发动机曲轴飞轮组的功用和零件组成构造图

摘要：柴油发电机的曲轴飞轮组由皮带轮、扭转减振器、曲轴、轴承和飞轮等机件构成。其中，曲轴是的主要机构，它担负着将活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动，且一般我们所说的发动机速度就是曲轴的转速。曲轴承受着连杆传来的力，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作业。它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用途，使主轴承受弯曲扭转载荷的用途。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、作业均匀、平衡性好。

      主轴飞轮组是发动机的重要组成部分之一，其用途是将活塞连杆组传来的气体功用力转变成曲轴的旋转力矩对外输出，并驱动发动机的配气机构及其他辅助设备 (如发电机、风扇、机油泵、喷油泵等) 工作。主轴飞轮组一般由主轴、飞轮、轴承等构造，如图1所示。主轴飞轮组的功能是将活塞连杆组传来的气体功用力转变成主轴的旋转力矩对外输出，并驱动发动机的配气系统及其他辅助装置作业，以确保发动机的平稳运行和有效运作。

      主轴是将活塞的上下往复直线运动转化为曲柄的旋转运动的装备。当活塞从上止点向下运动时，通过连杆与曲轴相连，曲轴就会产生旋转运动，并将转动力传递到其他部件。

      曲轴还具有平衡系统，可以抵消内燃机因活塞惯性力、连杆重力和偏心力而发生的振动和振动，使发动机运转更加平稳，减轻了噪声和震动的产生发电机组厂家。

      曲轴作为发动机的转动力输出装备，通过与飞轮的配合，将燃油爆发后的高压气体推动活塞，进而转化为机械能，输出到汽车或机器装置的动力装置中。

      飞轮作为与主轴配合的旋转部件，能够将柴油机的旋转动能转化为转动惯量，从而储存能量并平稳地释放该能量。

      飞轮的旋转惯量可以平衡柴油机的转动，保持输出动力的持续、稳定和均匀。在爆炸与爆发之间，飞轮可以使发动机保持稳定的速度，使燃烧出现的动力得以平稳地输出。

      飞轮具有较大的品质和惯性，可以平衡发动机因一次爆发而产生的不平衡震动，从而减小发动机的噪音和震动，提高机器的运转平稳性。

      飞轮是主轴上的附属部件，与主轴紧密配合，如图2所示。可以通过安装在飞轮牵引发电机，把从柴油机输出的机械能转换成电能。

      曲轴是发动机的重要机件之一。它承受着做功冲程由连杆传递来的活塞推力，并将这一推力转变为主轴的扭力，拖动其他机械做功。进气、压缩和排烟冲程就是由主轴带动连杆与活塞完成的。

      主轴的功用是将活塞的往复运动变为旋转运动。它由螺栓固定在缸体的底部。主轴总成包括主轴、轴承、飞轮、谐振阻尼器、正时齿轮，以及前后油封。曲轴受力复杂，特别是多缸机的曲轴更为突出，于是要点它有足够的强度和刚度。主轴一般用中碳钢模锻或用高强度的球墨铸铁铸造。主轴由主轴颈、连杆轴颈、曲臂、前端轴、后端凸缘和平衡重等部分构成，一个连杆轴颈和它两端的曲臂结构曲拐。主轴的结构部分包括如下部分：

      从主轴主轴颈中心线到连杆轴颈中心线）主轴颈：

      主轴与缸体相连接的部位。曲轴颈由多道构成，顺排在一条水平线上。曲轴颈装在主轴承座内，通过曲轴承螺栓把曲轴紧固在缸体上，使曲轴在机油盘内旋转。曲轴承有滑动轴承和滚动轴承两类。滑动轴承上有油孔和主油道相通，以润滑曲轴颈和主轴承。

      曲轴与连杆相连接的部分。连杆轴颈装在连杆大头的轴承内。连杆轴承多采用滑动轴承，选取滑动轴承的连杆轴颈上有油孔，此油孔与主轴油道相通，以润滑连杆轴颈和轴承。为减小发动机运转时的惯性力，有些发动机曲轴的连杆轴颈制成空心的。

      在曲轴上铸造或锻造出的配重，用来保持平衡。每个曲拐都有一个平衡重来平衡运动。根据发动机的不同，平衡重可以是一个重块，也可以是另一个连杆轴颈。平衡重的用途是平衡连杆大头、连杆轴颈、曲臂等出现旋转惯性力（离心力）和活塞连杆组作往复直线运动时所产生的往复惯性力，以减小柴油发电机的震动。

