專利名稱：凸輪的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及用于控制各種閥門的凸輪，特別涉及用于控制水壓機分配器閥門的凸輪。
迄今為止，控制水壓機分配器有采用凸輪軸的方法，凸輪軸上安裝各種凸輪用于控制分配器上各個閥門的開合，但由于凸輪工作輪廓曲線太短，使凸輪壓力角太大，從而與凸輪接觸的閥桿受較大的側(cè)向推力，易磨損。
本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點而提供一種凸輪，這種凸輪曲線加長，凸輪壓力角減小，從而減小了凸輪對閥桿的側(cè)向推力和轉(zhuǎn)動凸輪的扭矩，從而減小了驅(qū)動凸輪軸的電動機功率；同時，凸輪的轉(zhuǎn)角與閥門的開口度，即與閥口流體流量成線性關系，因此利用凸輪的轉(zhuǎn)動可線性地調(diào)節(jié)分配器上閥門的開口度。
本實用新型的目的是通過以下途徑來達到的。凸輪由兩條曲線和過渡曲線組成，兩條曲線和過渡曲線對凸輪回轉(zhuǎn)中心的夾角之和小于90°，其特征在于凸輪由兩條曲線、過渡曲線、閑置曲線及其兩端的兩個凸肩組成，過渡曲線的向徑R2從圓弧半徑為R1的曲線至圓弧半徑為R3的曲線連續(xù)變化，兩條曲線和過渡曲線對凸輪回轉(zhuǎn)中心的夾角之和為180°～350°。
兩條曲線及過渡曲線的始端和終端分別與凸輪回轉(zhuǎn)中心連線之間的夾角α1和α3及α2是變化的。
兩條曲線的圓弧半徑R1和R3保持常數(shù)。
過渡曲線的向徑R2等于圓弧半徑R3加上圓弧半徑R1與R3之差除以α2乘以α。
閑置曲線為零時凸輪僅有一個凸肩。
作用于凸輪上的扭矩M用下式來計算M＝PR2sin(β+φ1) (1)式中P—裝于閥桿端部的滾輪作用于凸輪上的力，R2—過渡曲線的向徑，β—凸輪壓力角，φ1—滾輪摩擦角，可略去。
P按下式計算P=N·cosφ2cos(β+φ1+φ2)---(2)]]>式中N—凸輪作用于閥桿上的垂直力，φ2—閥桿摩擦角。
對于分配器上的閥門，如錐閥，當閥桿在圓弧半徑為R1的曲線上時，閥門一直保持全打開狀態(tài)，此時閥口流體流量最大。
當閥桿在圓弧半徑為R3的曲線上時，則閥門一直保持全關閉狀態(tài)，此時閥口流體流量為零。
過渡曲線的向徑R2按下式計算R2=R3+R1-R3α2α---(3)]]>式中R1—圓弧半徑最大的曲線半徑，R3—圓弧半徑最小的曲線半徑，α2—過渡曲線對應的中心角，α—從過渡曲線和圓弧半徑為R3的曲線交點至凸輪回轉(zhuǎn)中心的連線與向徑R2之間的夾角，0≤α≤α2。
當閥桿在過渡曲線上時，閥口流體流量用下式計算Q=cdd1+d22πsinφR1-R3α2α2ΔPρ---(4)]]>式中cd—流量系數(shù)，d1，d2，φ—錐閥幾何尺寸，
ρ—流體密度，ΔP—閥口壓差。
從上式可知，增大圓弧半徑為R1和R3的兩段曲線和向徑為R2的過渡曲線夾角之和，或增大過渡曲線對應的中心角，就會減小凸輪的壓力角β，這樣，轉(zhuǎn)動凸輪需要的扭矩和打開閥門需要的力隨之減小；從公式(4)還可看出，閥口流體流量與凸輪轉(zhuǎn)角α或與過渡曲線向徑增量成線性關系。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1)凸輪曲線加長，使得凸輪壓力角減小，隨之減小了凸輪作用于閥桿上的扭矩和開啟閥門的力，從而可降低電動機功率。
2)閥口流體流量與凸輪轉(zhuǎn)角α成線性關系，凸輪轉(zhuǎn)動某一角度，就可知道閥口流體流量。
3)凸肩保證閥桿只在圓弧半徑為R1和R3的兩段曲線和向徑為R2的過渡曲線組成的范圍內(nèi)運動。
4)閥桿沿凸輪平滑曲線滑動，所受沖擊力小。


圖1是凸輪結(jié)構(gòu)圖。
圖2、圖3和圖4是凸輪的其它實施例。
以下將結(jié)合附圖實施例對本實用新型加一詳述。從
