2.2.2曲轴飞轮组在线视频

同学们好

上次课我们学习了

曲柄连杆机构中的活塞连杆组

本次课我们重点学习

曲柄连杆机构的第二个组成部分

曲轴飞轮组

曲轴飞轮组通常包括

曲轴 飞轮 减振器

轴承盖和轴瓦等部件组成

首先我们来看曲轴

曲轴的作用之一是通过连杆

将活塞的往复直线运动

转变成旋转运动

作用之二是输出扭矩

并通过飞轮部件驱动负载工作

作用之三是通过齿轮传动机构

带动配气机构

及其他辅助装置工作

第四个作用是

控制各个气缸的工作顺序

并通过连杆

推动各缸活塞完成进气

压缩和排气过程

在结构上

曲轴由前轴 后轴

以及中间的多个曲拐组成

曲轴前轴为自由端

其上铣有键槽

用来安装曲轴主齿轮

且主齿轮通过齿轮传动机构

驱动配气机构

燃油供给系统

润滑系统等附属机构工作

后轴通过螺钉与飞轮固连

为动力输出端

故又称之为曲轴法兰

曲拐由一个连杆轴颈

和它两端的曲柄

以及前后两个主轴颈共同组成

有的柴油机在每个曲柄

与连杆轴颈相反的方向

装有扇形平衡块

用于提高曲轴的平衡性能

曲拐中

主轴颈用来支撑整个曲轴

并构成曲轴的回转轴线

连杆轴颈和主轴颈通过曲柄相连

并与连杆大头用连杆螺钉连接

其间装有连杆轴瓦

连杆轴颈多做成空心

或加工有润滑油道

与主轴颈油道连通

按照制造过程的不同

曲轴可分为整体式曲轴

和组合式曲轴两种

整体式曲轴是将一根曲轴毛坯

连同所有的曲拐及曲轴

前端后端铸造或锻造成为一体

其优点是具有较高的强度和刚度

结构紧凑

重量轻

主要缺点是加工困难

需要专用锻造设备

组合式曲轴是将主轴颈

连杆轴颈

曲柄全部分开

或部分分开制造

然后再组合成为一体

组合式曲轴采用滚动轴承

具有摩擦力小

启动容易

机械效率高等优点

缺点是由于采用滚动轴承

造价较高

且运行过程会产生噪声

在柴油机的润滑中

曲轴的润滑最重要

润滑不良或润滑中断

都会造成曲轴严重磨损

抱轴和烧瓦

将机油压送入曲轴油道中的

供油方式主要有两种

一种是分路供油

以康明斯柴油机为例

当柴油机工作时

在曲轴主齿轮的驱动下

来自机油泵的压力油

经过冷却和过滤后

进入机体主油道

然后通过机体上加工的油道

分别进入曲轴各档主轴承

在润滑主轴颈同时

再经过曲轴上加工的斜向油道

进入连杆轴颈

一方面润滑连杆轴承

另一方面通过连杆杆身油道

润滑活塞销和连杆小头衬套

另一种是机油从主油道

集中压入曲轴前端或后端

或从前后两端同时压入

然后经曲轴内部贯通的油腔

分别流向主轴颈和连杆轴颈

从而润滑主轴承和连杆轴承

需要指出的是

为了使啮合平稳

柴油机齿轮传动机构中的

传动齿轮均采用斜齿轮

因此

曲轴在工作中

会受到斜齿轮传动所产生的

轴向推力作用

此外

曲轴受热后也会在轴向伸长

所以

曲轴需要进行轴向定位

以限制曲轴轴向窜动

曲轴的轴向定位通常是通过

在曲轴的前部

中部或后部安装止推轴承

或成对安装止推片来实现

为了避免出现互相干涉

轴向定位只能设置一处

一般采用止推轴承

可以设在曲轴前端

后端或中间

接下来我们再来看飞轮

飞轮安装在曲轴的后端

是一个重量很大

且由铸铁制成的大圆盘

飞轮的中间薄周边厚

转动惯量和质量都很大

飞轮外缘上压装有一个齿圈

可由启动电机驱动齿轮啮合

启动柴油机

飞轮壳固定在机体后端

飞轮安装在其内

并通过圆柱销定位

和用螺钉固定在曲轴输出法兰上

飞轮的主要作用是

依靠自身的惯性

通过不断地储存能量和释放能量

减小柴油机的转速波动

从而使柴油机的运转平稳

输出扭矩均匀

在做功冲程

曲轴转速升高

飞轮吸收一部分能量

以抑制曲轴转速的升高

而当飞轮带动曲柄连杆机构

越过止点工作在其他三个冲程时

飞轮将所积蓄的能量又逐渐释放

抑制曲轴转速的降低

此外

飞轮还作为输出法兰与负载连接

通过齿轮啮合完成柴油机启动

飞轮轮盘上通常标记有

刻度或符号

用于柴油机检查和调整

好

通过刚才的分析我们知道

为了使柴油机的动力输出平稳

我们在柴油机的动力输出端

安装了一个大质量飞轮

但是它又给我们带来了

一个新的问题

这个问题是什么呢

我们知道

由连杆传递给曲柄的作用力

可分解为径向力R和切向力T

径向力最终表现为

对曲轴的一种弯曲力矩作用

使曲轴沿其中心线做弯曲振动

但由于曲轴的支承多

跨度小

弯曲刚度较大

弯曲振动对曲轴造成的影响

一般不严重

严重的是切向力作用

柴油机运转时

曲轴的每一个曲拐上

轮流作用着大小和方向

均周期性变化的切向力T

所以每个曲拐回转的瞬时角速度

也是周期性变化的

而装在曲轴上的飞轮

转动惯量很大

飞轮瞬时角速度

基本上可看作是均匀的

这样就产生了曲拐

与飞轮的瞬时角速度不同

有时比飞轮转的快

有时比飞轮转的慢

从而使曲轴产生扭转振动

虽然每一个工作循环

对曲轴的扭转冲击不是很大

但是如果冲击频率

与曲轴自由振动的频率相合

产生共振

就会造成严重的影响

综合上述分析

为了降低扭转振动

对曲轴的破坏性作用

通常从两方面采取措施

一是尽可能提高曲轴的扭转刚度

二是安装能够减弱

扭转振动的特殊装置

这个装置叫做扭转减振器

减振器通常安装在自由端

这是由于自由端的扭转振幅最大

它的工作原理是利用阻尼作用

迫使曲轴扭转振动的振幅减小

并限制在允许的范围内

常用的扭转减振器有

硅油减振器

橡胶减振器等

好 本节课内容到此结束

谢谢大家