CN101782128A - 直列式四缸柴油机平衡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直列式四缸发动机平衡机构,包括平衡机构壳体及其内部通过平衡机构滑动轴承安装的两个平衡轴,两个平衡轴均设有平衡块,平衡轴上分别安装有相互啮合的平衡轴齿轮,所述两平衡块均匀布置于两平衡轴上,两平衡块的质径积不相等,质径积大的平衡块直径等于平衡轴齿轮齿根圆直径,所述平衡轴齿轮的轴向两端面设有凹槽,凹槽内设有平衡块重心调节装置。机油泵安装在平衡机构壳体的法兰面上可以移动。本发明结构合理,机构本身振动小、噪音低,维修、维护方便,使用寿命长,能实现对发动机二级往复惯性力100%平衡和19.51%抵消惯性倾覆力矩,经测试,振动烈度等级达到B级水平,工作噪声降低5.0dB(A)。

Description

直列式四缸柴油机平衡机构
 
技术领域
本发明涉及一种柴油机平衡机构,尤其是一种直列式四缸柴油机平衡机构。
背景技术
发动机应具有低噪声及良好的机动性、行驶的平顺性、乘坐的舒适性,而柴油发动机,由于往复惯性力和其引起的倾覆力矩的存在,会引起发动机的振动。发动机的振动和噪声直接影响整车的舒适性和发动机的结构强度,振动过大将降低相关零件的使用寿命和性能。直列式四缸发动机通过在曲轴上合理的布置平衡块可以达到内部平衡,通过内部平衡,二级往复惯性力和倾覆力矩不能平衡,必须加装平衡机构才能达到外部平衡。
直列式四缸发动机一般加装双轴反向转动平衡机构,平衡轴2倍转速于曲轴转速,垂直方向上产生和二级往复惯性力大小相等方向相反的离心惯性力,可消除二级惯性力产生的引起的上下振动,但倾覆力矩引起的左右振动不能消除。平衡机构通过曲轴上齿轮、中间齿轮与其啮合,它们的位置固定后,齿轮之间的周向齿侧间隙很难保证,容易引起平衡轴的共振传动。平衡机构滑动轴承高速重载,为旋转动载荷,平衡轴受离心惯性力载荷变形导致轴颈倾斜,滑动轴承容易发生偏磨,使用寿命短。
中国专利ZL03228359.8公开了一种水冷四缸柴油机平衡机构,其结构为:在曲柄的第八曲柄臂上设有大齿圈。平衡箱内设有一对旋转方向相反、且设有齿轮和平衡块的平衡轴,所述第一平衡轴上设有与所述大齿圈相啮合的第一齿轮及与所述第二平衡轴上所设齿轮相啮合的第二齿轮;所述大齿圈上还设有补偿所述第八曲柄臂上减少的平衡质量的平衡块。
中国专利ZL99221438.6公开了一种二缸柴油机平衡机构,其公开了一下技术特征:曲轴齿轮依次与中间齿轮、凸轮轴齿轮以及平衡轴上设置的平衡轴齿轮相啮合,平衡轴的两端分别安装有前后平衡块,前后平衡块分别沿径向定位于轴向水平面的上方或下方,前后平衡块均为扇形圆柱面状,皮带轮上定位有扇形圆盘状平衡盘,飞轮内侧面轴向开有一平衡孔。
前述两种结构的平衡机构平衡轴上平衡块质量相等,仅能平衡直列式四缸柴油机的二级往复惯性力,对柴油机倾覆力矩引起的左右振动无能为力;平衡块一般分布在平衡轴两端,平衡轴危险截面所受应力较大,容易出现疲劳损伤。平衡机构长时间的使用平衡块容易出现磨损,不能有效的消除柴油机惯性力引起的振动,需要添加能够调节平衡块重心的装置,定期的调整平衡块重心;传动齿轮、中间齿轮和平衡轴齿轮在啮合过程中由于磨损和振动,它们之间的啮合间隙变大,有可能引起齿轮啮合共振,造成齿轮的疲劳损伤,也有必要定期对齿轮齿侧啮合间隙进行调整。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足,提供一种能平衡二级惯性力和部分平衡倾覆力矩;能方便调节齿侧间隙,始终保持最佳的齿侧间隙;滑动轴承能自动调心,对轴颈倾斜有强的适应能力;方便对平衡机构的位置和偏心质量重心能进行微调的直列式四缸柴油机平衡机构。
为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种直列式四缸柴油机平衡机构,包括平衡机构壳体及其内部通过平衡机构滑动轴承安装的两个平衡轴,两个平衡轴均设有平衡块,平衡轴上分别安装有相互啮合的平衡轴齿轮,所述两平衡块均匀布置于两平衡轴上,两平衡块的质径积不相等,质径积大的平衡块直径等于平衡轴齿轮齿根圆直径,所述平衡轴齿轮的轴向两端面设有凹槽,凹槽内设有平衡块重心调节装置。
所述平衡机构滑动轴承内表面为回转双曲面,滑动轴承的轴瓦中间开有油槽,且油槽与平衡机构壳体中的润滑油道相连。
所述回转双曲面的公式表达为:
Figure 2010101240201100002DEST_PATH_IMAGE002
