CN111637145A - 减重铸铁曲轴及铸造方法 - Google Patents

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李伟柱
沈捷
林铁坚
黄永仲
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Abstract

本发明公开了一种减重铸铁曲轴，涉及发动机，主要解决的是现有曲轴重量大、影响可靠性的技术问题，本发明包括曲轴本体，所述曲轴本体的连杆轴颈内设有贯穿其两端的第一减重腔，所述曲轴本体的主轴颈的端部设有第二减重腔，相邻两个所述连杆轴颈之间的主轴颈内设有第一加强肋，所述第一加强肋将同一主轴颈两端的第二减重腔隔开。本发明还公开了一种减重铸铁曲轴的铸造方法。本发明通过在连杆轴颈内设置第一减重腔，在主轴颈内设置第二减重腔和第一加强肋，减小了曲轴实心的厚度，一方面可以改善曲轴的铸造性能，保证可靠性，另一方面可以减少曲轴重量，发动机性能提高，转速提高，摩擦功降低，机油耗降低、排放更好。

Description

减重铸铁曲轴及铸造方法
技术领域
本发明涉及发动机，更具体地说，它涉及一种减重铸铁曲轴及铸造方法。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。
现有的曲轴轴颈为实心，一方面重量增加，增加发动机及汽车重量，间接增加油耗；另一方面曲轴轴颈实心，轴颈的应力分布较集中，反而减低了曲轴的弯曲承载能力，影响性能的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以减少重量、保证可靠性的减重铸铁曲轴。
本发明的目的二是提供一种可以减少重量、保证可靠性的减重铸铁曲轴的铸造方法。
为了实现上述目的一，本发明提供一种减重铸铁曲轴，包括曲轴本体，所述曲轴本体的连杆轴颈内设有贯穿其两端的第一减重腔，所述曲轴本体的主轴颈的端部设有第二减重腔，相邻两个所述连杆轴颈之间的主轴颈内设有第一加强肋，所述第一加强肋将同一主轴颈两端的第二减重腔隔开。
作为进一步地改进，所述第一减重腔包括位于中部的弧形腔、位于两端的直孔，所述弧形腔为中部大、两端小的结构，所述弧形腔最大的直径大于所述直孔的直径，所述弧形腔与直孔的连接处通过圆弧圆滑过渡。
进一步地，所述弧形腔位于所述连杆轴颈的轴心线上，所述直孔向所述连杆轴颈的顶端方向倾斜延伸。
进一步地，所述直孔的直径为所述连杆轴颈直径的0.2～0.6倍，所述弧形腔的最大直径为所述连杆轴颈直径的0.3～0.7倍。
进一步地，所述第二减重腔的直径为所述主轴颈直径的0.2～0.7倍。
进一步地，所述第一加强肋的厚度为所述主轴颈直径的0.1～0.3倍。
进一步地，所述第二减重腔与连杆轴颈的衔接处设有第二加强肋。
进一步地，所述曲轴本体的平衡块上设有减重孔。
为了实现上述目的二，本发明提供一种减重铸铁曲轴的铸造方法，包括：
制作上述第一减重腔的第一砂芯、第二减重腔的第二砂芯，在所述第一砂芯、第二砂芯表面涂上防粘砂涂料；
制作上述曲轴本体的铸型；
将所述第一砂芯、第二砂芯安装到铸型对应的位置；
将所述铸型合箱，并浇注铁水；
开箱得到所述曲轴本体的毛坯，清理掉所述第一砂芯、第二砂芯后得到所述第一减重腔、第二减重腔。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：本发明通过在连杆轴颈内设置第一减重腔，在主轴颈内设置第二减重腔和第一加强肋，减小了曲轴实心的厚度，一方面可以改善曲轴的铸造工艺性能，改善轴颈内的应力分布，保证曲轴的可靠性，另一方面可以减少曲轴重量，与现有的曲轴相比，本发明的曲轴的重量下降18％，成本节约20％，可以实现发动机性能提高、转速提高、摩擦功降低、机油耗降低、排放更好的技术效果。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明中第一减重腔的结构示意图；
图3为本发明中第二减重腔的结构示意图。
其中：1-曲轴本体、2-连杆轴颈、3-第一减重腔、4-主轴颈、5-第二减重腔、6-第一加强肋、7-弧形腔、8-直孔、9-第二加强肋、10-平衡块。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1-3，一种减重铸铁曲轴，材料为铸铁，优选为球铁。所述减重铸铁曲轴包括曲轴本体1，曲轴本体1的连杆轴颈2内设有贯穿其两端的第一减重腔3，曲轴本体1的主轴颈4的端部设有第二减重腔5，相邻两个连杆轴颈2之间的主轴颈4内设有第一加强肋6，第一加强肋6将同一主轴颈4两端的第二减重腔5隔开。
