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曲轴精加工不可忽视的致命细节

曲轴单独平衡时不需要加连杆百大头质量.连杆在加工的时候需要平衡质心.就是分别切削大小头.连杆,活塞都需要按照重量分组装配的(当然 配合公差也要分组).在整个曲柄连杆机构装配好之度后,需要检验一下整体的动平衡,若还是超差的话,需要最后再次切削曲轴平衡块来平衡

这个是完整的工艺,现在有些工艺在控制好零件后,装配后很少出现超差,很多都变成抽检内了

现在活塞的压铸,连杆的锻造等工艺比以前要好,非加工表面的误差越来越小,除了曲轴外,其它毛坯容的在机加工后重量和质心的偏差很小了,所以有不少工厂只剩下曲轴平衡一个平衡工序,装配后基本上都不超差.


曲轴不做动平衡,安全性堪忧


想要提高转速,单纯靠多吸气和多喷油是无法实现的,因为发动机的配气系统才是限制转速上升的根本因素。众所周知,气门是需要用凸轮顶住才能打开的,然后再靠气门弹簧将气门顶回初始位置,从而保证燃烧室紧闭。


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但随着转速升高,气门每次的开合时间也会相应减少,最终给予气门弹簧将气门拉回的时间也会减少。可一旦气门还没归位就被再次顶开,那就会产生所谓的气门浮动。这时发动机的整套配气系统将彻底乱套。所以,如果要想克服高转速发动机所带来的气门浮动问题,就需要在气门弹簧、凸轮轴角度甚至是气门重量上下功夫,才能彻底避免在高转速下因为气门浮动所导致的进排气问题。

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解决了气门问题后,还需要考虑动平衡。由于气缸内大部分零件都处于高速旋转状态,那么随着转速增加,内部零件所产生的离心力也会呈几何倍数增长。这时便会对发动机的动平衡提出非常高的要求。


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通常来说,一台民用发动机的红线转速都在6000-7000rpm之间,所以民用级发动机的动平衡也只需要满足这个转速区间就可以了。哪怕再算上500rpm的冗余量,也仅仅只需要保证发动机在最高7500rpm时不出问题就足够了。但当民用发动机在面对动辄8000转,甚至9000转的转速时,通常动平衡就会出现抖动的问题了,严重的甚至会拉瓦乃至爆缸。


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所以,如果要想大幅度提高发动机的转速,除了气门浮动问题,还要解决发动机各项零件的平衡。其中至关重要的就是曲轴和凸轮轴这两个高速旋转零件的平衡性,所以就得把这些零件各个地方的重量差距精准到零点几克甚至更高的水平。如此一来,就需要更加精准的开模,并配合更高级的制作水平了。


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除了要做好发动机内的动平衡外,随着转速的提升,发动机运转时相关部件所产生的应力也会随之增加,这时就需要更好的钢材来弥补材料强度上的不足。


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在进行高速往复运动时,活塞连杆会因转速的增加而承受更多的力。可当力量达到一定高度后,活塞连杆就有可能会出现断裂。所以对于高转发动机来说,活塞连杆的强度和重量都是需要着重解决的问题。


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不过,哪怕解决了活塞连杆的问题,发动机的曲轴和活塞也将会成为下一个弱点。其中曲轴因为高速旋转且还需要将力量传递给其他活塞,所以相对来说它对于材料强度的要求会明显高于活塞。

而活塞由于会在高速往复运动时与气缸壁进行高频次摩擦,所以也会对活塞环的润滑以及耐热性产生极高的要求。好在解决方法比较简单,只需要更换强度更好的钢材、甚至提高活塞和曲轴的制造方式,例如锻造就可以解决。