;其中,
Figure 2010101240201100002DEST_PATH_IMAGE004
Figure 2010101240201100002DEST_PATH_IMAGE006
Figure 2010101240201100002DEST_PATH_IMAGE008
为平衡轴轴颈直径。
所述平衡机构壳体上设有安装机油泵的法兰面,法兰面上设有机油泵位置调节装置。
所述机油泵位置调节装置包括设置于法兰面上的十字型或L型螺栓孔及固定机油泵和法兰的螺栓,螺栓穿过螺栓孔;通过有目的调整机油泵位置来调节周向齿侧间隙。
所述平衡块重心调节装置包括平衡轴齿轮上的长方形型孔和调节螺栓,调节螺栓位于长方形型孔内,调节螺栓上安装有配重块;通过上下移动调节螺栓来到达调节平衡块重心的目的。
本发明的平衡块均匀的分布在平衡轴上,平衡轴危险截面所受应力更小,平衡轴不容易出现疲劳损伤。平衡机构工作时,平衡块在垂直方向上的离心惯性力抵消直列式四缸发动机的二级往复惯性力,水平方向上的离心惯性力产生的附加力矩部分抵消发动机的倾覆惯性力矩。平衡轴齿轮轴向两端面开槽,那么偏心平衡轴齿轮参与平衡,齿轮槽内装有平衡块重心调整装置,通过移动其位置改变平衡块重心。
平衡机构壳体上设计有法兰面用来安装机油泵壳体,通过移动机油泵壳体位置来调整最佳的周向齿侧间隙。
本发明结构合理,机构本身振动小、噪音低,维修、维护方便,使用寿命长,能实现对发动机二级往复惯性力100%平衡和19.51%抵消惯性倾覆力矩,装配这种平衡机构的柴油机经过测试,振动烈度等级达到B级水平,工作噪声降低5.0dB(A)。
附图说明
图1为平衡机构的结构示意图
图2为平衡机构的A-A向剖视图
图3为平衡机构传动方式示意图
图4为平衡机构的B-B向剖视图
图中,1、平衡机构壳体,2、第一平衡轴,3、第二平衡轴,4、第一平衡轴平衡块,5、第二平衡轴平衡块,6、平衡轴齿轮,7、平衡块重心调节装置,8、平衡机构滑动轴承,9、润滑油道,10、曲轴齿轮,11、机油泵,12、机油泵齿轮,13、机油泵位置调节装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1-4中,直列式四缸柴油机平衡机构,包括平衡机构壳体1及其内部通过平衡机构滑动轴承8安装的两个平衡轴即第一平衡轴2和第二平衡轴平衡轴3,第一平衡轴2和第二平衡轴平衡轴3上分别均匀设置有第一平衡轴平衡块4和第二平衡轴平衡块5,两个平衡块重心方向垂直向下;第一平衡轴2和第二平衡轴平衡轴3上分别安装有相互啮合的平衡轴齿轮6。
所述两平衡块的质径积不相等,质径积大的平衡块直径等于平衡轴齿轮齿根圆直径。
在平衡轴齿轮6的轴向两端面设有凹槽,凹槽内安装平衡块重心调节装置7,用来调整由于加工、安装误差引起的平衡块重心偏移。
平衡块重心调节装置7包括平衡轴齿轮上的长方形型孔和调节螺栓,调节螺栓位于长方形型孔内,调节螺栓上安装有配重块;通过上下移动调节螺栓来到达调节平衡块重心的目的。
平衡机构滑动轴承8安装在平衡机构壳体1内,平衡机构滑动轴承8的轴瓦中间开有油槽,油槽连通平衡机构壳体中的润滑油道9,通过机油泵11压力供油对平衡机构滑动轴承8进行强制润滑。平衡机构滑动轴承8内表面设计成回转双曲面。
回转双曲面的公式表达为:
Figure 115185DEST_PATH_IMAGE002
;其中,
Figure 845375DEST_PATH_IMAGE004
Figure 687429DEST_PATH_IMAGE006
Figure 82638DEST_PATH_IMAGE008
为平衡轴轴颈直径。采用上述形式的回转双曲面可以增强由于平衡机构加工误差和平衡轴受载变形导致轴颈倾斜的适应能力。
平衡机构壳体1上设有安装机油泵的法兰面,机油泵11通过法兰面安装在平衡机构壳体1上,法兰面上设有机油泵位置调节装置13。
机油泵位置调节装置13包括设置于法兰面上的十字型或L型螺栓孔及固定机油泵和法兰的螺栓,螺栓穿过螺栓孔;通过移动机油泵壳体的位置调整最佳的周向齿侧间隙。
使用时,在曲轴齿轮10的驱动下,机油泵齿轮12作为中间齿轮,第一平衡轴2和第二平衡轴平衡轴3以2倍于曲轴齿轮10转速反向旋转,这样平衡轴偏心质量垂直方向产生的离心惯性力与发动机产生的二级往复惯性力大小相等方向相反,平衡轴偏心质量水平方向上产生的对曲轴中心产生的附加力矩与发动机产生的惯性倾覆力矩大小不等方向相反,所以可以完全抵消二级往复惯性力引起的上下振动和部分抵消惯性倾覆力矩引起的左右振动。
 