第一减重腔3包括位于中部的弧形腔7、位于两端的直孔8，弧形腔7为中部大、两端小的结构，弧形腔7最大的直径大于直孔8的直径，弧形腔7与直孔8的连接处通过圆弧圆滑过渡，可以减少应力集中。弧形腔7位于连杆轴颈2的轴心线上，直孔8向连杆轴颈2的顶端方向倾斜延伸。直孔8的直径为连杆轴颈2直径的0.2～0.6倍，弧形腔7的最大直径为连杆轴颈2直径的0.3～0.7倍。可以减小连杆轴颈2实心的厚度，从而改善铸造工艺性能。
第二减重腔5的直径为主轴颈4直径的0.2～0.7倍，可以减小主轴颈4实心的厚度，从而改善铸造工艺性能。第一加强肋6的厚度为主轴颈4直径的0.1～0.3倍，可以保证主轴颈4的工作强度。
第二减重腔5与连杆轴颈2的衔接处设有第二加强肋9，可以提高主轴颈4与连杆轴颈2之间的连接强度。
曲轴本体1的平衡块10上设有减重孔，减重孔位于平衡块10的中部，减重孔的大小需要根据曲轴平衡率来调整。
一种减重铸铁曲轴的铸造方法，包括：
通过热芯机制作如上述第一减重腔3的第一砂芯、第二减重腔5的第二砂芯，在第一砂芯、第二砂芯表面涂上防粘砂涂料；
通过造型机制作如上述曲轴本体1的铸型；
将第一砂芯、第二砂芯安装到铸型对应的位置；
将铸型合箱，并浇注铁水；
开箱得到曲轴本体1的毛坯，清理掉第一砂芯、第二砂芯后得到第一减重腔3、第二减重腔5。
本发明通过在连杆轴颈内设置第一减重腔，在主轴颈内设置第二减重腔和第一加强肋，减小了曲轴实心的厚度，一方面可以改善曲轴的铸造工艺性能，改善轴颈内的应力分布，保证曲轴的可靠性，另一方面可以减少曲轴重量，与现有的曲轴相比，本发明的曲轴的重量下降18％，成本节约20％，可以实现发动机性能提高、转速提高、摩擦功降低、机油耗降低、排放更好的技术效果。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.一种减重铸铁曲轴，包括曲轴本体(1)，其特征在于，所述曲轴本体(1)的连杆轴颈(2)内设有贯穿其两端的第一减重腔(3)，所述曲轴本体(1)的主轴颈(4)的端部设有第二减重腔(5)，相邻两个所述连杆轴颈(2)之间的主轴颈(4)内设有第一加强肋(6)，所述第一加强肋(6)将同一主轴颈(4)两端的第二减重腔(5)隔开。
2.根据权利要求1所述的减重铸铁曲轴，其特征在于，所述第一减重腔(3)包括位于中部的弧形腔(7)、位于两端的直孔(8)，所述弧形腔(7)为中部大、两端小的结构，所述弧形腔(7)最大的直径大于所述直孔(8)的直径，所述弧形腔(7)与直孔(8)的连接处通过圆弧圆滑过渡。
3.根据权利要求2所述的减重铸铁曲轴，其特征在于，所述弧形腔(7)位于所述连杆轴颈(2)的轴心线上，所述直孔(8)向所述连杆轴颈(2)的顶端方向倾斜延伸。
4.根据权利要求3所述的减重铸铁曲轴，其特征在于，所述直孔(8)的直径为所述连杆轴颈(2)直径的0.2～0.6倍，所述弧形腔(7)的最大直径为所述连杆轴颈(2)直径的0.3～0.7倍。
5.根据权利要求1所述的减重铸铁曲轴，其特征在于，所述第二减重腔(5)的直径为所述主轴颈(4)直径的0.2～0.7倍。
6.根据权利要求1所述的减重铸铁曲轴，其特征在于，所述第一加强肋(6)的厚度为所述主轴颈(4)直径的0.1～0.3倍。
7.根据权利要求1所述的减重铸铁曲轴，其特征在于，所述第二减重腔(5)与连杆轴颈(2)的衔接处设有第二加强肋(9)。
8.根据权利要求1所述的减重铸铁曲轴，其特征在于，所述曲轴本体(1)的平衡块(10)上设有减重孔。
9.一种减重铸铁曲轴的铸造方法，其特征在于，包括：
制作如权利要求1所述第一减重腔(3)的第一砂芯、第二减重腔(5)的第二砂芯，在所述第一砂芯、第二砂芯表面涂上防粘砂涂料；
制作如权利要求1所述曲轴本体(1)的铸型；
将所述第一砂芯、第二砂芯安装到铸型对应的位置；
将所述铸型合箱，并浇注铁水；
开箱得到所述曲轴本体(1)的毛坯，清理掉所述第一砂芯、第二砂芯后得到所述第一减重腔(3)、第二减重腔(5)。
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