性能特點和作用說明

康明斯發(fā)動機曲軸結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求

 

摘要：康明斯柴油發(fā)動機曲軸采用整體式全支撐曲軸，即每個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸，共七道主軸頸。曲軸的材料由合金鋼鍛制而成。主軸頸和連桿軸頸表面經(jīng)過高頻淬火，表面硬度可達HRC45-HRC50，它們的表面都經(jīng)過熱處理并進行精磨。曲柄與主軸頸和連桿軸頸的過渡圓角處經(jīng)過淬火處理和表面滾壓，以提高疲勞強度。東風發(fā)動機曲軸有8個平衡塊，初期生產(chǎn)的是可拆結(jié)構(gòu)，大批生產(chǎn)后改成整體式結(jié)構(gòu)。主軸頸為137mm，連桿軸頸為101.6mm。

 

圖1 發(fā)動機曲軸結(jié)構(gòu)圖

圖2 曲軸分類圖

 

 

一、曲軸的作用

 

① 將往運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動。

② 匯總各缸作功并輸出扭矩

③ 驅(qū)動附屬設(shè)備

 

二、工作條件

 

① 氣體力及慣性力所產(chǎn)生的拉、壓、彎、扭的復(fù)合載荷；

② 應(yīng)力集中嚴重：形狀復(fù)雜，彎頭多，鉆有油孔，使應(yīng)力集中嚴重。曲柄臂與曲柄銷過渡圓角處最危險。

③ 附加應(yīng)力大：橫向振動、扭轉(zhuǎn)振動引起。

④ 軸頸的摩擦磨損：曲軸軸頸表面在高比壓下高速運動，而且載荷是沖擊性的，不容易建立穩(wěn)定的油膜。易引起軸頸和軸承的嚴重磨損。

 

三、曲軸的要求及材料

 

1、要求

① 足夠的抗彎、抗扭的疲勞強度和剛度(軸頸大、長度短）;

② 足夠的承壓面積和較高的耐磨性，可多次車前修復(fù);(加工復(fù)雜，造價最貴)

③ 合理的曲柄排列和發(fā)火順序。

2、材料及處理

（1）優(yōu)質(zhì)碳鋼和碳素鋼鍛造而成。(35、40、45、ZG35）

（2）球墨鑄鐵，用于強度不太高的中，高速機中廣泛采用。

優(yōu)點：

a.鑄造，不用大型鍛造設(shè)備，造價低;

b.對應(yīng)力集中不敏感，疲勞強度接近中碳鋼；

C.耐磨性好，對扭轉(zhuǎn)振動阻尼作用遠勝于鋼。

缺點：韌性較低。

?為提高耐磨性，球墨鑄鐵進行正火和高頻萍火；鋼需進行調(diào)質(zhì)處理，高頻淬火和氮化。軸頸表面要精魔，拋光，以防出現(xiàn)裂縫。

 

四、曲軸結(jié)構(gòu)特點

 

1、空心結(jié)構(gòu)改善應(yīng)力，減輕重量；

2、軸頸與曲柄臂相連接的過渡圓角，車入式較好；

3、平衡重與曲柄臂的連接(鑄造、螺栓、凸肩）；

曲軸平衡重的作用：F?和F?形成的力矩M1-2,以及F?和F?形成的力矩M3-4使曲軸彎曲變形，引起主軸頸和軸承的偏磨，為此，在曲柄相反方向設(shè)置平衡重，如圖3和圖4所示。

4、油通布置：

① 直線孔：對提高曲軸的疲勞強度有利；

② 斜線孔：加工方便，前弱疲勞強度，混入潤滑油中的雜質(zhì)引起偏磨；

③ 利用內(nèi)空腔：有離心凈化作用；

④ 油孔要求有較大的圓弧和倒角，并仔細拋光。

 

圖3 曲軸平衡重力矩示意圖

圖4 曲軸平衡重位置圖

 

 

 

五、康明斯曲軸部件的特點

 

