康明斯发电机曲轴结构和技术要点

　　摘要：柴油发电机曲轴是内燃机的核心部件之一，是在发电机内部连接活塞和飞轮的部件，它的功用主要是把活塞的直线运动转化为旋转运动，包括切换运动、传递动力、驱动附件能力。因为其作业条件涉及到发烫、高压、高速度和承受周期性的力，因此，其易见的失效形式是疲劳断裂、轴颈磨耗或划伤、弯曲变形以及腐蚀磨损等问题，这时候作业要素中的高负荷和交变应力就显得重要了。

　　      主轴主要分为全支承主轴和半支承曲轴，如图1所示。两款结构方面基本相同，主要由主轴前端、连杆轴颈、主轴颈、曲柄长沙康明斯发电机、平衡块和主轴后端凸缘组成，如图2所示。

　　（1）能量转换：将活塞的往复直线运动切换为旋转运动，为柴油发电机供应动力输出。活塞通过连杆推动曲轴，曲轴的旋转运动最终传递到飞轮和传动装置，驱动康明斯发电机组运行。

　　（4）平衡惯性力：曲轴设计时通常配有平衡块，用于抵消活塞和连杆运动产生的往复惯性力，减少柴油发电机振动。

　　      曲轴在极端复杂的环境下工作，需承受多种载荷和挑战：

　　① 交变应力：活塞的爆发压力周期性冲击曲轴，导致交变弯曲和扭转应力，易引发疲劳断裂。

　　② 高速旋转：50HZ柴油发电机转速可达1500转速，60HZ柴油发电机为1800 转速，出现巨大的离心力。

　　（2）热负载：高温燃气通过活塞、连杆传递热量，主轴表面温度可达100~200°C，局部区域（如连杆轴颈）可能更高，引起材料强度下降。

　　（3）摩擦与损伤：轴颈（主轴颈、连杆轴颈）与轴承之间高速滑动摩擦，若润滑不佳易引起磨损或“烧瓦”。

　　（5）动态平衡要求：微小的品质分布不均会导致剧烈振动，需精密动平衡解决（一般允许不平衡量小于1~10 g·cm）。

　　（1）材料：多选择高强度合金钢（如40Cr、42CrMo）或球墨铸铁，经调质处理（淬火+高温回火）提高硬度和韧性。

　　（2）工艺：精密锻造或铸造，轴颈表面高频淬火、渗氮或喷涂耐磨涂层，并经过精细磨削（粗糙度Ra≤0.2μm）。

　　      康明斯柴油柴油发电机主轴采取整体式全支撑曲轴，即每个连杆轴颈两边都有一个曲轴颈，共七道曲轴颈。曲轴的材料由合金钢锻制而成。主轴颈和连杆轴颈表面经较高频淬火，表面硬度可达HRC45-HRC50，它们的表面都经发热处理并进行精磨。曲柄与主轴颈和连杆轴颈的过渡圆角处经过淬火处理和表面滚压，以提高疲劳强度。东风柴油发电机曲轴有8个平衡块，初期生产的是可拆构造，大批生产后改成整体式构成。曲轴颈为137mm，连杆轴颈为101.6mm。

　　      主轴平衡重的用途：F?和F?形成的力矩M1-2，以及F?和F?形成的力矩M3-4使主轴弯曲变形，引起曲轴颈和轴承的偏磨，为此，在曲柄相反方向设置平衡重，如图3和图4所示。

　　（3）早期的曲轴和平衡块之间形成一种压配合；现在规划的曲轴和平衡块之间有一个开口环形定位销，使平衡块定位于曲轴上。旧的零件和新的零件是不能互换的。

　　（4）在修理时如果拆下平衡块，必须记住记号，装回原主轴上准确位置处。如果装错将故障主轴。要更替平衡块时，必须做动平衡实验。

　　（5）6BT柴油发电机主轴前端装有正时齿轮，经凸轮轴正时齿轮驱动凸轮轴。凸轮轴正时齿轮经附件驱动齿轮驱动PT燃油泵，同时经机油泵驱动齿轮驱动机油泵。在配时这些齿轮上的正时记号应相互对准。KTTA型柴油发电机传动齿轮的布置。在曲轴的前端还装有扭转减振器。减振器有两种形式：橡胶原价减震器和贴性减振器。减振器能使曲轴的扭振幅限制在0.2°的范围内。带轮和减振器用螺钉固定在一起。

　　（6）在KTA19、KTA38、KTA50型柴油发电机主轴的后端装有曲轴齿轮。主轴上的后吃了有两种形式：窄的和宽的。当柴油发电机不需要装配后齿轮驱动下部总成时，仅在授权厂商生产时安装的齿轮。这种窄的齿轮仅能驱动机油泵。在维修中不提供窄的齿轮。

　　（7）当柴油发电机需要装配后齿轮传动总成时，应装配宽的齿轮；在柴油发电机不安装后齿轮传动总成时，也能装用宽的齿轮，修理用的曲轴仅装宽齿轮。

　　（8）柴油发电机上的曲轴，在前轴端和后轴端和后轴端均装有定位销钉或卷筒销，操作这种销钉可以将减振器、主轴连接法兰盘和飞轮准确对正，如图5所示。

　　（9）柴油发电机上所有的曲轴油封都是特氟隆（聚盖氟乙烯）覆盖唇口型（涡卷型），位置如图6所示。这种特氟隆覆盖唇口型油封景德康明斯发电机，在油封唇口的背面没有弹簧，油封的唇口是一片薄而硬的特氟隆。有湿式飞轮壳油封和干式飞轮壳油封两种。湿式飞轮壳油封有一只双唇密封元件。干式飞轮壳油封有一只密封元件和防尘唇，干式应用苛刻的运输环境下，如具有多灰尘的工地等环境下操作。

　　 （10）主轴前油封两只油唇不得接触台阶和油封安装套筒。油封必须与齿轮室孔的倒角齐平或不低于0.51mm。

　　（11）特氟隆性油封在装配以前必须是干的，不要用润滑脂或油润滑油封唇边和轴劲，必须保持油封和主轴清洁和干燥，否则将产生渗油。因为具有特氟隆降的油封在轴开始旋转后，油封唇口将一层特氟隆薄膜涂到轴劲上，油封将发生泄漏。

　　（12）主轴的后端突缘上装有飞轮。曲轴的轴向定位在曲轴的后端，即在第七道主轴承的前后，上重庆康明斯发电机、下共嵌入四个半圆形止推环，以限制曲轴的轴向移动。安装时，止推轴承上槽必须指向主轴上的法兰一侧。

　　曲轴是柴油发电机的“动力枢纽”，需在高压、发烫、高速度和复杂载荷下可靠作业。其规划和制造水平直接影响柴油发电机的寿命、效率和振动噪音性能。现代柴油发电机通过轻量化规划、强化润滑系统（如可变机油泵）和先进材料（如碳纤维复合材料）进一步优化曲轴性能。

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