CN201137666Y - 内燃机旋转惯性力的外平衡结构 - Google Patents

Abstract

一种内燃机旋转惯性力的平衡结构。当曲轴箱内部空间较小的情况下，曲轴箱内的内平衡块所产生的离心力不足以抵消不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力时，在曲轴箱外部、曲轴支撑轴承之外的一端或两端安装外平衡块，外平衡块安装在曲轴上，其质心位置与不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置，外平衡块所产生的离心力方向与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力方向相反，其大小可根据需要进行调整，一般是使外平衡块及内平衡块所产生的离心力合力与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力大小相等。外平衡块可以配合曲轴箱内的内平衡块同时使用，也可以单独使用外平衡块。外平衡块可与飞轮或安装在曲轴上的其它零件(如齿轮、扭振减振器等)合并。

Description

内燃机旋转惯性力的外平衡结构

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机平衡结构，具体涉及内燃机旋转惯性力的外平衡结构。

背景技术

往复式内燃机由于工作过程的周期性和机件运动的周期性，运转中所产生的旋转惯性力和往复惯性力等都是周期性变化的。这些力如果在机内不能互相抵消，传给支承的力也会不断变化，并使之产生振动。这些就是往复式内燃机不平衡及产生振动的主要原因。

由于内燃机不平衡引起的振动必然会传递出去。对于进行固定作业的内燃机来说会缩短地基和厂房的寿命，对于车辆来说，会降低其平顺性和舒适性，使乘员容易疲劳，影响行车安全。此外，振动有可能引起联接机件的接头松动或过载，造成机件损坏，降低其可靠性和耐久性。同时，振动还会引起噪音，既消耗能量，又污染环境。

旋转惯性力就是不平衡旋转质量在旋转时所产生的离心力，内燃机的不平衡旋转质量包括曲柄销、曲柄板、连杆大头等。在某些情况下，往复惯性力合成后的方向正好与旋转惯性力方向相同，也可当做旋转惯性力来处理。为平衡这些不平衡质量所产生的旋转惯性力，必须在曲轴上加上平衡块，平衡块的质心位置与不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置。在内燃机中现在都采用在曲轴箱内的曲轴曲柄板上加平衡块，平衡块所产生的离心力与前述旋转惯性力大小相等、方向相反，这样，就将不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力抵消了，不传递出去，也降低了曲轴支撑轴承及机体的负荷。

现代内燃机越来越追求轻小化，曲轴箱内的空间也越来越小，以至于在某些情况下，无法在曲轴箱内的曲轴曲柄板上加足够大的平衡块，平衡块所产生的离心力无法平衡不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力。或者，虽然有空间能够加足够大的平衡块，平衡块所产生的离心力可以平衡不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力，但由于曲轴箱内的空间有限，平衡块的质心半径r较小，而离心力的大小等于质量m、质心半径r与角速度ω的平方的乘积(mrω²)，要平衡同样大小的旋转惯性力，平衡块质心半径越小，所需的平衡块质量则较大，最终造成整机质量较大。

发明内容

本实用新型的目的就是解决在曲轴箱空间较小的情况下，在曲轴箱内部无法平衡旋转惯性力的问题以及平衡块质量较大引起整机质量较大的问题，所提出的一种内燃机旋转惯性力的外平衡结构。

本实用新型所采用的方法是：内燃机旋转惯性力的外平衡结构，在内燃机曲轴箱外部、曲轴支撑轴承之外的曲轴上安装外平衡块，外平衡块的质心位置与曲轴箱内的不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置，使外平衡块所产生的离心力方向与曲轴箱内的不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力方向相反。

