CN215370576U - 一种提高发动机安全性的连杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发动机配件设计技术领域，公开了一种提高大功率、高强度发动机安全性的连杆，设置有通过圆柱销连接的连杆大端下盖和连杆大端上盖；所述连杆大端下盖的外侧一体设置有至少一个连杆大端螺母，所述连杆大端螺母上螺旋安装有连杆大端螺柱；所述连杆大端上盖的下端一体设置有连杆杆身，所述连杆大端上盖的外侧一体设置有至少一个连杆螺母，所述连杆螺母上螺旋安装有连杆螺柱。结构简单、拆装方便、可有效解决大功率高强度发动机连杆存在的接触开度问题的连杆结构，以保证发动机安全、可靠地运行。该发明有效的解决了连杆接触开度问题，提高了连杆的可靠性，为大功率、高强度发动机用连杆设计提供了新思路。

Description

一种提高发动机安全性的连杆

技术领域

本实用新型属于发动机配件设计技术，尤其涉及一种提高大功率、高强度发动机安全性的连杆。

背景技术

连杆既是传力机构，又是运动件，是发动机的主要传动部件之一。其作用是把燃料燃烧产生的热能转换为推动活塞作直线运动的机械能，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并向外输出动力。在发动机工作过程中，连杆承受着交变机械负荷、往复惯性力、旋转离心力及接触摩擦力等的作用。随着发动机技术的不断进步，其强化程度越来越高，缸内爆发压力也越来越高，对连杆的强度、刚度和可靠性也提出了更高的要求。因此，连杆除具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小自身的质量，以减小惯性力的作用。

另外，连杆各接触面间的接触开度是影响其强度的重要因素之一，为保证发动机安全、可靠地运行，其接触开度是不允许存在的。在解决连杆接触开度问题方面，目前还没有研究文献明确指出具体的解决措施，但从国内外学者对连杆接触特性分析取得的成果来看，可以从连杆开度问题的影响因素出发，通过提高连杆结构刚度解决连杆接触开度问题。

某型天然气/柴油双燃料发动机为四冲程V型发动机，缸径/冲程为400mm/520mm，额定转速为600rpm，单缸功率为850kW，最高燃烧压力为23MPa。在设计过程中对连杆进行接触分析时，发现：在惯性负荷作用下，大端上盖与连杆杆身存在接触开度，额定工况时接触开度值为0.010mm，超速工况时接触开度值为0.011mm，不满足设计要求。

从提高连杆结构刚度出发，将杆身底部高度（h1）由96mm增加至111mm，将连杆大端盖高度（h2）由62mm增加至87mm，同时将螺柱间距（d）由296mm至286mm。对优化后的连杆进行接触分析，分析结果表明：局部提高连杆刚度后，可降低接触开度值、缩小接触开度范围，改善接触面的结合紧密性，但不能完全消除接触开度，且存在接触应力不均匀问题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：局部提高连杆刚度后，不能完全消除接触开度，且存在接触应力不均匀问题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种提高大功率、高强度发动机安全性的连杆。

本实用新型是这样实现的，一种提高大功率、高强度发动机安全性的连杆设置有通过圆柱销连接的连杆大端下盖和连杆大端上盖；

所述连杆大端下盖的外侧一体设置有至少一个连杆大端螺母，所述连杆大端螺母上螺旋安装有连杆大端螺柱；

所述连杆大端上盖的下端一体设置有连杆杆身，所述连杆大端上盖的外侧一体设置有至少一个连杆螺母，所述连杆螺母上螺旋安装有连杆螺柱。

进一步，所述连杆大端上盖与连杆杆身间设置有对发动机压缩容积进行调整的弧形垫片。

进一步，所述连杆杆身的截面为“工”字形截面。

进一步，所述连杆杆身的小端采用阶梯形结构。

进一步，所述连杆杆身与连杆大端上盖之间通过定位销固定连接。

进一步，所述连杆大端上盖与所述连杆大端下盖之间通过定位销固定连接。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：

第一、结构简单、拆装方便、可有效解决大功率高强度发动机连杆存在的接触开度问题的连杆结构，以保证发动机安全、可靠地运行。同时，为国内连杆接触开度问题研究，提供理论借鉴及思路参考。

