CN104791367B - 16缸v型发动机曲轴及其动平衡检校方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种16缸V型发动机曲轴及其动平衡检校方法，该曲轴具有八个连杆轴颈且垂直于主轴颈轴线平面坐标系中、在连杆轴颈轴线与主轴颈轴线的偏心矩圆周上呈单向均匀分布且相互夹角为45°；在曲轴两端外侧的三个曲柄上各设置有一块平衡块，平衡块Ⅰ和平衡块Ⅱ分别设置连杆轴颈Ⅰ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅰ，平衡块Ⅲ设置在连杆轴颈Ⅱ的右侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅱ，平衡块Ⅳ设置在连杆轴颈Ⅶ的左侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅶ，平衡块Ⅴ和平衡块Ⅵ分别设置连杆轴颈Ⅷ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅷ。本发明的有益技术效果是能够制作出满足了16缸V型发动机运行要求的曲轴，动平衡稳定达到72g.cm的要求并能够稳定生产。

Description

16缸V型发动机曲轴及其动平衡检校方法

技术领域

本发明涉及到V型发动机曲轴动平衡技术，特别涉及到一种16缸V型发动机曲轴及其动平衡检校方法。

背景技术

内燃发动机曲轴是将往复运动转化为旋转运动并输出扭矩的重要关键零件。曲轴有两个重要部位：主轴颈和连杆轴颈，并且，主轴颈和连杆颈的轴线之间设置有偏心距。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与气缸活塞连接。在气缸中燃油燃烧的驱动下，设置在气缸中的活塞做往复运动，活塞通过连杆推动曲轴，由于不同连杆的连杆颈在曲轴主轴颈圆周上成角度分布，由此，将活塞的往复运动转换为旋转运动。在发动机运行过程中，曲轴将以每分钟上千转速度旋转(通常为1500～1800r/min)，同时，还要承受各个活塞的往复运动冲击，因此，曲轴的动平衡十分重要。为保证曲轴的动平衡满足运行要求，通常在曲柄处设置平衡块，其作用是平衡连杆大头、连杆轴颈等机件运转时所产生的离心力，以及活塞连杆组作往复运动时所产生的惯性力。对应不同的发动机气缸数，曲轴曲柄和平衡块的数目也会有所不同。现有技术发动机曲轴动平衡结构多采用八平衡块和四平衡块结构，八平衡块结构曲轴多使用于大排量发动机，在满足动平衡要求同时也加重了曲轴的重量和发动机整机的重量；四平衡块结构曲轴具有重量轻的优点，在提倡燃油经济性的汽车工业生产中具有很高的实用性，但其常见于小排量发动机，在大排量发动机中多不常用。另外，发动机曲轴在装配完成后还需要对转动平衡进行检校，以保证动平衡稳定达到设计要求。然而，对于16缸V型发动机曲轴，需要有八个连杆轴颈，采用现有技术发动机曲轴动平衡结构不能满足其动平衡要求，并且，采用现有技术发动机曲轴动平衡检校方法，也不能对其进行检校。显然，现有技术发动机曲轴动平衡结构存在着不能满足16缸V型发动机曲轴动平衡要求，且不能对曲轴动平衡进行检校等问题。

发明内容

为解决现有技术发动机曲轴动平衡结构存在的不能满足16缸V型发动机曲轴动平衡要求，且不能对曲轴动平衡进行检校等问题，本发明提出一种16缸V型发动机曲轴及其动平衡检校方法。本发明16缸V型发动机曲轴，该曲轴具有八个连杆轴颈，所述八个连杆轴颈在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中、在连杆轴颈轴线与主轴颈轴线的偏心矩圆周上呈单向均匀分布且相互夹角为45°；在曲轴两端外侧的三个曲柄上各设置有一块平衡块，其中，平衡块Ⅰ和平衡块Ⅱ分别设置连杆轴颈Ⅰ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅰ，平衡块Ⅲ设置在连杆轴颈Ⅱ的右侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅱ，平衡块Ⅳ设置在连杆轴颈Ⅶ的左侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅶ，平衡块Ⅴ和平衡块Ⅵ分别设置连杆轴颈Ⅷ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅷ，并且，平衡块Ⅰ和平衡块Ⅱ与平衡块Ⅴ和平衡块Ⅵ在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布，平衡块Ⅲ与平衡块Ⅳ在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布；且所述平衡块的形状和重量均相同。

