一種多缸柴油機曲軸及制作方法技術

本發明專利技術公開了一種多缸柴油機曲軸及制作方法，包括主軸頸、曲柄和連桿軸頸，所述的主軸頸上連接有若干相互平行曲柄，所述的曲柄與曲柄之間通過連桿軸頸相連，其特征在于，所述的曲柄上遠離連桿頸中心一端設有平衡塊，所述的平衡塊呈對稱的弧形，且平衡塊的對稱中心線與曲柄主軸頸和連桿軸頸的軸線不在同一直線上，而是形成一個銳角。平衡塊呈對稱的弧形，每個曲臂上的平衡質量都不一樣，質徑積呈對稱或反對稱分布，保證所有質量加在一起能使曲軸達到整體平衡的效果，既能有效地減小平衡塊配重的總質量，又能使曲軸的內力和內彎矩最小，也就是達到發動機整機輕量化的目的，又能保證曲軸可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種柴油機曲軸，尤其是多缸柴油機曲軸，屬于機械制造領域。
技術介紹
曲軸通過連桿將柴油機活塞的往復運動轉化為旋轉運動，是用于柴油機能量轉換的關鍵部位，具有很高的加工精度要求。在傳統的曲軸設計中,曲軸和曲柄是自平衡的，每個曲柄的形狀都是一樣的。同時由于多缸柴油機曲軸每個氣缸所對應的曲拐在柴油機上的位置不同，對曲柄的平衡要求也不同。表面上完全平衡的自平衡曲軸，在多缸柴油機機上實際運行時卻是不平衡的。通常設計柴油機曲軸時，曲軸的每個主軸頸和連桿軸頸都是一樣的圓柱形狀，但是由于柴油機各個氣缸的不同時膨脹做工造成柴油機曲軸不但承受扭轉力矩同時換承受彎曲力矩，彎曲力矩造成撓曲變形，傳統圓柱形的主軸頸和連桿軸頸設計不在適合高強度的柴油機。當曲軸撓曲變形時，軸頸兩側的油膜空間將變小，圓柱形的軸頸設計在柴油機運行過程中撓曲變形將影響油膜的建立，從而可能造成主軸瓦或連桿瓦的過渡磨損。通常曲軸主軸頸和連桿軸頸上的潤滑油孔都是垂直于軸頸軸向，然后通過軸頸中心。這樣的設計保證了潤滑油孔通過受力最小的軸頸中心，但是這樣的設計不利于潤滑機油通過油孔通往軸瓦間的油膜間隙，從而影響油膜的建立。
技術實現思路
為解決曲軸在多缸柴油機上的動態平衡問題，本專利技術提供了一種多缸柴油機曲軸。本專利技術采用的技術方案如下：一種多缸柴油機曲軸,包括主軸頸、曲柄和連桿軸頸，所述的主軸頸上連接有若干相互平行曲柄，所述的曲柄與曲柄之間通過連桿軸頸相連，所述的曲柄上遠離連桿頸中心一端設有平衡塊，所述的平衡塊呈對稱的弧形，且平衡塊的對稱中心線與曲柄主軸頸和連桿軸頸的軸線均不在同一直線上，而是形成一個銳角。所述的銳角角度大小需要根據曲軸連桿等運動軸系的運動學計算及動力學計算結果調整，使得各主軸頸上受力均勻且平衡塊質量最少。所述的主軸頸和連桿軸頸采用主軸頸和連桿軸頸的表面為曲面，所述的曲面的相對于頸向向外凸起，軸頸中間凸起量在0.001mm到0.01mm之間，凸起與軸頸兩側圓角之間的通過多次方形線圓滑過渡連接。在柴油機運行過程中，曲軸發生撓曲變形，由于設計了凸起形線，即使曲軸軸頸發生撓曲變形軸頸和軸瓦間也有足夠的空間用于建立潤滑油膜。所有的主軸頸上的潤滑油孔采用偏心設置，油孔不從主軸頸正中心打通，而是偏離主軸頸中心。所有的連桿軸頸上的潤滑油孔采用偏心設置，油孔不從連桿軸頸正中心打通，而是偏離連桿軸頸中心。多缸柴油機曲軸的制作方法，如下：步驟1加工無平衡塊的曲軸；包括主軸頸、連桿頸和主軸頸銜接的曲柄以及曲軸前后端的連接部分；步驟2位于曲軸中心兩氣缸和曲軸兩端氣缸位置的曲柄，其遠離連桿頸的一端加工扇形平衡塊；步驟3確定連桿軸頸和曲軸軸頸凸起高度和形線，并加工；步驟4確定主軸頸和連桿軸頸上潤滑油孔的偏心距離，并加工潤滑油孔。步驟5加工曲軸后端油封結合面。所述的步驟2整體平衡曲軸的平衡塊設置以滿足曲軸的平衡以及主軸承受力均勻為原則。所述的步驟3凸起形線為多次方程，形線兩端與軸頸兩端的圓角圓滑過渡，形線最高點高度0.001mm到0.01mm之間。所述的步驟5的加工過程如下：曲軸后端油封結合面粗加工之后，在感應淬火設備上做感應淬火處理，硬度達到50到60HRC；然后在機床上用專用刀具對油封結合面進行無螺旋磨紋的磨削加工。本專利技術的有益效果如下：平衡塊呈對稱的弧形，每個曲臂上的平衡質量都不一樣，質徑積呈對稱或反對稱分布，保證所有質量加在一起能使曲軸達到整體平衡的效果，既能有效地減小平衡塊配重的總質量，又能使曲軸的內力和內彎矩最小，也就是達到發動機整機輕量化的目的，又能保證曲軸可靠性。該專利技術曲軸所有的主軸頸上的潤滑油孔采用偏心設計，油孔不從主軸頸正中心打通，而是偏離主軸頸中心。所有的連桿軸頸上的潤滑油孔采用偏心設計，油孔不從連桿軸頸正中心打通，而是偏離連桿軸頸中心。