1的曲线至圆弧半径为R3的曲线连续变化，两条曲线和过渡曲线对凸轮回转中心的夹角之和为180°～350°。
两条曲线及过渡曲线的始端和终端分别与凸轮回转中心连线之间的夹角α1和α3及α2是变化的。
两条曲线的圆弧半径R1和R3保持常数。
过渡曲线的向径R2等于圆弧半径R3加上圆弧半径R1与R3之差除以α2乘以α。
闲置曲线为零时凸轮仅有一个凸肩。
作用于凸轮上的扭矩M用下式来计算M＝PR2sin(β+φ1) (1)式中P—装于阀杆端部的滚轮作用于凸轮上的力，R2—过渡曲线的向径，β—凸轮压力角，φ1—滚轮摩擦角，可略去。
P按下式计算P=N·cosφ2cos(β+φ1+φ2)---(2)]]>式中N—凸轮作用于阀杆上的垂直力，φ2—阀杆摩擦角。
对于分配器上的阀门，如锥阀，当阀杆在圆弧半径为R1的曲线上时，阀门一直保持全打开状态，此时阀口流体流量最大。
当阀杆在圆弧半径为R3的曲线上时，则阀门一直保持全关闭状态，此时阀口流体流量为零。
过渡曲线的向径R2按下式计算R2=R3+R1-R3α2α---(3)]]>式中R1—圆弧半径最大的曲线半径，R3—圆弧半径最小的曲线半径，α2—过渡曲线对应的中心角，α—从过渡曲线和圆弧半径为R3的曲线交点至凸轮回转中心的连线与向径R2之间的夹角，0≤α≤α2。
当阀杆在过渡曲线上时，阀口流体流量用下式计算Q=cdd1+d22πsinφR1-R3α2α2ΔPρ---(4)]]>式中cd—流量系数，d1，d2，φ—锥阀几何尺寸，
ρ—流体密度，ΔP—阀口压差。
从上式可知，增大圆弧半径为R1和R3的两段曲线和向径为R2的过渡曲线夹角之和，或增大过渡曲线对应的中心角，就会减小凸轮的压力角β，这样，转动凸轮需要的扭矩和打开阀门需要的力随之减小；从公式(4)还可看出，阀口流体流量与凸轮转角α或与过渡曲线向径增量成线性关系。本实用新型与现有技术相比具有如下优点1)凸轮曲线加长，使得凸轮压力角减小，随之减小了凸轮作用于阀杆上的扭矩和开启阀门的力，从而可降低电动机功率。
2)阀口流体流量与凸轮转角α成线性关系，凸轮转动某一角度，就可知道阀口流体流量。
3)凸肩保证阀杆只在圆弧半径为R1和R3的两段曲线和向径为R2的过渡曲线组成的范围内运动。
4)阀杆沿凸轮平滑曲线滑动，所受冲击力小。
图1是凸轮结构图。
图2、图3和图4是凸轮的其它实施例。
以下将结合附图实施例对本实用新型加一详述。从
图1可以看出，曲线(1)为大圆弧，即其半径R1最大，并且在整个圆弧段半径不变。这样，当凸轮随凸轮轴顺时针方向旋转时，与曲线(1)的圆弧接触的阀杆滚轮只在圆弧上滚动，阀杆无升降，因此阀门一直为最大开口。当凸轮转到过渡曲线(2)时，因为曲线(2)的向径R2从圆弧半径R1到圆弧半径R3逐渐减小，因此阀杆从最高位置逐渐下降，其下降的高度h＝R1-R3，即两个圆弧半径之差。在此期间，阀门开口由最大逐渐变为零。凸轮继续旋转，进入半径为R3的小圆弧，因为R3保持不变，所以阀杆一直保持原来的关闭状态。当转到凸肩(4)时，凸肩阻挡凸轮继续转动。当凸轮反转时，阀杆滚轮在圆弧半径不变的曲线(3)上滚动，阀门一直处于关闭状态。一旦凸轮转到过渡曲线(2)，阀杆即开始逐渐上升，阀杆升程与凸轮转角α成线性关系变化。