柴油发电机的连杆组作用与V型结构
发布时间：2023-11-10 点击：140
柴油发电机连杆在工作时承受的三种作用力
柴油发电机连杆组的功用是连接活塞与曲轴，将活塞承受的燃气压力传给曲轴，并和连杆配合，把活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动。
一、工作原理
连杆在工作时承受三种作用力：
（1）活塞传来的气体压力；
（2）活塞组零件及连杆本身（小头）的惯性力；
（3）连杆本身绕活塞销作变速摆动时的惯性力。
这些力的大小和方向都是周期性的变化，因此连杆承受着压缩、拉伸和横向弯曲等交变应力。连杆或连杆螺栓一旦断裂，就可能造成整机破坏的重大事故。如果刚度不足，使大头孔变形失圆，大头轴承的润滑条件受到破坏，则轴承会发热而烧损。连杆杆身变形弯曲，则会造成汽缸与活塞的偏磨，引起漏气和窜机油。所以要求连杆在尽可能轻的情况下，保证有足够的强度和刚度。
为保证连杆结构轻巧，且有足够的刚度和强度，一般常用优质中碳钢（如45号钢）模锻或滚压成形，并经调质处理。中小功率内燃机连杆有采用球墨铸铁制造的，其效果良好，且成本较低。强化程度高的内燃机采用高级合金钢（如40cr、40mnb、42crmo等）滚压制造而成。合金钢的特点是抗疲劳强度高，但对应力集中比较敏感，因此采用合金钢制造连杆的时候，对其外部形状、过渡圆角和表面粗糙度等都有严格要求。近年来，硼钢、可锻铸铁及稀镁土球墨铸铁已广泛用于制造内燃机连杆，其抗疲劳强度接近于中碳钢，并且其切削性能很好，对应力集中不敏感，制造成本低。
二、普通连杆
柴油发电机组的连杆组主要由连杆小头、连杆杆身、连杆大头、连杆盖、连杆轴瓦、连杆衬套和连杆螺栓等部分组成。
1、连杆小头：
连杆小头的结构通常为短圆管形，用来安装活塞销。通常以半径较大的圆弧与杆身圆滑衔接，从而减少过渡处的应力集中。
2、连杆杆身：
连杆杆身一般采用“工”字形断面，这是因为在材料断面面积相等的条件下，其抗弯断面模数最大，因此连杆可在最轻的情况下获得最大的结构刚度和强度。
3、连杆大头：
连杆大头是连杆与曲轴连杆轴颈相连接的部分，亦是连杆轴颈的轴承部分。连杆大头一般通过孔心分成两部分，以利于拆装，其中被分开的小部分称为连杆盖(或连杆瓦盖)，装配时，这两部分用两个或四个连杆螺栓连接。连杆大头的剖分形式有平切口和斜切口两种。剖分面垂直于连杆杆身中心线的称为平切口。剖分面与杆身中心线倾斜成一定角度的称为斜切口。
连杆组结构图
二、v型连杆
v型内燃机左右两侧相对应的两个汽缸的连杆，通常都装在同一个曲柄销上。按照两个连杆连接方式的不同，可分为下列三种形式。
1、并列连杆：
相对应的左右两缸的连杆， 一前一后地装在同一曲柄销上，如图3-49所示。由于连杆的结构形式相同，因此可以通用，而且两侧汽缸的活塞连杆组的运动规律相同。其缺点是两侧汽缸的中心线沿曲轴轴向要错开一段距离，因而曲轴的长度增加， 使曲轴刚度降低。
并列和主副连杆结构图
2、主副连杆：
主副连杆又称关节式连杆， 一列汽缸的连杆装在连杆轴颈上，称为主连杆;另一列汽缸的连杆，通过一圆柱销与主连杆的耳销孔相连接，称为副连杆。左右两列对应汽缸的主副连杆及其中心线位于同一平面内。这种形式的优点是曲轴的长度不需加长，使曲轴刚度加强。缺点是连杆不能互换。副连杆对主连杆产生附加弯矩，以及左右两列汽缸的活塞连杆组运动规律不同。
3、叉片式连杆：
左右两列汽缸相对应的两个连杆中，一个连杆的大头做成叉形，另一个连杆的大头插在叉形连杆的开挡内，称为叉片式连杆。叉形连杆杆身的工字断面的长轴位于垂直于摆动平面的平面内。其翼板伸到大头的部分就成为叉形，这使片式连杆摆动时，在叉形连杆杆身上开槽的高度可以减小，因而强度有所提高。叉形连杆的优点是两列汽缸中活塞连杆组的运动规律相同，曲轴的长度不需加长。缺点是叉形连杆大头结构和制造工艺比较复杂，大头的刚度也不够高。
叉片式连杆结构图
三、连杆轴承
柴油发电机组中的轴承以滑动轴承(又称轴瓦) 为多，其中受力较大且具有重要作用的是连杆轴承和曲轴主轴承。它们的工作情况对无动柴油发电机组的可靠性、使用寿命等有很大影响。它们的工作情况和材料要求大致相同，因此在此一并介绍。
为了使轴瓦在工作中不致转动或轴向移动，在轴瓦上冲出高出背面的定位凸键，在轴瓦装人大头孔中时，两个凸键应分别嵌人连杆杆身和连杆盖的相应凹槽中。有些轴瓦在内表面有浅槽，用以储油以利润滑。但实践证明，开油槽的轴瓦承载能力显著降低，因此受力大的轴瓦，如主轴承的下轴瓦最好不开槽。轴瓦的内外表面都经过精密加工，因此，不允许以任何不适当的手工方式加工(如锉连杆盖、焊补合金等)。