偏心的潤滑油孔端面與軸瓦結合處圓周為非圓周對稱的流通結構，在柴油機運行過程中潤滑油孔處的軸瓦會發生較多的微變形，而偏心的潤滑油孔通過非圓周對稱的流通結構保證了潤滑油的通暢流通。該專利技術曲軸的后端曲軸油封結合面采用了特殊處理，即對油封結合面進行感應淬火處理達到50～60HRC的技術要求，然后用研磨工具進行無螺旋磨紋的研磨表面加工。加工后的油封結合面硬度高，耐磨損，且不沒有螺旋加工紋路，表面的粗糙度和后油封有充分的接觸配合，保證了潤滑機油不從此處滲漏到油封外面去。附圖說明圖1本專利技術的主視圖；圖2本專利技術的俯視圖；圖3軸頸凸起結構非比例放大結構；圖4中圖示了主軸頸、曲柄和連桿軸頸上偏心潤滑油孔位置。圖5中圖示了大平衡塊在曲軸上的位置。圖中：1大平衡塊，2小平衡塊，3軸頸中間凸起，4潤滑油孔，5主軸頸，6連桿軸頸，7油封結合面，8曲柄，G銳角。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術進行詳細說明：多缸柴油機曲軸,包括主軸頸5、曲柄8和連桿軸頸6，主軸頸5上連接有若干相互平行曲柄8，所述的曲柄8與曲柄8之間通過連桿軸頸6相連，曲柄8上遠離連桿頸中心一端設有平衡塊，所述的平衡塊呈對稱的弧形，且平衡塊的對稱中心線與曲柄主軸頸和連桿軸頸的軸線不在同一直線上，而是形成一個銳角。平衡塊呈對稱的弧形，每個曲臂上的平衡質量都不一樣，質徑積呈對稱或反對稱分布，保證所有質量加在一起能使曲軸達到整體平衡的效果，既能有效地減小平衡塊配重的總質量，又能使曲軸的內力和內彎矩最小，也就是達到發動機整機輕量化的目的，又能保證曲軸可靠性。銳角角度大小需要根據曲軸連桿等運動軸系的運動學計算及動力學計算結果調整，使得各主軸頸上受力均勻且平衡塊質量最少。主軸頸5和連桿軸頸6采用主軸頸和連桿軸頸的表面為曲面，曲面的相對于頸向向外凸起，軸頸中間凸起3量在0.001mm到0.01mm之間，凸起與軸頸兩側圓角之間的通過多次方形線圓滑過渡連接。在柴油機運行過程中，曲軸發生撓曲變形，由于設計了凸起形線，即使曲軸軸頸發生撓曲變形軸頸和軸瓦間也有足夠的空間用于建立潤滑油膜。主軸頸5上的潤滑油孔4采用偏心設置，油孔不從主軸頸正中心打通，而是偏離主軸頸中心。連桿軸頸6上的潤滑油孔采用偏心設置，油孔不從連桿軸頸正中心打通，而是偏離連桿軸頸中心。具體的設計過程如下：根據柴油機曲軸運動空間設計各個曲拐的曲柄，通過動動學和動力學計算分析確定各個曲柄的平衡塊位置和形狀，保證多缸柴油機曲軸的整體平衡。曲軸設計要經過無平衡塊的曲軸設計，在此基礎上再做曲軸平衡本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多缸柴油機曲軸,包括主軸頸、曲柄和連桿軸頸，所述的主軸頸上連接有若干相互平行的曲柄，所述的曲柄與曲柄之間通過連桿軸頸相連，其特征在于，所述的曲柄上遠離連桿頸中心的一端設有平衡塊，所述的平衡塊呈對稱的弧形，且平衡塊的對稱中心線與曲柄主軸頸的軸線和連桿軸頸的軸線均形成銳角。

【技術特征摘要】
1.一種多缸柴油機曲軸,包括主軸頸、曲柄和連桿軸頸，所述的主軸頸上連接有若干相
互平行的曲柄，所述的曲柄與曲柄之間通過連桿軸頸相連，其特征在于，所述的曲柄上遠離
連桿頸中心的一端設有平衡塊，所述的平衡塊呈對稱的弧形，且平衡塊的對稱中心線與曲柄
主軸頸的軸線和連桿軸頸的軸線均形成銳角。
2.如權利要求1所述的多缸柴油機曲軸,其特征在于：所述的銳角角度大小的設置原則
是保證各段主軸頸上受力均勻且平衡塊質量最少。
3.如權利要求1所述的多缸柴油機曲軸,其特征在于：所述的主軸頸和連桿軸頸的表面
為曲面，所述的曲面為相對于主軸頸和連桿軸頸的軸線方向向外凸起的曲面，所述的凸起在
曲軸軸頸發生撓曲變形時，為軸頸和軸瓦間提供建立潤滑油膜的空間。
4.如權利要求3所述的多缸柴油機曲軸,其特征在于：所述的主軸頸和連桿軸頸的中間
凸起量在0.001mm到0.01mm之間，凸起與主軸頸和連桿軸頸兩側圓角之間的通過多次方形線
圓滑過渡連接。
5.如權利要求1所述的多缸柴油機曲軸,其特征在于：所有的主軸頸上的潤滑油孔采用
偏心設置,潤滑油孔偏離主軸頸中心。
6.如權利要求1所述的多缸柴油機曲軸,其特征在于：所有的連桿軸頸上的潤...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧永信，劉宏，宋振宇，王慧，滕啟寨，
申請(專利權)人：中國重汽集團濟南動力有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37