康明斯动力设备(深圳)有限公司

  • 产品规格搜索
  • 技术文章搜索
技术支持/康明斯 Cummins
您现在的位置 > 首页 > 新闻动态 > 技术支持
连杆组的作用及主要零件组成
发布时间:2023-01-22 14:39:01  ▏阅读:

 

零件装配与结构组成

柴油机连杆组的作用及主要零件组成

 

摘要:柴油发电机连杆组的功用是连接活塞与曲轴,将活塞承受的燃气压力传给曲轴,并和连杆配合,把活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动。连杆在工作时,承受有三种作用力:活塞传来的气体压力;活塞组零件及连杆本身(小头)的惯性力;连杆本身绕活塞销做变速摆动时的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性的变化,因此连杆承受着压缩、拉伸和横向弯曲等交变应力。连杆或连杆螺栓一旦断裂,就可能造成整机破坏的重大事故。如果刚度不足,使大头孔变形失圆,大头轴承的润滑条件受到破坏,则轴承会发热而烧损。连杆杆身变形弯曲,则会造成气缸与活塞的偏磨,引起漏气和窜机油。所以要求连杆在尽可能轻的情况下,保证有足够的强度和刚度。

 

一、普通连杆结构

 

      一般柴油机的连杆组是由连杆小头、连杆杆身、连杆大头、连杆盖、连杆轴瓦、连杆衬套和连杆螺栓等部分组成(如图1所示)。

1、连杆小头

      连杆小头的结构通常为短圆管形,用来安装活塞销。通常以半径较大的圆弧与杆身圆滑衔接,从而减少过渡处的应力集中。在小头孔中压配有耐磨的锡青铜、铝青铜或铁基粉末冶金的薄壁衬套,以减小活塞销的磨损。为了润滑衬套和全浮式活塞销的配合表面,在连杆小头和衬套上方钻孔或铣槽,以收集飞溅下来的油雾。对采用压力润滑方式的连杆,在杆身中钻有油道,润滑油从曲轴连杆轴颈,经过杆身油道进小头衬套的摩擦表面。

2、连杆杆身

      连杆杆身一般采用“工”字形断面,这是因为在材料断面面积相等的条件下,其抗弯断面模数最大,因此连杆可在最轻的情况下获得最大的结构刚度和强度。

3、连杆大头

      连杆大头是连杆与曲轴连杆轴颈相连接的部分,亦是连杆轴颈的轴承部分。连杆大头一般通过孔心分成两部分,以利于拆装,其中被分开的小部分称为连杆盖(或连杆瓦盖),装配时,这两部分用两个或四个连杆螺栓连接。

      连杆螺栓一般用中碳合金钢经精加工调质处理制成。为使连杆轴瓦与大头贴合良好,防止大头剖分面在受力时产生缝隙,连杆螺栓必须具有一定的预紧力。所以各生产厂对螺栓的扭紧力矩都做了详细的规定。装配时,连杆螺栓应按一定次序、对称均匀、分2~3次逐步拧紧,达到规定的扭紧力矩。连杆螺栓紧固后,为防止其松脱,一般采用开口销、铁丝、锁紧片等锁紧。当螺纹精确加工且合理拧紧时,不加任何锁紧装置,连杆螺栓也不会松动,所以在现代柴油机中,连杆螺栓大多没有特别的锁紧装置。

      由于大头孔的精度要求很高,因此必须在剖分后再组合在一起进行孔的加工。孔加工后必须通过定位装置将大头盖与连杆大头之间的相对位置加以固定, 连杆根据制造方式有两种配对方法,分为切割和断裂方式,如图1所示。为了防止装配时错位,应在大头与大头盖的一侧打上配对记号。

      连杆大头的剖分形式有平切口和斜切口两种。剖分面垂直于连杆杆身中心线的称为平切口[如图2(a)所示]。剖分面与杆身中心线倾斜成一定角度(30°~60°,通常成45°)的称为斜切口[如图2(b)所示]。

 

柴油机涨断式连杆配对方式.png

图1  柴油机连杆配对方式

柴油机连杆结构组成示意图.png

图2  柴油机连杆结构组成示意图

 

二、V形连杆形式

 

      V型柴油机左右两侧相对应的两个气缸的连杆,通常都装在同一个曲柄销上。按照两个连杆连接方式的不同,可分为并列、主副、叉形三种形式,如图3所示。

1、并列连杆

      相对应的左右两缸的连杆,一前一后地装在同一曲柄销上,如图4所示。由于连杆的结构形式相同,因此可以通用,而且两侧气缸的活塞连杆组的运动规律相同。其缺点是两侧气缸的中心线沿曲轴轴向要错开一段距离,因而曲轴的长度增加,使曲轴刚度降低。

2、主副连杆

      主副连杆又称关节式连杆,结构如图5所示。一列气缸的连杆装在连杆轴颈上,称为主连杆;另一列气缸的连杆,通过一圆柱销与主连杆的耳销孔相连接,称为副连杆。左右两列对应气缸的主副连杆及其中心线位于同一平面内。这种形式的优点是曲轴的长度不需加长,使曲轴刚度加强。缺点是连杆不能互换。副连杆对主连杆产生附加弯矩,以及左右两列气缸的活塞连杆组运动规律不同。

