
一、曲轴
曲轴是发动机中的核心部件,它将活塞连杆组产生的气体压力转换为旋转力矩,并对外输出动力。此外,曲轴还负责驱动发动机的配气机构和其他辅助装置,如发电机、风扇、水泵和动力转向泵等。
曲轴飞轮组包括以下部分:
1. 皮带轮
2. 曲轴正时齿形带轮
3. 曲轴链轮
4. 曲轴
5. 曲轴主轴承(上)
6. 飞轮
7. 转速传感器信号发生器
8. 止推垫
9. 曲轴主轴承(下)
10. 曲轴主轴承盖
曲轴在工作时承受气体压力、往复惯性力和离心力的周期性变化,以及高速运转下的扭矩和弯矩,容易发生弯曲和扭转变形。因此,曲轴需要具备足够的强度、刚度、耐磨性和平衡性。通常,曲轴由中碳合金钢锻造而成,轴颈表面经过高频淬火或氮化处理。例如,上海桑塔纳发动机曲轴采用优质中碳钢模锻而成,而奥迪JW型和玉柴YC6105QC型发动机则使用了高强度稀土球墨铸铁铸造而成。
二、曲轴的结构
曲轴由前端、主轴颈、曲柄、平衡重、连杆轴颈和后端组成。一个连杆轴颈和其左右主轴颈构成一个曲拐。曲轴的曲拐数取决于汽缸数目和排列方式。单缸发动机的曲轴只有一个曲拐;直列发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数;V型发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数的一半。曲轴前端轴上安装有皮带轮、正时齿轮等,用于驱动水泵、配气机构等。主轴颈安装在汽缸体主轴承座内,用于支撑曲轴。连杆轴颈用于安装连杆,曲柄连接主轴颈与连杆轴颈,平衡块用于平衡曲轴旋转时的离心力。后端设有连接凸缘,通过螺栓将飞轮连接到曲轴上。为润滑连杆轴颈,从主轴颈向连杆轴颈钻有润滑油道。整体式曲轴结构简单、质量轻、工作可靠,通常采用滑动轴承,在中、小型发动机中广泛使用。
三、曲拐的布置原则
曲轴的形状和各曲拐的相对位置主要取决于汽缸数、汽缸排列形式和各缸的工作顺序。在安排发动机工作顺序时,应尽量遵循以下规则:连续作功的两缸应尽可能相距远,以减轻主轴承的负荷,避免进气过程中相连两气门同时开启,出现“抢气”现象,影响发动机的充气效率。各汽缸的作功间隔角应相等,以利于发动机运转平稳。对于汽缸数为i的四冲程发动机,作功间隔角为720°/i。即曲轴每转720°/i就应有一个缸作功,以保证发动机运转平稳。对于V型发动机,左右两列汽缸应交替作功。
四、多缸发动机曲拐布置形式与工作顺序
1. 直列四冲程发动机曲轴曲拐的布置:直列四缸四冲程发动机作功间隔角为720°/4=180°,四个曲拐布置在同一个平面内,发动机工作顺序(或点火顺序)为1-3-4-2或1-2-4-3两种,其工作循环如图所示。
2. V型排列八缸发动机曲拐的布置:V型排列八缸发动机的曲拐布置如图所示。
止推装置常用的有单面制有减磨合金层的半圆形的止推垫、带有翻边的曲轴主轴承和圆形的止推环三种形式。例如,一种在曲轴中部利用止推垫限位的止推装置,止推垫是一个外侧有减摩合金层的半环状钢片,装在机体或主轴承盖的槽内,为防止止推垫的转动,止推垫上有凸起卡在槽内。在使用这种止推垫时,应注意有减磨合金的一面应朝向曲轴。曲轴的轴向定位如图所示,为一种带有翻边的曲轴主轴承。这种轴承不但在与曲轴接触的圆柱面上涂有减磨合金,在朝向曲轴的翻边上也有减磨层。将该轴承放在曲轴的某一主轴承孔内,依靠翻边限制曲轴的轴向位移。带有翻边的曲轴主轴承当止推装置放在曲轴第一主轴颈(曲轴自由端)上时,可采用两个带有减磨合金层的止推环的形式。因为它可从曲轴端部直接套入主轴颈上。为防止止推环转动,止推环上有止转销孔与主轴承盖上的止转销相配合。安装止推环时,钢背应面向机体与轴承盖。