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柴油发电机连杆组的功用是连接活塞与曲轴，将活塞承受的燃气压力传给曲轴，并和连杆配合，把活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动。
一、工作原理
连杆在工作时承受三种作用力：
（1）活塞传来的气体压力；
（2）活塞组零件及连杆本身（小头）的惯性力；
（3）连杆本身绕活塞销作变速摆动时的惯性力。
这些力的大小和方向都是周期性的变化，因此连杆承受着压缩、拉伸和横向弯曲等交变应力。连杆或连杆螺栓一旦断裂，就可能造成整机破坏的重大事故。如果刚度不足，使大头孔变形失圆，大头轴承的润滑条件受到破坏，则轴承会发热而烧损。连杆杆身变形弯曲，则会造成汽缸与活塞的偏磨，引起漏气和窜机油。所以要求连杆在尽可能轻的情况下，保证有足够的强度和刚度。
为保证连杆结构轻巧，且有足够的刚度和强度，一般常用优质中碳钢（如45号钢）模锻或滚压成形，并经调质处理。中小功率内燃机连杆有采用球墨铸铁制造的，其效果良好，且成本较低。强化程度高的内燃机采用高级合金钢（如40cr、40mnb、42crmo等）滚压制造而成。合金钢的特点是抗疲劳强度高，但对应力集中比较敏感，因此采用合金钢制造连杆的时候，对其外部形状、过渡圆角和表面粗糙度等都有严格要求。近年来，硼钢、可锻铸铁及稀镁土球墨铸铁已广泛用于制造内燃机连杆，其抗疲劳强度接近于中碳钢，并且其切削性能很好，对应力集中不敏感，制造成本低。
二、普通连杆
柴油发电机组的连杆组主要由连杆小头、连杆杆身、连杆大头、连杆盖、连杆轴瓦、连杆衬套和连杆螺栓等部分组成。
1、连杆小头：
连杆小头的结构通常为短圆管形，用来安装活塞销。通常以半径较大的圆弧与杆身圆滑衔接，从而减少过渡处的应力集中。
2、连杆杆身：
连杆杆身一般采用“工”字形断面，这是因为在材料断面面积相等的条件下，其抗弯断面模数最大，因此连杆可在最轻的情况下获得最大的结构刚度和强度。
3、连杆大头：
连杆大头是连杆与曲轴连杆轴颈相连接的部分，亦是连杆轴颈的轴承部分。连杆大头一般通过孔心分成两部分，以利于拆装，其中被分开的小部分称为连杆盖(或连杆瓦盖)，装配时，这两部分用两个或四个连杆螺栓连接。连杆大头的剖分形式有平切口和斜切口两种。剖分面垂直于连杆杆身中心线的称为平切口。剖分面与杆身中心线倾斜成一定角度的称为斜切口。
连杆组结构图
二、v型连杆
v型内燃机左右两侧相对应的两个汽缸的连杆，通常都装在同一个曲柄销上。按照两个连杆连接方式的不同，可分为下列三种形式。
1、并列连杆：
相对应的左右两缸的连杆， 一前一后地装在同一曲柄销上，如图3-49所示。由于连杆的结构形式相同，因此可以通用，而且两侧汽缸的活塞连杆组的运动规律相同。其缺点是两侧汽缸的中心线沿曲轴轴向要错开一段距离，因而曲轴的长度增加， 使曲轴刚度降低。
并列和主副连杆结构图
2、主副连杆：
主副连杆又称关节式连杆， 一列汽缸的连杆装在连杆轴颈上，称为主连杆;另一列汽缸的连杆，通过一圆柱销与主连杆的耳销孔相连接，称为副连杆。左右两列对应汽缸的主副连杆及其中心线位于同一平面内。这种形式的优点是曲轴的长度不需加长，使曲轴刚度加强。缺点是连杆不能互换。副连杆对主连杆产生附加弯矩，以及左右两列汽缸的活塞连杆组运动规律不同。
3、叉片式连杆：
左右两列汽缸相对应的两个连杆中，一个连杆的大头做成叉形，另一个连杆的大头插在叉形连杆的开挡内，称为叉片式连杆。叉形连杆杆身的工字断面的长轴位于垂直于摆动平面的平面内。其翼板伸到大头的部分就成为叉形，这使片式连杆摆动时，在叉形连杆杆身上开槽的高度可以减小，因而强度有所提高。叉形连杆的优点是两列汽缸中活塞连杆组的运动规律相同，曲轴的长度不需加长。缺点是叉形连杆大头结构和制造工艺比较复杂，大头的刚度也不够高。
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三、连杆轴承
柴油发电机组中的轴承以滑动轴承(又称轴瓦) 为多，其中受力较大且具有重要作用的是连杆轴承和曲轴主轴承。它们的工作情况对无动柴油发电机组的可靠性、使用寿命等有很大影响。它们的工作情况和材料要求大致相同，因此在此一并介绍。
为了使轴瓦在工作中不致转动或轴向移动，在轴瓦上冲出高出背面的定位凸键，在轴瓦装人大头孔中时，两个凸键应分别嵌人连杆杆身和连杆盖的相应凹槽中。有些轴瓦在内表面有浅槽，用以储油以利润滑。但实践证明，开油槽的轴瓦承载能力显著降低，因此受力大的轴瓦，如主轴承的下轴瓦最好不开槽。轴瓦的内外表面都经过精密加工，因此，不允许以任何不适当的手工方式加工(如锉连杆盖、焊补合金等)。
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