进一步的，本发明16缸V型发动机曲轴的长径比为12～15:1。

进一步的，本发明16缸V型发动机曲轴，所述平衡块的形状为扇形且连接在曲柄上，其扇形中心线与该曲柄所对应的连杆轴颈中心与主轴颈中心的连线在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布。

本发明16缸V型发动机曲轴动平衡检校方法，采用当量平衡环辅助对本发明16缸V型发动机曲轴的动平衡进行检校，所述当量平衡环为环状，检校时当量平衡环套装在连杆轴颈上且与连杆轴颈同轴；并且，每个当量平衡环的重量满足下式要求：

W＝Δ×(A+B+C)

式中，A为连杆重量，B为活塞重量，C为活塞销重量，Δ为当量系数，取值为0.7～1；并且，安装在曲轴上的平衡块的扇形展开角度为180°且重量为当量平衡环重量的0.58～0.62倍。

进一步的，本发明16缸V型发动机曲轴动平衡检校方法，采用当量平衡环辅助对本发明16缸V型发动机曲轴的动平衡进行检校，包括以下步骤：

S1、将安装在曲轴上的平衡块的扇形展开角度设计制作为180°，且重量为当量平衡环重量的0.58～0.62倍；

S2、制作环状当量平衡环，其外形尺寸满足将当量平衡环套装在连杆轴颈上时，当量平衡环与连杆轴颈同轴的要求；并且，每个当量平衡环的重量满足下式要求，且所述平衡块的形状和重量均相同：

W＝Δ×(A+B+C)

式中，A为连杆重量，B为活塞重量，C为活塞销重量，Δ为当量系数，取值为0.7～1；

S3、将曲轴平衡块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ分别对应安装在曲轴两端对应连杆轴颈侧的曲柄上；

S4、将当量平衡环套装在连杆轴颈上且保证当量平衡环与连杆轴颈同轴；

S5、将安装好六块平衡块及套装好八个当量平衡环的曲轴安装在曲轴动平衡机的支承滚轮上且保证支承平稳、牢固和可靠；

S6、启动动平衡机，曲轴以300r/min转动，由两端传感器采集两端曲轴实际角度和实际不平衡量，在相应的曲轴平衡块方向按其分布角度和不平衡量去重；

S7、重复步骤S6，直至达到曲轴动平衡要求；

S8、取下当量平衡环，本发明16缸V型发动机曲轴动平衡检校完成。

本发明16缸V型发动机曲轴及其动平衡检校方法的有益技术效果是能够制作出满足了16缸V型发动机运行要求的曲轴，曲轴的动平衡稳定达到72g.cm的要求，并能够稳定生产。