      主轴的前端轴上装有正时齿轮、风扇皮带轮、前油封和挡油圈及起动爪等。有些靠飞轮上的风扇鼓风冷却的机器，前端轴装有飞轮。

      为了限制主轴的轴向移动，在采取滑动曲轴承的主轴前端，还配有轴向定位设备，叫止推垫圈。也有选择主轴瓦“翻边”镀软合金的举措来达到轴向定位的。图3（a）为止推垫圈的装配方法。止推垫圈上浇有巴氏合金，以减少曲轴轴向移动时止推垫圈的摩擦。止推垫圈与主轴之间留有轴向间隙。

      曲轴的后端，有安装飞轮的凸缘，凸缘上有固定飞轮的螺孔和销钉。另外，还有挡油凸环及回油螺纹，以防主轴后端渗油。

      在曲轴上加工出的平面，用来吸收轴向运动或推力。轴向运动是沿曲轴轴线方向的前后运动，是由主轴的总体运动发生的，也可由曲轴上带有斜齿的正时齿轮发生，如图3（b）所示。这种归类的齿轮称为斜齿圆柱齿轮。随着发动机速度的增加和减少，用途在斜齿圆柱齿轮上的载荷使主轴沿其轴线方向前后运动。这种运动通过主轴上加工的止推面或利用止推轴承得以吸收。

      轮或挠性连接板通过螺栓拧在传动凸缘上，发电机连接在挠性板上或者由飞轮驱动。

       小的圆角部位（半径）有利于增加主轴内圆角附近的强度。应力易于集中在尖角和钻出的通道处，圆角有助于减小应力，如图4所示。

      主轴的轴端，用来驱动附件，如谐振平衡器、带轮、交流发电机等。

      曲轴可以通过锻造加工，也可以通过铸造加工。锻造的钢制主轴要比铸铁曲轴强度大，但成本也高。锻造是一种金属加工程序东风康明斯柴油发电机组，就是将金属加热到一定的温度，然后将压或锻压成特定的形状。

      铸造是将金属加热到其熔点，然后将液态金属倒入砂型中的程序。由于铸造工艺的改进，现在，更多的主轴都是铸造而成的。铸造和锻造的主轴可通过分离线或者分型线加以辨认。锻造的曲轴具有一个偏离底面的分离线。铸造的曲轴具有一个小的分型线，这就是砂型的结合线。

      锻造的曲轴具有偏离底面的分离线曲轴在铸造或锻造完毕后，一定要进行热排除。也就是使其外表面变得更坚硬一些，以使主轴不会在轴承表面上损伤。热解决就是将曲轴的外部加热到1600～1800E，然后在油中、水中或者盐水中快速冷却。这种快速冷却将会使主轴的外表面硬化。

      在将曲轴装配到机体中时，必须与缸体上的孔精确地成同一轴线，这就称作对正。当在缸体上镗曲轴主轴承孔时，使用共轴孔机。在进行这个使用时，曲轴承盖要通过螺栓紧固在缸体上，然后用共轴孔机加工每一个主轴承部位，使其与其他曲轴承共轴。经过一段时间，机体可能会翘曲。翘曲会引起对正不正确。这种情况将会造成主轴某些部位过量磨损。主轴的对正情形可以用塞尺和直尺进行查验。

     在正常工作情况下，当曲轴转动时会产生扭曲，从而在曲轴内部发生持续震动。例如，当一个汽缸处于压缩冲程时，那部分曲轴就会逐渐慢下来。同时，其他的汽缸可能处在燃烧冲程而具有很大压力。这就引起主轴在每转一圈都有部分扭曲和反弹，其结果就是扭转震动。另外，扭转震动也可使容量输出机件致使损坏。

      震动阻尼器用来补偿扭转振动。震动阻尼器也称作谐振平衡器。它是由惯性环和橡胶环构成。惯性环有助于减少内部振动。这两个环连接在一起，固定在主轴的前端。在曲轴前后扭动时，惯性环具有拖滞和减缓效应。当曲轴发生扭转振动时，橡胶环和惯性环都吸收振动。振动阻尼器用来吸收扭转振动，它安装在主轴的前端，有的发动机在中间和外侧带轮之间都有一个橡胶环。许多振动阻尼器上还有不持续的钢片，以发生主轴转速的监测信号，用于发动机的计算机控制系统。