3、叉片式连杆

      左右两列气缸相对应的两个连杆中,一个连杆的大头做成叉形,另一个连杆的大头插在叉形连杆的开挡内(如图6所示),称为叉片式连杆。

      叉形连杆杆身的工字断面的长轴位于垂直于摆动平面的平面内。其翼板伸到大头的部分就成为叉形,这使片式连杆摆动时,在叉形连杆杆身上开槽的高度可以减小,因而强度有所提高。叉形连杆的优点是两列气缸中活塞连杆组的运动规律相同,曲轴的长度不需加长。缺点是叉形连杆大头结构和制造工艺比较复杂,大头的刚度也不够高。

      在缸径较大,缸数较多的V型柴油机上,多采用主副连杆和叉片式连杆,而一般V型柴油机则多采用并列式连杆。

 

柴油机V型连杆形式类型.png

图3  柴油机V型连杆形式类型

柴油机并列连杆结构图.png

图4  柴油机并列连杆结构图

柴油机V形主副连杆结构图.png

图5  柴油机V形主副连杆结构图

柴油机叉片式连杆结构图.png

图6  柴油机叉片式连杆结构图

 

 

三、连杆轴承材料和结构

 

      柴油机中的轴承以滑动轴承(又称轴瓦)为多,其中受力较大且具有重要作用的是连杆轴承和曲轴主轴承,所在位置如图7所示。它们的工作情况对柴油机的可靠性、使用寿命等有很大影响。它们的工作情况和材料要求大致相同,因此在此一并介绍。

      轴瓦是用厚1~3mm的钢带作瓦背,其上浇有厚0.3~1.0mm的减摩合金(白合金、铜铅合金或铝基合金)的薄壁零件。连杆轴承在工作时受到气体压力和活塞连杆组往复惯性力的冲击作用,而且轴承工作表面和轴之间有很高的相对滑动速度,由于高负荷、高速度的作用,所以轴承很容易发热和磨损。这就要求减摩合金的机械强度要高,耐腐蚀、耐热性和减摩性要好。由于柴油机的轴承负荷大,所以柴油机通常采用铜铅合金或铝基合金轴瓦。它们的抗疲劳强度高,承载能力大,耐磨性也好,但其减摩性较差。为了改善减摩合金的表面性能,通常在减摩合金上再镀一层极薄的合金(多为铅锡合金),构成“钢背-减摩合金-表层”的三层金属轴瓦。我国在中小型柴油机上广泛采用了铝基合金轴瓦,

      其疲劳强度高,减摩性也不差,耐腐蚀性好,制造成本低。为了使轴瓦在工作中不致转动或轴向移动,在轴瓦上冲出高出背面的定位凸键,在轴瓦装入大头孔中时,两个凸键应分别嵌入连杆杆身和连杆盖的相应凹槽中。有些轴瓦在内表面有浅槽,用以储油以利润滑。但实践证明,开油槽的轴瓦承载能力显著降低,因此受力大的轴瓦,如主轴承的下轴瓦,最好不开槽。

      轴瓦的内外表面都经过精密加工,因此,不允许以任何不适当的手工方式加工(如锉连杆盖、焊补合金等)。装配时,连杆轴瓦与曲柄销间应有适当的油膜间隙,并注意轴承匹配正确的连杆型式(如图8所示),匹配错误会造成柴油机严重损坏。安装轴瓦时,必须保持干净,如有任何杂物落入,将会破坏其紧密性,引起轴瓦变形、过热甚至烧坏合金。

 

活塞连杆组结构图.png

图7  柴油机连杆轴承位置图

连杆轴承匹配示意图.png

图8  连杆轴承匹配示意图

 

总结:

      为保证连杆结构轻巧,且有足够的刚度和强度,一般常用优质中碳钢(如45钢)模锻或滚压成形,并经调质处理。中小功率柴油机连杆有采用球墨铸铁制造的,其效果良好,且成本较低。强化程度高的柴油机采用高级合金钢(如40Cr、40MnB、42CrMo等)滚压制造而成。合金钢的特点是抗疲劳强度高,但对应力集中比较敏感,因此采用合金钢制造连杆的时候,对其外部形状、过度圆角和表面粗糙度等都有严格要求。近年来,硼钢、可锻铸铁及稀土镁球墨铸铁已广泛用于制造柴油机连杆,其抗疲劳强度接近于中碳钢,并且其切削性能很好,对应力集中不敏感,制造成本低。


----------------
以上信息来源于互联网行业新闻,特此声明!
若有违反相关法律或者侵犯版权,请通知我们!
温馨提示:未经我方许可,请勿随意转载信息!
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料,请电话联系销售宣传部门或访问我们官网:https://www.11fdj.com
  • 中国区授权服务商

  • 康明斯动力设备(深圳)有限公司

  • 地址:深圳市龙岗区坪地街道龙岗大道4129号

  • +86-755-84065367 84214948

  • 13600443583    

  • 网址:https://www.11fdj.com

  • 企业二维码

  • 名片二维码

分享到:
深圳市市场监督管理局企业主体身份公示