第二、在连杆大端上盖与连杆杆身间增加弧形垫片后，使用CAE对连杆的弯曲、变形、应力、接触、螺栓动态疲劳、高周疲劳（HFC）等方面进行评估分析，评估分析结果均满足要求。该发明有效的解决了连杆接触开度问题，提高了连杆的可靠性，为大功率、高强度发动机用连杆设计提供了新思路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的连杆优化参数图。

图2是本实用新型实施例提供的连杆总体结构图。

图3是本实用新型实施例提供的大端盖截面形状图。

图4是本实用新型实施例提供的杆身截面形状图。

图5是本实用新型实施例提供的连杆小端结构型式图。

图6是本实用新型实施例提供的大端定位方式图；

其中，a为连杆杆身与大端上盖的定位销设置图；b为大端上盖与下盖的定位销设置图。

图7是本实用新型实施例提供的弧形垫片结构示意图；

其中，a为弧形垫片剖视图；b为弧形垫片参数图。

图中：1、连杆大端螺柱；2、连杆大端螺母；3、连杆大端下盖；4、圆柱销；5、连杆大端上盖；6、弧形垫片；7、连杆螺母；8、连杆螺柱；9、连杆杆身；10、定位销。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种提高大功率、高强度发动机安全性的连杆，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

为便于活塞拆卸，降低拆装高度，连杆采用Marine-Head型结构，设置有通过圆柱销4连接的连杆大端下盖3和连杆大端上盖5；所述连杆大端下盖3的外侧一体设置有至少一个连杆大端螺母2，所述连杆大端螺母2上螺旋安装有连杆大端螺柱1；所述连杆大端上盖5的下端一体设置有连杆杆身9，所述连杆大端上盖5的外侧一体设置有至少一个连杆螺母7，所述连杆螺母7上螺旋安装有连杆螺柱8。所述连杆杆身9与连杆大端上盖5之间通过定位销10固定连接。所述连杆大端上盖5与所述连杆大端下盖3之间通过定位销10固定连接。

大端盖截面形状如图3所示，为提高连杆大端盖锻造工艺性，同时减轻连杆重量。

杆身截面形状如图4所示，根据动力学分析结果，要求杆身截面在摆动平面内比其在垂直平面内有更大的抗弯能力。考虑到发动机在功率850kW/cyl.时的高强度机械负荷，经校核计算，杆身选用“工”字形截面。

小端结构型式如图5所示，为提高连杆小端刚度，降低顶部应力，同时增加活塞销座和连杆小头的支承面积，连杆小端采用阶梯形结构。

大端定位方式如图6所示，为提高加工和装配工艺性，连杆杆身9与连杆大端上盖5、连杆大端上盖5与连杆大端下盖3均采用一面两销定位方式。

弧形垫片6的结构如图7所示，为解决接触分析发现的接触开度问题，在连杆大端上盖5与连杆杆身9间增加弧形垫片6，垫片厚度根据发动机压缩比调整范围确定，弧面半径、弧面高度根据接触开度情况确定。

在连杆大端上盖5与连杆杆身9间增加弧型垫片，可有效解决连杆接触开度问题，同时可以根据需要对发动机压缩容积进行调整，即调整压缩比。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种提高发动机安全性的连杆，其特征在于，所述提高发动机安全性的连杆设置有通过圆柱销连接的连杆大端下盖和连杆大端上盖；

所述连杆大端下盖的外侧一体设置有至少一个连杆大端螺母，所述连杆大端螺母上螺旋安装有连杆大端螺柱；

所述连杆大端上盖的下端一体设置有连杆杆身，所述连杆大端上盖的外侧一体设置有至少一个连杆螺母，所述连杆螺母上螺旋安装有连杆螺柱；

所述连杆大端上盖与连杆杆身间设置有对发动机压缩容积进行调整的弧形垫片；

所述连杆杆身的截面为“工”字形截面；

所述连杆杆身的小端采用阶梯形结构；

所述连杆杆身与连杆大端上盖之间通过定位销固定连接；

所述连杆大端上盖与所述连杆大端下盖之间通过定位销固定连接。

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