性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

康明斯發(fā)動(dòng)機曲軸結構和技術(shù)要求

 

摘要：康明斯柴油發(fā)動(dòng)機曲軸采用整體式全支撐曲軸，即每個(gè)連桿軸頸兩邊都有一個(gè)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(guò)高頻淬火，表面硬度可達HRC45-HRC50，它們的表面都經(jīng)過(guò)熱處理并進(jìn)行精磨。曲柄與主軸頸和連桿軸頸的過(guò)渡圓角處經(jīng)過(guò)淬火處理和表面滾壓，以提高疲勞強度。東風(fēng)發(fā)動(dòng)機曲軸有8個(gè)平衡塊，初期生產(chǎn)的是可拆結構，大批生產(chǎn)后改成整體式結構。主軸頸為137mm，連桿軸頸為101.6mm。

 

圖1 發(fā)動(dòng)機曲軸結構圖

圖2 曲軸分類(lèi)圖

 

 

一、曲軸的作用

 

① 將往運動(dòng)轉變?yōu)榛剞D運動(dòng)。

② 匯總各缸作功并輸出扭矩

③ 驅動(dòng)附屬設備

 

二、工作條件

 

① 氣體力及慣性力所產(chǎn)生的拉、壓、彎、扭的復合載荷；

② 應力集中嚴重：形狀復雜，彎頭多，鉆有油孔，使應力集中嚴重。曲柄臂與曲柄銷(xiāo)過(guò)渡圓角處最危險。

③ 附加應力大：橫向振動(dòng)、扭轉振動(dòng)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(dòng)，而且載荷是沖擊性的，不容易建立穩定的油膜。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(cháng)度短）;

② 足夠的承壓面積和較高的耐磨性，可多次車(chē)前修復;(加工復雜，造價(jià)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(diǎn)：

a.鑄造，不用大型鍛造設備，造價(jià)低;

b.對應力集中不敏感，疲勞強度接近中碳鋼；

C.耐磨性好，對扭轉振動(dòng)阻尼作用遠勝于鋼。

缺點(diǎn)：韌性較低。

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

 

四、曲軸結構特點(diǎn)

 

1、空心結構改善應力，減輕重量；

2、軸頸與曲柄臂相連接的過(guò)渡圓角，車(chē)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，在曲柄相反方向設置平衡重，如圖3和圖4所示。

4、油通布置：

① 直線(xiàn)孔：對提高曲軸的疲勞強度有利；

② 斜線(xiàn)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(diǎn)

 

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；現在設計的曲軸和平衡塊之間有一個(gè)開(kāi)口環(huán)形定位銷(xiāo)，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(shí)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(shí)，必須做動(dòng)平衡實(shí)驗。

5、6BT柴油發(fā)電機曲軸前端裝有正時(shí)齒輪，經(jīng)凸輪軸正時(shí)齒輪驅動(dòng)凸輪軸。凸輪軸正時(shí)齒輪經(jīng)附件驅動(dòng)齒輪驅動(dòng)PT燃油泵，同時(shí)經(jīng)機油泵驅動(dòng)齒輪驅動(dòng)機油泵。在配時(shí)這些齒輪上的正時(shí)記號應相互對準。KTTA型柴油發(fā)電機傳動(dòng)齒輪的布置。在曲軸的前端還裝有扭轉減振器。減振器有兩種形式：橡膠原價(jià)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。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動(dòng)下部總成時(shí)，僅在工廠(chǎng)生產(chǎn)時(shí)安裝的齒輪。這種窄的齒輪僅能驅動(dòng)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(dòng)總成時(shí)，應安裝寬的齒輪；在柴油發(fā)電機不安裝后齒輪傳動(dòng)總成時(shí)，也能裝用寬的齒輪，維修用的曲軸僅裝寬齒輪。

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

9、發(fā)動(dòng)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(méi)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(dòng)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(kāi)始旋轉后，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(gè)半圓形止推環(huán)，以限制曲軸的軸向移動(dòng)。裝配時(shí)，止推軸承上槽必須指向曲軸上的法蘭一側。

 

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