     惯性环的重量是关于详细的发动机量身定做的。如果使用了不正确的震动阻尼器，就很可能使主轴发生震动，较终会引起主轴故障。通过观察正时标记可辨识出不正确的振动阻尼器，错误的振动阻尼器上的正时标记与机体前面的正时标记不能准确对齐。

      主轴是通过曲轴承和曲轴承盖定位的。主轴承盖的数量通常比气缸数多一个。但根据发动机的不一样，也可能比汽缸数少。曲轴承盖通过螺栓拧在机体上。图6所示为曲轴承盖和螺栓。

      在安装之后，曲轴承将曲轴牢固地固定住，并使其能够转动。对于某些高性能的汽油发动机和柴油发动机，可能有四个螺栓，而不是两个，这样能够将轴承盖固定在机体上。由于这些发动机在曲轴上出现较大的扭矩和载荷，故而需要额外的支撑。

所有轴承都具有钢背，这就给轴承提供了强度和支撑。轴承表面还操作几种软金属，如铜、铅、巴比合金、铝和锡等，使一定量的灰尘混入其中。这也有助于轴承贴在主轴轴颈上。如图5（b）所示，表示了规划有哪几点金属的普通轴承。（2）插入式轴承

      插入式轴承有一个定位凸起，如图6（a）所示，该凸起将轴承固定在缸体和轴承盖内的位置以使轴承不转动。插入式轴承上还加工有油槽和油孔。润滑油通过轴承上的孔从曲轴中心传递出去并在油槽内环绕主轴。这种布置使曲轴轴颈得到完整润滑，如图6（b）所示。

      在主轴轴颈和插入式轴承之间还必须有间隙，该间隙称作曲轴承间隙。曲轴承间隙通过塑料规来检查。塑料规是一种小而细的能够确定直径的塑料绳。将一短段塑料规置于主轴和轴承之间，然后将轴承和轴承盖拧紧至标准型号，这样使细塑料规变平。塑料规的较终宽度就是轴承间隙的测定值。

      主轴在运转流程中前后轴向移动（与主轴的轴线平行的运动）。这种移动常常是因为主轴前端的斜齿轮出现的。这种轴向移动会使主轴在机体上严重磨损。止推轴承用来补偿这种移动。其中一个曲轴承被设计成具有止推吸收性能。图6（b）中的左侧轴承就是一个止推轴承。止推轴承具有止推面，曲轴上的加工面通过该止推面与止推轴承摩擦。不过，在大多数发动机上，止推轴承都顶着后主轴承上的凸缘进行作业，而其他发动机则选取独立的止推垫片而非凸缘式。

      为了使主轴能够得到适当的润滑，润滑油必须通过主轴传递到轴承上。润滑装置中的压力油经主油道供给机体然后再传递到各主轴承上，

      主轴的前后端选用油封将润滑油保持在发动机内，如图8（a）所示。主轴的后油封置于后曲轴承盖和缸体内。油封有若干种样式。唇式合成橡胶油封和石墨芯式油封或绳式油封用于曲轴的后端。某些油封操作两片式构成，而其他一些则操作单片式插入构造。单片唇式油封或者360油封绕在振动阻尼器上，用于发动机的前端。

      当操作唇式油封时，油封的唇部经过一段时间可能会在曲轴上磨出一个槽。这样会使润滑油泄漏。即使安装了新油封，润滑油也可能因为主轴上的损伤而继续渗漏。这对于谐振平衡器来说经常产生东风康明斯柴油发电机。前端油封通常绕在谐振平衡器上。为了减小润滑油的渗漏，可能需要更换谐振平衡器，不过要使用检修套。如图8（b）所示，检修套穿过谐振平衡器上的表面损坏部分。现在新油封就绕在维修套表面上了。

      飞轮的功能是将做功冲程中曲轴所得到能量的一部分储存起来，以带动主轴、连杆和活塞等完成其他冲程；并保证曲轴运转均匀，克服发动机瞬时过载。

      飞轮通常由铸铁制成，为了能够以较小的质量达到足够大的转动惯量，于是飞轮大多制成半径较大而外缘较厚的盘形。飞轮靠键（或销子）和螺钉与主轴牢固地结合在一起，并要校准平衡。装配飞轮时应注意不要改变原来装配方位。

      作用：吸收曲轴扭转减震器振动发生的能量，从而消减流转转动。

     曲轴飞轮组作为机械传动系统中的重要部件，承担着平衡旋转惯量、调节不平衡力、供应稳定动力输出和辅助起动等多重用途。它的应用广泛，并且随着科技的进步，主轴飞轮组也在不断创新和优化，以满足不同领域的需求。