图解曲轴飞轮组作业机理及组成名称

摘要：主轴飞轮组的功用是将活塞连杆组传来的力转变成功率，从轴上输出机械功，同时驱动柴油发电机各机构及辅助装置，克服非做功冲程的阻力，还可储存和释放能量，使柴油发电机运转平稳。它主要由皮带轮、正时齿轮、飞轮、主轴、扭转减振器等构成。曲轴飞轮组在发电机传动系统中起到重要的功能，通过合理的组成和规划，能够供应平稳、稳定的转动能量，保证整机的正常运转。因此，它的存在使玉柴发电机组具备更好的性能和可靠性。

       主轴飞轮组是机械传动系统中的重要部件之一，由主轴和飞轮两部分结构，如图1所示。它的具体功用是平衡发电机自身的旋转惯量，提供稳定的转动能量，并调整机械传动步骤中的不平衡力。

      主轴飞轮组通过合理的组合规划，能够降低发电机内部的振动和冲击，提升整机的平稳性和稳定性广西玉柴柴油发电机官网。

      主轴飞轮组可以调节机械传动流程中的不平衡力，提高机械装置的平衡性，减轻额外的震动和噪声。

      主轴能够供应稳定的转动能量，使发电机在高速运转时仍能保持平衡，不会由于转速变化而危害动力输出。曲轴装配示意图如图2所示。

      飞轮作为发电机启动的辅助部件，可以储存能量，并通过起动装置将其传递给发电机，提升起动的可靠性和效率。

      曲轴的作用是将气体压力转变为功率输出，以驱动与其相连的动力装置。此外，它还要驱动柴油发电机本身的配气机构及各种附件，如喷油嘴、水泵和冷却风扇等。

      曲轴在工作时，由于承受很高的气体力、往复惯性力、离心力及其力矩的用途，因此曲轴内部产生冲击性的交变应力（拉伸、压缩、弯曲、扭转），并易产生扭转振动，从而引起主轴的疲劳破坏。另外由于各轴颈在很高的压力下做高速转动，使轴颈与轴承磨损严重，于是，对曲轴的要点是：耐疲劳，耐冲击；有足够的强度和刚度；轴颈表面的耐磨性好并经常保持良好的润滑状态；静平衡与动平衡要好；在操作速度范围内不能发生扭转震动。安装固定可靠并加以轴向定位或限制轴向位移。

      曲轴毛坯制造采取铸造和锻造两种方法。锻造曲轴具体用于强化程度高的柴油发电机，这类主轴一般采取强度极限和屈服极限过高的合金钢（如40Cr、35CrMo等）或中碳钢（如45钢）制造。铸造主轴广泛运用于中小容量柴油发电机，一般采取高强度球墨铸铁铸造，其特征是：制造方便，成本低；能够铸出合理的结构形状；对扭转震动的阻尼作用优于钢材。

① 组合式主轴将曲轴分成若干部分，分别制造与加工，然后组装成一个整体。其特点是加工方便，便于产品系列化。短处是拆装不方便，组装质量不易保证，重量大，成本高，选用滚动轴承，噪声大，难以适应高速度。

② 整体式曲轴如图3所示，即主轴的各构造部分铸（或锻）造在一根曲轴毛坯上。其优点是构成简单紧凑，强度及刚度好，净重轻，成本低。

① 全支承主轴即是在任两个相邻曲拐之间都设有主轴颈的主轴，其主轴颈总数比连杆轴颈数多一个。这种曲轴的优点是主轴的刚度大，曲轴承负荷轻。其弊端是柴油发电机轴向尺寸加长。

② 非全支承主轴的曲轴颈总数等于或少于连杆轴颈数，其优点是尺寸小，构成简易、紧凑。缺陷是刚度和强度较差，曲轴承负荷较重。柴油发电机因负载较重，通常多采用全支承主轴。非全支承曲轴多用于负载较轻的柴油发电机。