附图说明

附图1为本发明V型16缸发动机曲轴未安装平衡块和当量平衡环的示意图；

附图2为本发明V型16缸发动机曲轴安装平衡块后的示意图；

附图3为本发明V型16缸发动机曲轴安装平衡块和当量平衡环后的示意图；

附图4为附图3的A向视图。

下面结合附图和具体实施例对本发明V型16缸发动机曲轴及其动平衡检校方法作进一步的说明。

具体实施方式

附图1为本发明V型16缸发动机曲轴未安装平衡块和当量平衡环的示意图，附图2为本发明V型16缸发动机曲轴安装平衡块后的示意图，附图3为本发明V型16缸发动机曲轴安装平衡块和当量平衡环后的示意图，附图4为附图3的A向视图，图中，1为主轴颈，2～9分别为为连杆轴颈Ⅰ～Ⅷ，21～26分别为平衡块Ⅰ～Ⅵ，31～38分别为当量平衡环Ⅰ～Ⅷ。由图可知，本发明16缸V型发动机曲轴，该曲轴具有八个连杆轴颈，所述八个连杆轴颈在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中、在连杆轴颈轴线与主轴颈轴线的偏心矩圆周上呈单向均匀分布且相互夹角为45°；在曲轴两端外侧的三个曲柄上各设置有一块平衡块，其中，平衡块Ⅰ和平衡块Ⅱ分别设置连杆轴颈Ⅰ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅰ，平衡块Ⅲ设置在连杆轴颈Ⅱ的右侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅱ，平衡块Ⅳ设置在连杆轴颈Ⅶ的左侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅶ，平衡块Ⅴ和平衡块Ⅵ分别设置连杆轴颈Ⅷ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅷ，并且，平衡块Ⅰ和平衡块Ⅱ与平衡块Ⅴ和平衡块Ⅵ在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布，平衡块Ⅲ与平衡块Ⅳ在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布；且所述平衡块的形状和重量均相同。为兼顾16缸V型发动机曲轴运行要求，以及小型化和紧凑化的要求，本发明16缸V型发动机曲轴的长径比为12～15:1。为满足16缸V型发动机曲轴运行时的动平衡要求，本发明平衡块的形状为扇形且连接在曲柄上，其扇形中心线与该曲柄所对应的连杆轴颈中心与主轴颈中心的连线在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布。

为充分保证本发明16缸V型发动机曲轴运行时动平衡稳定达到相关技术要求，本发明还提出一种16缸V型发动机曲轴动平衡检校方法，采用当量平衡环辅助对本发明16缸V型发动机曲轴的动平衡进行检校，所述当量平衡环为环状，当量平衡环套装在连杆轴颈上且与连杆轴颈同轴；并且，每个当量平衡环的重量满足下式要求：

W＝Δ×(A+B+C)

式中，A为连杆重量，B为活塞重量，C为活塞销重量，Δ为当量系数，取值为0.7～1；并且，安装在曲轴上的平衡块的扇形展开角度为180°，且重量为当量平衡环重量的0.58～0.62倍。并且，包括以下步骤：

S1、将安装在曲轴上的平衡块的扇形展开角度设计制作为180°，且重量为当量平衡环重量的0.58～0.62倍；

S2、制作环状当量平衡环，其外形尺寸满足将当量平衡环套装在连杆轴颈上时，当量平衡环与连杆轴颈同轴的要求；并且，每个当量平衡环的重量满足下式要求，且所述平衡块的形状和重量均相同：

W＝Δ×(A+B+C)

式中，A为连杆重量，B为活塞重量，C为活塞销重量，Δ为当量系数，取值为0.7～1；

S3、将曲轴平衡块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ分别对应安装在曲轴两端对应连杆轴颈侧的曲柄上；

S4、将当量平衡环套装在连杆轴颈上且保证当量平衡环与连杆轴颈同轴；

S5、将安装好六块平衡块及套装好八个当量平衡环的曲轴安装在曲轴动平衡机的支承滚轮上且保证支承平稳、牢固和可靠；

S6、启动动平衡机，曲轴以300r/min转动，由两端传感器采集两端曲轴实际角度和实际不平衡量，在相应的曲轴平衡块方向按其分布角度和不平衡量去重；

S7、重复步骤S6，直至达到曲轴动平衡要求；

S8、取下当量平衡环，本发明16缸V型发动机曲轴动平衡检校完成。

以缸径为φ128mm、功率为900kW、排量为29.2L和升功率34.45kW/L的V型16缸发动机为例，在采用本发明V型16缸发动机曲轴动平衡结构时，计算出当量平衡环的重量为8928g，平衡块的重量为5228g。按照本发明V型16缸发动机曲轴及相关要求加工好曲轴、平衡块和当量平衡环，在曲轴装配完成后，采用本发明16缸V型发动机曲轴动平衡检校方法对曲轴的动平衡进行检校后，装机测试得到发动机曲轴的动平衡稳定达到72g.cm，满足了相关技术要求，并能够稳定生产。