上述结构由于在曲轴箱外部、曲轴支撑轴承之外的一端或两端安装外平衡块，外平衡块安装在曲轴上，其质心位置与不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置，这样，外平衡块所产生的离心力方向与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力方向相反；其大小可根据需要进行调整，一般是与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力大小相等。当转速不高或平衡量不大时，可只在一端加外平衡块。这时，可将外平衡块与飞轮或安装在曲轴上的其它零件，如齿轮、扭振减振器等合并，即在飞轮或安装在曲轴上的其它零件的某一位置上增加质量或在相反位置去除相应的质量，使飞轮或安装在曲轴上的其它零件的质心偏离旋转中心而成为一个外平衡块。当转速较高及平衡量较大时，则需要在曲轴的两端安装外平衡块，使外平衡块、内平衡块、不平衡旋转质量等所产生的离心力合力及合力矩为零，或近似为零，形成动平衡，同样的，飞轮端的外平衡块可与飞轮合并；另一端的外平衡块也可与安装在曲轴上的其它零件，如齿轮、扭振减振器等合并。

与现有技术相比，由于本实用新型曲轴箱外部空间较曲轴箱内部空间要大得多，所加的外平衡块的质心半径可以比较大，根据离心力计算公式F＝mrω²，只需较小的外平衡块便可产生较大的离心力。从而达到降低整机质量的目的。在某些情况下，甚至可以去除曲轴箱内部的内平衡块，只用外平衡块，简化曲轴结构，降低曲轴制造成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本实用新型的基本结构示意图。

图2是去除内平衡块只用外平衡块的结构示意图。

图3是在飞轮上附加平衡块的示意图。

图4是在飞轮及扭振减振器上去重的结构示意图。

图中：1.曲轴箱，2.曲轴支撑轴承，3.连接键，4.曲轴，5.内平衡块，6.外平衡块，7.曲轴曲柄板，8.曲轴曲柄销，9.连杆，10活塞，11.活塞销，12.活塞环，13.气缸套，14.飞轮，15.扭振减振器。

具体实施方式

图1中，内燃机旋转惯性力的外平衡结构，曲轴4通过二个曲轴支撑轴承2安装在曲轴箱1中，内平衡块5安装在曲轴4的曲柄板7上，外平衡块6通过连接键3安装在曲轴4上，连杆9的大头装在曲轴4的曲柄销8上，小头装在活塞销11上，活塞销11装在活塞10上，活塞10装在气缸套13中，三片活塞环12装在活塞10上。外平衡块6必须通过连接键3或其它方式保证其质心位置与不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置，使平衡块所产生的离心力方向与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力方向相反；其大小可通过计算，使外平衡块6所产生的离心力与内平衡块5产生的离心力的合力达到所需要的数值，一般是与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力相等。在转速较高及其它平衡要求较高的情况下，还应达到动平衡，即不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力、内平衡块5所产生的离心力及外平衡块6所产生的离心力的合力及合力矩都为零。

图2中，为了简化曲轴4的结构，降低曲轴制造成本，去除了内平衡块5，只用外平衡块6。此时，只需将外平衡块6加大，使其产生的离心力与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力大小相等方向相反即可。

图3中，将一端的外平衡块与飞轮14合并，可以将外平衡块附加在飞轮14上，也可以直接将外平衡块与飞轮制成一体，使飞轮的质心偏离旋转中心，从而成为一个平衡块。此时，飞轮14及外平衡块6必须通过连接键3或其它方式与曲轴4连接，以保证飞轮14及外平衡块6的质心位置与不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置，使平衡块所产生的离心力方向与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力方向相反。

图4中，更进一步简化了结构，直接在飞轮14及扭振减振器15的相反方向去除相应的平衡块质量，使飞轮14及扭振减振器15的质心偏离旋转中心，从而成为一个平衡块；同时，去除内平衡块5，降低成本和重量。同样，此时飞轮14及扭振减振器15必须通过连接键3或其它方式与曲轴4连接，以保证飞轮14及扭振减振器15的质心位置与不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置使平衡块所产生的离心力方向与不平衡旋转质量所产生的旋转惯性力方向相反。

Claims (1)

1、内燃机旋转惯性力的外平衡结构，其特征是：在内燃机曲轴箱外部、曲轴支撑轴承之外的曲轴上安装外平衡块，外平衡块的质心位置与曲轴箱内的不平衡旋转质量的质心位置处于旋转轴线的相反位置。

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