1、曲軸的曲柄臂是從曲軸的前端起按順序編號的，這些號碼用鋼印打在曲柄臂上。

2、曲軸上均帶有用螺栓緊固的平衡塊。它們的編號和被安裝的曲柄臂的編號相同。

3、早期的曲軸和平衡塊之間形成一種壓配合；現(xiàn)在設(shè)計的曲軸和平衡塊之間有一個開口環(huán)形定位銷，使平衡塊定位于曲軸上。舊的零件和新的零件是不能互換的。

4、在修理時如果拆下平衡塊，必須記住記號，裝回原曲軸上正確位置處。如果裝錯將損壞曲軸。要更換平衡塊時，必須做動平衡實驗。

5、6BT柴油發(fā)電機曲軸前端裝有正時齒輪，經(jīng)凸輪軸正時齒輪驅(qū)動凸輪軸。凸輪軸正時齒輪經(jīng)附件驅(qū)動齒輪驅(qū)動PT燃油泵，同時經(jīng)機油泵驅(qū)動齒輪驅(qū)動機油泵。在配時這些齒輪上的正時記號應(yīng)相互對準。KTTA型柴油發(fā)電機傳動齒輪的布置。在曲軸的前端還裝有扭轉(zhuǎn)減振器。減振器有兩種形式：橡膠原價減振器和貼性減振器。減振器能使曲軸的扭振幅限制在0.2°的范圍內(nèi)。帶輪和減振器用螺釘固定在一起。

6、在KTA19、KTA38、KTA50型柴油發(fā)電機曲軸的后端裝有曲軸齒輪。曲軸上的后吃了有兩種形式：窄的和寬的。當柴油發(fā)電機不需要安裝后齒輪驅(qū)動下部總成時，僅在工廠生產(chǎn)時安裝的齒輪。這種窄的齒輪僅能驅(qū)動機油泵。在維修中不提供窄的齒輪。

7、當柴油發(fā)電機需要安裝后齒輪傳動總成時，應(yīng)安裝寬的齒輪；在柴油發(fā)電機不安裝后齒輪傳動總成時，也能裝用寬的齒輪，維修用的曲軸僅裝寬齒輪。

8、發(fā)動機上的曲軸，在前軸端和后軸端和后軸端均裝有定位銷釘或卷筒銷，使用這種銷釘可以將減振器、曲軸連接法蘭盤和飛輪正確對正，如圖5所示。

9、發(fā)動機上所有的曲軸油封都是特氟?。ň凵w氟乙烯）覆蓋唇口型（渦卷型），位置如圖6所示。這種特氟隆覆蓋唇口型油封，在油封唇口的背面沒有彈簧，油封的唇口是一片薄而硬的特氟隆。有濕式飛輪殼油封和干式飛輪殼油封兩種。濕式飛輪殼油封有一只雙唇密封元件。干式飛輪殼油封有一只密封元件和防塵唇，干式應(yīng)用苛刻的運輸環(huán)境下，如具有多灰塵的工地等環(huán)境下使用。

 

圖5 發(fā)動機飛輪曲軸連接外形圖

曲軸后油封示意圖

 

10、曲軸前油封兩只油唇不得接觸臺階和油封安裝套筒。油封必須與齒輪室孔的倒角齊平或不低于0.51mm。

11、特氟隆性油封在裝配以前必須是干的，不要用潤滑脂或油潤滑油封唇邊和軸勁，必須保持油封和曲軸清潔和干燥，否則將產(chǎn)生漏油。因為具有特氟隆降的油封在軸開始旋轉(zhuǎn)后，油封唇口將一層特氟隆薄膜涂到軸勁上，油封將產(chǎn)生泄漏。

12、曲軸的后端突緣上裝有飛輪。曲軸的軸向定位在曲軸的后端，即在第七道主軸承的前后，上、下共嵌入四個半圓形止推環(huán)，以限制曲軸的軸向移動。裝配時，止推軸承上槽必須指向曲軸上的法蘭一側(cè)。

 

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