 
 
 
 
 
 

Claims (6)

1.一种直列式四缸柴油机平衡机构,包括平衡机构壳体及其内部通过平衡机构滑动轴承安装的两个平衡轴,两个平衡轴均设有平衡块,平衡轴上分别安装有相互啮合的平衡轴齿轮,其特征在于:所述两平衡块均匀布置于两平衡轴上,两平衡块的质径积不相等,质径积大的平衡块直径等于平衡轴齿轮齿根圆直径,所述平衡轴齿轮的轴向两端面设有凹槽,凹槽内设有平衡块重心调节装置。
2.根据权利要求1所述的直列式四缸柴油机平衡机构,其特征在于:所述平衡机构滑动轴承内表面为回转双曲面,滑动轴承的轴瓦中间开有油槽,且油槽与平衡机构壳体中的润滑油道相连。
3.根据权利要求2所述的直列式四缸柴油机平衡机构,其特征在于:所述回转双曲面的公式表达为:
Figure 2010101240201100001DEST_PATH_IMAGE002
;其中,
Figure 2010101240201100001DEST_PATH_IMAGE004
Figure 2010101240201100001DEST_PATH_IMAGE006
Figure 2010101240201100001DEST_PATH_IMAGE008
为平衡轴轴颈直径。
4.根据权利要求1所述的直列式四缸柴油机平衡机构,其特征在于:所述平衡机构壳体上设有安装机油泵的法兰面,法兰面上设有机油泵位置调节装置。
5.根据权利要求4所述的直列式四缸柴油机平衡机构,其特征在于:所述机油泵位置调节装置包括设置于法兰面上的十字型或L型螺栓孔及固定机油泵和法兰的螺栓,螺栓穿过螺栓孔。
6.根据权利要求1所述的直列式四缸柴油机平衡机构,其特征在于:所述平衡块重心调节装置包括平衡轴齿轮上的长方形型孔和调节螺栓,螺栓位于长方形型孔内,螺栓上安装有配重块。
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