CN102788700A - 一种多功能配气机构试验台的凸轮轴布置结构 - Google Patents

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陈闯
彭海雄
王小慧
侯晔星
刘宇强
刁占英
卫军朝
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本发明公开了一种多功能配气机构试验台的凸轮轴布置结构，主要包括凸轮轴支撑模块（1）、凸轮模块（2）、传动模块（3），传动联接轴（4）、滚动轴承（5）、后止推轴承套（6）、前止推轴承套（7）、密封环（8）、支撑箱体（9）等零件，其中由支撑模块（1）、凸轮模块（2）和传动模块（3）组成凸轮轴；后止推轴承套（6）和前止推轴承套（7），分别与各自一侧的滚动轴承（5）匹配连接；传动模块（3）与传动联接轴（4）连接；起密封作用的密封环（8），以嵌套的形式位于传动联接轴（4）端部外侧。本发明的凸轮轴采用模块组合式，加工周期短；各模块材料可自由选配；再利用率高，节约成本；支撑、止推、润滑及密封方式简捷。

Description

一种多功能配气机构试验台的凸轮轴布置结构
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种多功能配气机构试验台的凸轮轴布置结构。
背景技术
配气机构是发动机的重要组成部分，其设计优良与否直接影响发动机的性能指标。因此，在发动机预研或样机阶段，建立一个能够开展配气机构摩擦磨损、刚度测量、应力测试及运动学、动力学仿真验证等多功能配气机构试验台是非常重要的。
作为发动机配气机构的主要驱动零件，凸轮轴的布置设计非常重要。通常地，配气机构试验台架所用凸轮轴一般采用整机凸轮轴结构，布置方式也沿用整机凸轮轴布置方式。这样，一方面，加大了试验台架的复杂程度；另一方面，凸轮一旦磨损，整个凸轮轴报废，随之面临凸轮轴加工周期长、成本高等问题。因此，设计一种简捷、高效及可靠的凸轮轴布置结构是非常必要的。
发明内容
本发明就是为了解决配气机构试验台架采用整机凸轮轴结构时，试验台架的复杂程度过大，凸轮轴加工周期长、成本高等问题。
本发明的技术方案：
一种多功能配气机构试验台的凸轮轴布置结构，主要包括凸轮轴支撑模块、凸轮模块、传动模块，传动联接轴、滚动轴承、后止推轴承套、前止推轴承套、密封环、支撑箱体等零件，其中，由支撑模块、凸轮模块和传动模块，组成凸轮轴；凸轮模块，分别与支撑模块和传动模块间，以精密螺纹的形式连接，拧紧力矩一定，螺纹旋合方向需与凸轮轴旋转方向一致；
为凸轮轴提供支撑的两个滚动轴承，位于凸轮轴两端，两端各一个；共同控制凸轮轴轴向窜动量的后止推轴承套和前止推轴承套，分别与各自一侧的滚动轴承匹配连接；
凸轮轴的传动模块与传动联接轴连接；起密封作用的密封环，以嵌套的形式位于传动联接轴端部外侧；
凸轮轴的支撑模块上设有后止推轴承套，传动联接轴上设有前止推轴承套；凸轮轴的支撑模块和传动联接轴，分别与各自一侧的滚动轴承内圈端面匹配连接；固定在支撑箱体上的后止推轴承套和前止推轴承套，分别与各自一侧的滚动轴承外圈端面匹配连接；
滚动轴承圆柱滚子的润滑方式，为采用专用润滑油脂；凸轮与从动件的润滑方式，为采用喷嘴飞溅润滑；前止推轴承套内腔，设有用于凸轮轴前端端部密封的密封槽，并与密封环配合连接。
本发明的有益效果：
1.凸轮轴采用模块组合式，加工周期短：整体式凸轮轴结构，轴向尺寸大，凸轮、支撑轴颈、前端传动、止推及润滑油道等特征均集成分布，加工难度大，甚至需要选配多种特殊工装和特殊设备才能完成，工序复杂，周期长；模块组合式方案首先将凸轮轴分解为前端传动、中间凸轮和后端支撑3个结构简单的模块，各模块单独加工，然后通过特殊的连接方式进行模块间装配组合，完成成品凸轮轴，加工周期大大缩短；
2.各模块材料可自由选配：整体式凸轮轴选材一般以凸轮为主导进行考虑，凸轮材料一旦选定，凸轮轴整体材料确定，无法进行不同部位的材料选配，甚至热处理方式也将受到限制，造成不必要的浪费；组合式凸轮轴各模块独立设计，材料和热处理方式可自由选配，进一步优化了凸轮轴设计；
3.再利用率高，节约成本：凸轮轴是发动机的易损件，因此，整体式凸轮轴一旦出现一个凸轮磨损，整个凸轮轴报废，造成能源和资源的巨大浪费；组合式凸轮轴可实现任一模块的替换，再利用率高，节约了成本；
4.支撑、止推、润滑及密封方式简捷：滑动轴承支撑润滑方式复杂，配合间隙要求严格，且成本高；通过承载负荷计算，本结构采用能够承受一定冲击载荷的滚动轴承进行支撑，传动效率高，发热少，润滑剂消耗少，且易替换；两端滚动轴承分别匹配前后止推轴承套来控制凸轮轴轴向窜动，止推方式简捷；滚动轴承采用专业油脂实现滚子润滑，凸轮-从动件采用喷嘴飞溅润滑；前端传动端密封采用前止推轴承套内镶密封环以实现腔体端部密封。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图各标记分别表示。
1-凸轮轴支撑模块
2-凸轮模块
3-传动模块
4-传动联接轴
5-滚动轴承
6-后止推轴承套
7-前止推轴承套
8-密封环
9-支撑箱体。
具体实施方式
一种多功能配气机构试验台的凸轮轴布置结构，主要包括凸轮轴支撑模块、凸轮模块、传动模块，传动联接轴、滚动轴承、后止推轴承套、前止推轴承套、密封环、支撑箱体等零件，其中，由支撑模块、凸轮模块和传动模块，组成凸轮轴；凸轮模块，分别与支撑模块和传动模块间，以精密螺纹的形式连接，拧紧力矩一定，螺纹旋合方向需与凸轮轴旋转方向一致；
为凸轮轴提供支撑的两个滚动轴承，位于凸轮轴两端，两端各一个；共同控制凸轮轴轴向窜动量的后止推轴承套和前止推轴承套，分别与各自一侧的滚动轴承匹配连接；
凸轮轴的传动模块与传动联接轴连接；起密封作用的密封环，以嵌套的形式位于传动联接轴端部外侧；
凸轮轴的支撑模块上设有后止推轴承套，传动联接轴上设有前止推轴承套；凸轮轴的支撑模块和传动联接轴，分别与各自一侧的滚动轴承内圈端面匹配连接；固定在支撑箱体上的后止推轴承套和前止推轴承套，分别与各自一侧的滚动轴承外圈端面匹配连接；
滚动轴承圆柱滚子的润滑方式，为采用专用润滑油脂；凸轮与从动件的润滑方式，为采用喷嘴飞溅润滑；前止推轴承套内腔，设有用于凸轮轴前端端部密封的密封槽，并与密封环配合连接。
本发明的具体实施过程如下：
基本结构与功能：支撑模块、凸轮模块和传动模块组装组成凸轮轴；两端滚动轴承为凸轮轴提供支撑；后止推轴承套和前止推轴承套匹配滚动轴承共同控制凸轮轴轴向窜动量；密封环启传动端部密封作用。
凸轮轴模块连接方式：为了实现凸轮轴各模块的替换性，凸轮轴组合时，必须采取特殊的模块连接方式。凸轮模块与支撑模块和传动模块间均采用精密螺纹连接，连接时，控制一定拧紧力矩以保证连接强度，另外，螺纹旋合方向需与凸轮轴旋转方向一致。
支撑、止推方式：凸轮轴支撑模块和传动联接轴上各设计有止推轴肩，并分别与滚动轴承内圈端面匹配，滚动轴承外圈端面与固定在支撑箱体上的前后止推轴承套端面匹配，再通过控制装配体轴向尺寸链来限制凸轮轴轴向窜动。
润滑、密封方式：滚动轴承采用涂抹专用润滑油脂来实现圆柱滚子润滑，凸轮与从动件采用喷嘴飞溅润滑；前止推轴承套内腔设有密封槽并安装密封环，实现凸轮轴前端端部密封。