圖1可以看出，曲線(1)為大圓弧，即其半徑R1最大，并且在整個圓弧段半徑不變。這樣，當凸輪隨凸輪軸順時針方向旋轉(zhuǎn)時，與曲線(1)的圓弧接觸的閥桿滾輪只在圓弧上滾動，閥桿無升降，因此閥門一直為最大開口。當凸輪轉(zhuǎn)到過渡曲線(2)時，因為曲線(2)的向徑R2從圓弧半徑R1到圓弧半徑R3逐漸減小，因此閥桿從最高位置逐漸下降，其下降的高度h＝R1-R3，即兩個圓弧半徑之差。在此期間，閥門開口由最大逐漸變?yōu)榱恪Ｍ馆喞^續(xù)旋轉(zhuǎn)，進入半徑為R3的小圓弧，因為R3保持不變，所以閥桿一直保持原來的關閉狀態(tài)。當轉(zhuǎn)到凸肩(4)時，凸肩阻擋凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動。當凸輪反轉(zhuǎn)時，閥桿滾輪在圓弧半徑不變的曲線(3)上滾動，閥門一直處于關閉狀態(tài)。一旦凸輪轉(zhuǎn)到過渡曲線(2)，閥桿即開始逐漸上升，閥桿升程與凸輪轉(zhuǎn)角α成線性關系變化。當凸輪轉(zhuǎn)過角α2后，閥桿升程達到最大值，即閥門完全打開。閥桿滾輪在曲線(1)上滾動時，閥門一直處于全開位置。當凸輪轉(zhuǎn)到凸肩(6)時，凸肩阻擋凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動。按照控制要求，可以設計出過渡曲線(2)在各種位置的凸輪裝于同一個傳動軸上，從而構(gòu)成凸輪軸，控制分配器各個閥門的開閉。曲線(1)和曲線(3)及過渡曲線(2)的始端和終端與凸輪回轉(zhuǎn)中心連線之間的夾角α1和α3及α2按工藝確定其比例關系，三角之和越大，過渡曲線(2)的夾角越大，凸輪壓力角就越小，閥桿滾輪作用于凸輪上的力和轉(zhuǎn)動凸輪所需的扭矩越小，從而所需的電動機功率越小。曲線(1)和曲線(3)的半徑及過渡曲線(2)的向徑由分配器閥門的升程決定，升程不同，半徑和向徑的尺寸也不同。
圖1、2、3和4示出了各種尺寸的凸輪。這種結(jié)構(gòu)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有利于電動機的控制。凸輪厚度應大于與其接觸的滾輪厚度3mm～5mm。
圖1中的閑置圓弧(5)兩端有凸肩(4)和(6)，這種結(jié)構(gòu)加工方便，但轉(zhuǎn)動慣量大，消耗的能量大。
圖2表示圓弧半徑為R1的曲線(1)的夾角很小，即凸輪軸轉(zhuǎn)動很小的角度時，與過渡曲線(2)接觸的閥桿滾輪便開始下降，逐漸將閥門關閉。當凸輪轉(zhuǎn)到曲線(3)時，閥門一直處于關閉狀態(tài)。曲線(3)夾角很大，即圓弧很長，以至占據(jù)了閑置圓弧(5)的全部位置，即閑置圓弧(5)變?yōu)榱懔?。這時凸肩(4)與凸肩(6)重合，只剩一個凸肩(4)了。
圖3表示過渡曲線(2)在凸輪最下面的結(jié)構(gòu)，即曲線(1)的夾角最小，當凸輪軸逆時針方向轉(zhuǎn)動時，與該凸輪接觸的閥桿滾輪最后打開分配器閥門。閑置曲線(5)為直線。
圖4中過渡曲線(2)的位置較圖3往上移動了一段距離，即曲線(1)的夾角加大，與該凸輪接觸的閥桿滾輪超前一個角度上升，即閥門先打開。閑置曲線(5)是直線與圓弧的組合結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.凸輪由曲線(1)、(3)和過渡曲線(2)組成，曲線(1)、(3)和過渡曲線(2)對凸輪回轉(zhuǎn)中心的夾角之和小于90°，其特征在于凸輪由曲線(1)、(3)、過渡曲線(2)、閑置曲線(5)及其兩端的凸肩(4)和(6)組成，過渡曲線(2)的向徑R2從圓弧半徑為R1的曲線(1)至圓弧半徑為R3的曲線(3)連續(xù)變化，曲線(1)、(3)和過渡曲線(2)對凸輪回轉(zhuǎn)中心的夾角之和為180°～350°。
2.如權(quán)利要求1所述的凸輪，其特征在于曲線(1)和(3)及過渡曲線(2)的始端和終端與凸輪回轉(zhuǎn)中心連線之間的夾角α1和α3及α2是變化的。
3.如權(quán)利要求1和2所述的凸輪，其特征在于曲線(1)和(3)的圓弧半徑R1和R3保持常數(shù).
4.如權(quán)利要求1和2所述的凸輪，其特征在于過渡曲線(2)的向徑R2等于圓弧半徑R3加上圓弧半徑R1和R3之差除以α2乘以α。
5.如權(quán)利要求1所述的凸輪，其特征在于閑置曲線(5)為零時凸輪僅有一個凸肩。
專利摘要用于控制閥門或水壓機分配器閥門的凸輪由曲線(1)、(3)、過渡曲線(2)、閑置曲線(5)及其兩端的凸肩(4)和(6)組成,過渡曲線(2)的向徑R
文檔編號F16H53/00GK2485481SQ01221518
公開日2002年4月10日 申請日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者熊偉 申請人:熊偉