      主轴主要由曲轴颈、连杆轴颈（曲柄销）、曲柄臂、平衡重（并非所有曲轴都有）、前端（自由端）和后端（功率输出端）等构造。

      柴油发电机的曲轴颈与连杆轴颈都是尺寸精度较高和粗糙度过低的圆柱体，它们以较大的圆弧半径与曲柄臂相连接。曲轴颈是用来支承主轴的，曲轴绕主轴颈中心高速旋转。主轴颈多为实心的，而球墨铸铁的曲轴主轴颈与连杆轴颈大多是空心的，其优点是可以减小旋转重量，从而减轻其离心力；同时可作为润滑油离心滤清的空腔。曲轴颈与连杆轴颈采用压力润滑，润滑油通过曲柄臂中的斜油道被压送至连杆轴颈空腔内，在旋转离心力的用途下，将机油中密度大的金属磨屑及其他杂质甩向空腔的外壁，内侧干净的机油通过油管流到连杆轴颈及轴承摩擦表面。

      曲柄臂的功用是连接主轴颈与连杆轴颈，一般制成椭圆形或圆形，其厚度与宽度应使曲轴有足够的刚度和强度。

      如图4所示，平衡重一般设在与连杆轴颈相对的一侧曲柄臂上，其形状多为扇形。平衡重的作用是平衡连杆轴颈及曲柄臂的净重、离心力及其力矩，以减小主轴承的载荷，增加运行的平稳性。

      主轴前端制成有台肩的圆柱形，如图5所示。其上分别装有正时齿轮7、挡油圈6、油封5、带轮2和止推片8等零件。有些中小功率柴油发电机曲轴前端设有启动爪1，另有一些高速柴油发电机曲轴前端装有扭转减震器，还有些工程机械用柴油发电机的曲轴前端设有动力输出装置。

      如图6所示，通常主轴后端设有油封6、回油螺槽7、后凸缘8等构造。曲轴后端的尾部伸出缸体外，以便将柴油发电机的功率输送给配套机具的传动装置。后端多装有飞轮，通过花键或凸缘与其相配，然后用螺栓固紧。由于飞轮尺寸大而重，因此对螺栓的紧固有一定的要点。

      曲轴的形状及曲柄销间的相互位置（即曲拐的部署）与冲程数、汽缸数、气缸排列程序和各汽缸做功行程产生的顺序（称为发火次序或工作顺序）有关。主轴的形状要同时满足惯性力的平衡和发电机工作平稳性的要点。就四冲程发电机而言，曲轴每转两圈（即一个工作循环），每缸都应发火做功一次。各缸的发火间隔时间（以CA表示）应力求均匀。设发电机有i个气缸，则发火间隔应为720°/i℃A，即曲轴每转720°/i时，就应有一个缸做功，这样才能使发电机工作平稳。现就常用的4缸、6缸和V形8缸发电机说明如下。

      发电机因缸数i＝4，于是发火间隔应为720°/4＝180℃A。4个曲柄销布局在同一平面内，1、4缸的曲柄销朝上时，2、3缸的朝下，1、4缸与2、3缸相隔180°。这种发电机可能采取的一种发火次序如表1所示。如表1所示的发火次序为1-3-4-2，深圳发电机出租公司习惯上以第1缸为准，1缸做功后接着是第3缸做功，依此类推。这种发电机的各缸就是按照1-3-4-2的顺序循环，周而复始地工作着。

      如果将上述的2、3缸工作程序互换，则可得到表2所示的另一种发火次序。这种互换之所以可能，是由于2、3缸的曲柄销（连杆轴颈）以及活塞的位置是相同的。这样就得到另一种发火次序：1-2-4-3。

      因此，图7所示的4缸机可能采用两种发火次序：1-3-4-2和1-2-4-3。不过，对某一特定的发电机而言，因为发火次序还与其配气装置等因素有关，其发火次序是确定的，不能随意变更。操作一台发电机时，必须领悟其发火次序。1-3-4-2和1-2-4-3两种发火次序在作业平稳性和主轴承负载方面，没有什么差异。但大多数发电机采取前一种，只有少数发电机选择后一种发火次序。