显然，本发明16缸V型发动机曲轴及其动平衡检校方法的有益技术效果是能够制作出满足了16缸V型发动机运行要求的曲轴，曲轴的动平衡稳定达到72g.cm，并能够稳定生产。

Claims (4)

1.一种16缸V型发动机曲轴，其特征在于，该曲轴具有八个连杆轴颈，所述八个连杆轴颈在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中、在连杆轴颈轴线与主轴颈轴线的偏心矩圆周上呈单向均匀分布且相互夹角为45°；在曲轴两端外侧的三个曲柄上各设置有一块平衡块，其中，平衡块Ⅰ和平衡块Ⅱ分别设置连杆轴颈Ⅰ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅰ，平衡块Ⅲ设置在连杆轴颈Ⅱ的右侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅱ，平衡块Ⅳ设置在连杆轴颈Ⅶ的左侧曲柄上且正对连杆轴颈Ⅶ，平衡块Ⅴ和平衡块Ⅵ分别设置连杆轴颈Ⅷ两侧的曲柄上且正对连杆轴颈Ⅷ，并且，平衡块Ⅰ和平衡块Ⅱ与平衡块Ⅴ和平衡块Ⅵ在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布，平衡块Ⅲ与平衡块Ⅳ在垂直于主轴颈轴线平面坐标系中呈180°分布；且所述平衡块的形状和重量均相同。

2.根据权利要求1所述16缸V型发动机曲轴，其特征在于，所述曲轴长径比为12～15:1。

3.一种16缸V型发动机曲轴动平衡检校方法，其特征在于，采用当量平衡环辅助对权利要求1或2所述16缸V型发动机曲轴的动平衡进行检校，所述当量平衡环为环状，检校时当量平衡环套装在连杆轴颈上且与连杆轴颈同轴；并且，每个当量平衡环的重量满足下式要求：

W＝Δ×(A+B+C)

式中，A为连杆重量，B为活塞重量，C为活塞销重量，Δ为当量系数，取值为0.7～1；并且，安装在曲轴上的平衡块的扇形展开角度为180°且重量为当量平衡环重量的0.58～0.62倍。

4.根据权利要求3所述16缸V型发动机曲轴动平衡检校方法，其特征在于，采用当量平衡环辅助对权利要求1或2所述16缸V型发动机曲轴的动平衡进行检校，包括以下步骤：

S1、将安装在曲轴上的平衡块的扇形展开角度设计制作为180°，且重量为当量平衡环重量的0.58～0.62倍；

S2、制作环状当量平衡环，其外形尺寸满足将当量平衡环套装在连杆轴颈上时，当量平衡环与连杆轴颈同轴的要求；并且，每个当量平衡环的重量满足下式要求，且所述平衡块的形状和重量均相同：

W＝Δ×(A+B+C)

式中，A为连杆重量，B为活塞重量，C为活塞销重量，Δ为当量系数，取值为0.7～1；

S3、将曲轴平衡块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ分别对应安装在曲轴两端对应连杆轴颈侧的曲柄上；

S4、将当量平衡环套装在连杆轴颈上且保证当量平衡环与连杆轴颈同轴；

S5、将安装好六块平衡块及套装好八个当量平衡环的曲轴安装在曲轴动平衡机的支承滚轮上且保证支承平稳、牢固和可靠；

S6、启动动平衡机，曲轴以300r/min转动，由两端传感器采集两端曲轴实际角度和实际不平衡量，在相应的曲轴平衡块方向按其分布角度和不平衡量去重；

S7、重复步骤S6，直至达到曲轴动平衡要求；

S8、取下当量平衡环，本发明16缸V型发动机曲轴动平衡检校完成。