当凸轮转过角α2后，阀杆升程达到最大值，即阀门完全打开。阀杆滚轮在曲线(1)上滚动时，阀门一直处于全开位置。当凸轮转到凸肩(6)时，凸肩阻挡凸轮继续转动。按照控制要求，可以设计出过渡曲线(2)在各种位置的凸轮装于同一个传动轴上，从而构成凸轮轴，控制分配器各个阀门的开闭。曲线(1)和曲线(3)及过渡曲线(2)的始端和终端与凸轮回转中心连线之间的夹角α1和α3及α2按工艺确定其比例关系，三角之和越大，过渡曲线(2)的夹角越大，凸轮压力角就越小，阀杆滚轮作用于凸轮上的力和转动凸轮所需的扭矩越小，从而所需的电动机功率越小。曲线(1)和曲线(3)的半径及过渡曲线(2)的向径由分配器阀门的升程决定，升程不同，半径和向径的尺寸也不同。
图1、2、3和4示出了各种尺寸的凸轮。这种结构运转平稳，有利于电动机的控制。凸轮厚度应大于与其接触的滚轮厚度3mm～5mm。
图1中的闲置圆弧(5)两端有凸肩(4)和(6)，这种结构加工方便，但转动惯量大，消耗的能量大。
图2表示圆弧半径为R1的曲线(1)的夹角很小，即凸轮轴转动很小的角度时，与过渡曲线(2)接触的阀杆滚轮便开始下降，逐渐将阀门关闭。当凸轮转到曲线(3)时，阀门一直处于关闭状态。曲线(3)夹角很大，即圆弧很长，以至占据了闲置圆弧(5)的全部位置，即闲置圆弧(5)变为零了。这时凸肩(4)与凸肩(6)重合，只剩一个凸肩(4)了。
图3表示过渡曲线(2)在凸轮最下面的结构，即曲线(1)的夹角最小，当凸轮轴逆时针方向转动时，与该凸轮接触的阀杆滚轮最后打开分配器阀门。闲置曲线(5)为直线。
图4中过渡曲线(2)的位置较图3往上移动了一段距离，即曲线(1)的夹角加大，与该凸轮接触的阀杆滚轮超前一个角度上升，即阀门先打开。闲置曲线(5)是直线与圆弧的组合结构。
权利要求1.凸轮由曲线(1)、(3)和过渡曲线(2)组成，曲线(1)、(3)和过渡曲线(2)对凸轮回转中心的夹角之和小于90°，其特征在于凸轮由曲线(1)、(3)、过渡曲线(2)、闲置曲线(5)及其两端的凸肩(4)和(6)组成，过渡曲线(2)的向径R2从圆弧半径为R1的曲线(1)至圆弧半径为R3的曲线(3)连续变化，曲线(1)、(3)和过渡曲线(2)对凸轮回转中心的夹角之和为180°～350°。
2.如权利要求1所述的凸轮，其特征在于曲线(1)和(3)及过渡曲线(2)的始端和终端与凸轮回转中心连线之间的夹角α1和α3及α2是变化的。
3.如权利要求1和2所述的凸轮，其特征在于曲线(1)和(3)的圆弧半径R1和R3保持常数.
4.如权利要求1和2所述的凸轮，其特征在于过渡曲线(2)的向径R2等于圆弧半径R3加上圆弧半径R1和R3之差除以α2乘以α。
5.如权利要求1所述的凸轮，其特征在于闲置曲线(5)为零时凸轮仅有一个凸肩。
专利摘要用于控制阀门或水压机分配器阀门的凸轮由曲线(1)、(3)、过渡曲线(2)、闲置曲线(5)及其两端的凸肩(4)和(6)组成,过渡曲线(2)的向径R
文档编号F16H53/00GK2485481SQ01221518
公开日2002年4月10日 申请日期2001年4月17日 优先权日2001年4月17日
发明者熊伟 申请人:熊伟