Кулачковый вал

Анимация работы кулачкового вала управления клапанами
Старинный кулачковый вал для передачи энергии водного потока в молота.
(Промышленный музей в Великой Сельпии в Польше)
Кулачковый (распределительный) вал двигателя внутреннего сгорания

Кулачковый вал - вал, на котором закреплены кулачки или они являются неотъемлемой его частью и от которых в заданной последовательности и по заданному закону получают движение отдельные механизмы машины. Кулачковый вал можно рассматривать как входную звено кулачкового механизма.


1. Исторические сведения

Первые кулачковые валы появились в Древней Греции в автоматах, приводились в движение потоком воды с III ст. до нашей эры [1]. Кулачковый вал позже был описан в Месопотамии Аль-Джазари в 1206 году. Он использовал его как деталь своих автоматов, машин с приводом от аодяного потока и водном часах для замковых сооружений [2]. Кулачковые валы как составляющие механизмов и машин появились в средневековой Европе примерно с 14 века, [3].


2. Использование

В современной технике кулачковые валы нашли наибольшее применение в двигателях внутреннего сгорания в газораспределительных механизмах (в этом случае их называют распределительными валами) для своевременного открытия и закрытия клапанов. В насосах, в частности топливных, кулачками кулачкового вала обеспечивается рабочий ход плунжеров.

3. Изготовление кулачковых валов

Валы изготавливают из углеродистой и легированной сталей и легированного чугуна. Методы изготовления заготовок - горячо штамповки и литье в оболочковые формы. Отштампованы распределительные валы отжигают или нормализуют с целью снятия остаточных механических напряжений. В процессе механической обработки стальные валы подвергают термообработке ( закалке и отпуска) до твердости HRC 52 ... 62 на глубину 2 ... 5 мм, а на вершинах кулачков - до глубины до 10 мм. Последние операции - шлифовки и полировки поверхностей кулачков.

В распределительных валов обычно обрабатывают торцы и центровые отверстия, опорные шейки и фланец, отверстия во фланце и шпоночных паз, кулачки. Шероховатость рабочих поверхностей кулачков не выше Ra = 0,63 ... 0,32. Опорные шейки обрабатывают по шестому квалитету точности с шероховатостью поверхности Ra = 0,63 ... 0,32. Овальность и конусность шеек может достигать 0,01 мм; относительное биение опорных шеек не должно превышать 0,015-0,02 мм. Допустимая перпендикулярность опорного торца шейки к образующей не выше 0,02-0,03 мм, шероховатость его поверхности Ra = 1,25 ... 0,8.


Примечания

  1. Wilson, Andrew (2002): "Machines, Power and the Ancient Economy", The Journal of Roman Studies, Vol. 92, pp. 1-32 (16)
  2. Georges Ifrah (2001). The Universal History of Computing: From the Abacus to the Quatum Computer, p. 171, Trans. EF Harding, John Wiley & Sons, Inc. (См. [1] - www.banffcentre.ca/bnmi/programs/archives/2005/refresh/docs/conferences/Gunalan_Nadarajan.pdf)
  3. A. Lehr (1981), De Geschiedenis van het Astronomisch Kunstuurwerk, p. 227, Den Haag. (См. [2] - odur.let.rug.nl / ~ koster/musicbox/musicbox2.htm)

См.. также