Claims (1)

1.一种多功能配气机构试验台的凸轮轴布置结构，主要包括凸轮轴支撑模块（1）、凸轮模块（2）、传动模块（3），传动联接轴（4）、滚动轴承（5）、后止推轴承套（6）、前止推轴承套（7）、密封环（8）、支撑箱体（9），其特征在于，凸轮轴由支撑模块（1）、凸轮模块（2）和传动模块（3）组成；凸轮模块（2），分别与支撑模块（1）和传动模块（3）间，以精密螺纹形式连接；为凸轮轴提供支撑的两个滚动轴承（5）位于凸轮轴两端，共同控制凸轮轴轴向窜动量的后止推轴承套（6）和前止推轴承套（7），分别与各自一侧的滚动轴承（5）匹配连接；凸轮轴的传动模块（3）与传动联接轴（4）连接；起密封作用的密封环（8），以嵌套的形式位于传动联接轴（4）端部外侧；凸轮轴的支撑模块（3）上设有后止推轴承套（6），传动联接轴（4）上设有前止推轴承套（7）；凸轮轴的支撑模块（3）和传动联接轴（4），分别与各自一侧的滚动轴承（5）内圈端面匹配连接；固定在支撑箱体（9）上的后止推轴承套（6）和前止推轴承套（7），分别与各自一侧的滚动轴承（5）外圈端面匹配连接；滚动轴承（5）圆柱滚子的润滑方式采用专用润滑油脂；凸轮与从动件的润滑方式采用喷嘴飞溅润滑；前止推轴承套（7）内腔设有用于凸轮轴前端端部密封的密封槽，并与密封环（8）配合连接。
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