      发电机的发火间隔应为720°/6＝120°CA，其主轴形状如图6所示。6个曲柄销分别部署在3个平面内（每平面内2个曲柄销），各平面间互成120°。曲柄销的详细布置可有两种方式。第一种步骤如图8所示，当1、6缸的曲柄销朝上时，则2、5缸的曲柄销朝左，3、4缸的朝右，其发火次序是1-5-3-6-2-4，如表3所示。我国绝大多数6缸机都选取这种曲轴和发火次序。

表3    6缸机作业循环（发火次序1-5-3-6-2-4） 

      当然，上述两种6缸机的主轴还可能选择其他的发火次序，但是，在实际的发电机上没有应用，于是在这里就不再综述。曲柄销的另一种布置形式是将上述第一种方法的2、5缸分别与3、4缸互换。这种程序的着火次序是1-4-2-6-3-5，只有少数进口柴油发电机选取这种着火次序。

      由表3可以看出，按发火次序看，前后两个汽缸的做功行程有60°是重迭的，这种状况是容易理解的。由于各气缸间做功行程的间隔是120°，而每个汽缸的做功行程本身都是180°，就必然有前后两个汽缸的做功行程有60°的重迭角。在这个60°中，两个气缸都在做功，前一个汽缸做功未完，后一个汽缸做功已经开始。这种做功行程重迭的现象对发电机工作的平稳性是非常有利的。

      四冲程8缸机大多将气缸排列成双列V形（两列汽缸的中心线，故而，各缸发火间隔应为720°/8＝90°CA。一般，这种发电机左右两列汽缸中相对的一对连杆共装在一个曲柄销上，于是V形8缸机只有4个曲柄销。通常情形下，将4个曲柄销布置在两个互成90°的平面内（如图10所示）。V形8缸机常载的发火次序为1-5-4-2-6-3-7-8，工作循环进行的情形如表4所示。

      曲柄布置原则是各汽缸的作功间隔角应当相等，以利于发电机运转平稳。在发电机完成一个作业循环的主轴转角内，每个汽缸都应作功一次，对于V型发电机，则左右两列汽缸应交替作功。对于气缸数为i的四冲程发电机而言，作功间隔角为720°/i。即曲轴每转720°/i就应有一个缸作功，以保证发电机运转平稳。

      柴油发电机飞轮的详细用途是存储做功冲程发生的能量，克服辅助冲程（进气、压缩和排烟冲程）的阻力，以保持主轴旋转的均匀性，使柴油发电机运转平稳。其次，飞轮还具有克服柴油发电机短期超载的能力。有时它还可兼作动力输出的带轮等。

      柴油发电机的飞轮多用灰铸铁制造，当轮边的圆周转速超过50m／s时，则选择强度较高的球墨铸铁或铸钢。飞轮的组成形状（如图11所示）是一个大圆盘，轮边尺寸宽而厚，这在重量一定的因素下，可获得较大的转动惯量。多缸柴油发电机的转矩输出较均匀，对飞轮的转动惯量要点较小，因此飞轮的尺寸小些。相反，单缸机飞轮相应做得大些。通常在飞轮的外圆上装有启动齿圈，并在外圆上刻有记号或钻有小孔，用以指示某一缸（一般为第1缸）在上止点的位置，供检修气门间隙、供油提前角和配气定时使用。因为飞轮上刻有记号，飞轮与主轴的位置，在安装时无法随意错动。

      首先检测飞轮外齿圈，其次飞轮工作平面的平面度误差不得大于0.10mm，测定举措如图12所示。飞轮厚度极限减薄量为1mm，与主轴装配后的端面圆跳动误差不得大于0.15mm。

      主轴飞轮组作为柴油发电机传动装置中的重要部件，承担着平衡旋转惯量、调整不平衡力、供应稳定动力输出和辅助起动等多重功能。它的运用广泛，并且随着科技的进步，曲轴飞轮组也在不断创新和优化，以满足不一样领域的需求。通过对曲轴飞轮组的深入知晓，深圳发电机出租公司可以更好地理解其必要性和用途，为机械传动系统的规划和运用提供帮助和指导。不断推动主轴飞轮组技术的发展，将为柴油发电机行业的发展做出更大的贡献。