康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

性能特点和作用说明

康明斯发动机曲轴结构和技术要求

 

摘要：康明斯柴油发动机曲轴采用整体式全支撑曲轴，即每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈，共七道主轴颈。曲轴的材料由合金钢锻制而成。主轴颈和连杆轴颈表面经过高频淬火，表面硬度可达HRC45-HRC50，它们的表面都经过热处理并进行精磨。曲柄与主轴颈和连杆轴颈的过渡圆角处经过淬火处理和表面滚压，以提高疲劳强度。东风发动机曲轴有8个平衡块，初期生产的是可拆结构，大批生产后改成整体式结构。主轴颈为137mm，连杆轴颈为101.6mm。

 

图1 发动机曲轴结构图

图2 曲轴分类图

 

 

一、曲轴的作用

 

① 将往运动转变为回转运动。

② 汇总各缸作功并输出扭矩

③ 驱动附属设备

 

二、工作条件

 

① 气体力及惯性力所产生的拉、压、弯、扭的复合载荷；

② 应力集中严重：形状复杂，弯头多，钻有油孔，使应力集中严重。曲柄臂与曲柄销过渡圆角处最危险。

③ 附加应力大：横向振动、扭转振动引起。

④ 轴颈的摩擦磨损：曲轴轴颈表面在高比压下高速运动，而且载荷是冲击性的，不容易建立稳定的油膜。易引起轴颈和轴承的严重磨损。

 

三、曲轴的要求及材料

 

1、要求

① 足够的抗弯、抗扭的疲劳强度和刚度(轴颈大、长度短）;

② 足够的承压面积和较高的耐磨性，可多次车前修复;(加工复杂，造价最贵)

③ 合理的曲柄排列和发火顺序。

2、材料及处理

（1）优质碳钢和碳素钢锻造而成。(35、40、45、ZG35）

（2）球墨铸铁，用于强度不太高的中，高速机中广泛采用。

优点：

a.铸造，不用大型锻造设备，造价低;

b.对应力集中不敏感，疲劳强度接近中碳钢；

C.耐磨性好，对扭转振动阻尼作用远胜于钢。

缺点：韧性较低。

・为提高耐磨性，球墨铸铁进行正火和高频萍火；钢需进行调质处理，高频淬火和氮化。轴颈表面要精魔，抛光，以防出现裂缝。

 

四、曲轴结构特点

 

1、空心结构改善应力，减轻重量；

2、轴颈与曲柄臂相连接的过渡圆角，车入式较好；

3、平衡重与曲柄臂的连接(铸造、螺栓、凸肩）；

曲轴平衡重的作用：F₁和F₂形成的力矩M1-2,以及F₃和F₄形成的力矩M3-4使曲轴弯曲变形，引起主轴颈和轴承的偏磨，为此，在曲柄相反方向设置平衡重，如图3和图4所示。

4、油通布置：

① 直线孔：对提高曲轴的疲劳强度有利；

② 斜线孔：加工方便，前弱疲劳强度，混入润滑油中的杂质引起偏磨；

③ 利用内空腔：有离心净化作用；

④ 油孔要求有较大的圆弧和倒角，并仔细抛光。

 

图3 曲轴平衡重力矩示意图

图4 曲轴平衡重位置图

 

 

 

五、康明斯曲轴部件的特点

 

1、曲轴的曲柄臂是从曲轴的前端起按顺序编号的，这些号码用钢印打在曲柄臂上。

2、曲轴上均带有用螺栓紧固的平衡块。它们的编号和被安装的曲柄臂的编号相同。

3、早期的曲轴和平衡块之间形成一种压配合；现在设计的曲轴和平衡块之间有一个开口环形定位销，使平衡块定位于曲轴上。旧的零件和新的零件是不能互换的。

4、在修理时如果拆下平衡块，必须记住记号，装回原曲轴上正确位置处。如果装错将损坏曲轴。要更换平衡块时，必须做动平衡实验。

5、6BT柴油发电机曲轴前端装有正时齿轮，经凸轮轴正时齿轮驱动凸轮轴。凸轮轴正时齿轮经附件驱动齿轮驱动PT燃油泵，同时经机油泵驱动齿轮驱动机油泵。在配时这些齿轮上的正时记号应相互对准。KTTA型柴油发电机传动齿轮的布置。在曲轴的前端还装有扭转减振器。减振器有两种形式：橡胶原价减振器和贴性减振器。减振器能使曲轴的扭振幅限制在0.2°的范围内。带轮和减振器用螺钉固定在一起。

6、在KTA19、KTA38、KTA50型柴油发电机曲轴的后端装有曲轴齿轮。曲轴上的后吃了有两种形式：窄的和宽的。当柴油发电机不需要安装后齿轮驱动下部总成时，仅在工厂生产时安装的齿轮。这种窄的齿轮仅能驱动机油泵。在维修中不提供窄的齿轮。

7、当柴油发电机需要安装后齿轮传动总成时，应安装宽的齿轮；在柴油发电机不安装后齿轮传动总成时，也能装用宽的齿轮，维修用的曲轴仅装宽齿轮。

8、发动机上的曲轴，在前轴端和后轴端和后轴端均装有定位销钉或卷筒销，使用这种销钉可以将减振器、曲轴连接法兰盘和飞轮正确对正，如图5所示。

9、发动机上所有的曲轴油封都是特氟隆（聚盖氟乙烯）覆盖唇口型（涡卷型），位置如图6所示。这种特氟隆覆盖唇口型油封，在油封唇口的背面没有弹簧，油封的唇口是一片薄而硬的特氟隆。有湿式飞轮壳油封和干式飞轮壳油封两种。湿式飞轮壳油封有一只双唇密封元件。干式飞轮壳油封有一只密封元件和防尘唇，干式应用苛刻的运输环境下，如具有多灰尘的工地等环境下使用。

 

图5 发动机飞轮曲轴连接外形图

曲轴后油封示意图

 

10、曲轴前油封两只油唇不得接触台阶和油封安装套筒。油封必须与齿轮室孔的倒角齐平或不低于0.51mm。

11、特氟隆性油封在装配以前必须是干的，不要用润滑脂或油润滑油封唇边和轴劲，必须保持油封和曲轴清洁和干燥，否则将产生漏油。因为具有特氟隆降的油封在轴开始旋转后，油封唇口将一层特氟隆薄膜涂到轴劲上，油封将产生泄漏。

12、曲轴的后端突缘上装有飞轮。曲轴的轴向定位在曲轴的后端，即在第七道主轴承的前后，上、下共嵌入四个半圆形止推环，以限制曲轴的轴向移动。装配时，止推轴承上槽必须指向曲轴上的法兰一侧。

 

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