六缸球墨铸铁曲轴的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种六缸球墨铸铁曲轴，设有若干主轴颈、若干连杆轴颈以及若干连接所述主轴颈和连杆轴颈的曲轴臂，在第1、2、5、6、7、8、11、12曲柄臂上分别设有平衡块，所述平衡块的数量共计8块。所述各主轴颈和各连杆轴颈的两端优选均设有沉割圆角结构，所述沉割槽圆角的半径R可以为2mm，深度h可以为0.5mm，所述沉割槽的表面为进行圆角滚压的强化层。这种曲轴采用整体式铸造结构，表面经氮化强化处理，能够在达到较高的弯曲疲劳强度，满足高爆压、高功率发动机的要求的同时大幅度地减少曲轴生产成本，适用于以“1-5-3-6-2-4”为顺序发火、各缸间隔120°的四冲程直列六缸柴油机。
【专利说明】
六缸球墨铸铁曲轴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种六缸球墨铸铁曲轴，主要适用于以“1-5-3-6-2-4”为顺序发火、各缸间隔120°的四冲程直列六缸柴油机。
【背景技术】
[0002]曲轴是柴油机中最重要的机件之一，设有若干主轴颈和连杆轴颈及连接所述主轴颈和连杆轴颈的曲轴臂，所述连杆轴颈与连杆的大头旋转连接，其作用是将活塞连杆组传来的气体作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装置工作，通常曲轴可以选用强度高、耐冲击韧度和耐磨性能好的优质中碳结构钢或优质中碳合金钢锻造或铸造，随着球墨铸铁材料的快速发展，其抗拉强度提高到了 600-900MPa，接近或超过了碳素钢的水平，因此高强度球墨铸铁也成为可用于制造曲轴的一种重要材料，与锻钢材料比较，球墨铸铁曲轴既有制造简便、成本低廉，又有吸震、耐磨、对表面裂纹不敏感等锻钢材料所不具备的优良特性，因而球墨铸铁具备了代替锻钢制造曲轴的可能性，但是相较于锻钢曲轴，球墨铸铁曲轴的弯曲疲劳强度较低，不太容易满足高爆压、高功率发动机的要求。
实用新型内容
[0003]为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种六缸球墨铸铁曲轴，采用这种曲轴在达到较高的弯曲疲劳强度，满足高爆压、高功率发动机的要求的同时大幅度地减少曲轴生产成本。
[0004]本实用新型所采用的技术方案:一种六缸球墨铸铁曲轴，设有若干主轴颈、若干连杆轴颈以及若干连接所述主轴颈和连杆轴颈的曲轴臂，在第1、2、5、6、7、8、11、12曲柄臂上分别设有平衡块，所述平衡块的数量共计8块。
[0005]优选地，所述各主轴颈和各连杆轴颈的两端均设有沉割圆角结构。
[0006]优选地，所述沉割槽圆角的半径R为1.8-2.2mm。
[0007]进一步优选，所述沉割槽圆角的半径R为2mm。
[0008]优选地，所述沉割槽圆角的深度h为0.4-0.6mm。
[0009]进一步优选，所述沉割槽圆角的深度h为0.5mm。
[0010]优选地，所述沉割槽的表面为进行圆角滚压的强化层。
[0011]优选地，这种曲轴的表面为经氮化强化处理形成的氮化层，所述氮化层深度为0.1-0.2mm。
[0012]进一步优选，所述氮化层深度为0.15mm。
[0013]优选地，这种曲轴采用整体式铸造结构。
[0014]由于采用使用球墨铸铁材料制造曲轴方法简便，从原材料和加工成本上考虑更是能大幅度地降低曲轴的生产成本。
[0015]由于在所有主轴颈和所有连杆轴颈的两端均采用了沉割圆角结构，有效地减小了主轴颈及连杆轴颈过渡圆角处的应力集中，有利于避免因应力集中产生裂纹，最终发生疲劳断裂。
[0016]由于设置了优化的沉割槽圆角结构参数，在方便加工情况下，有效地保证了消除应力集中的效果。
[0017]由于通过圆角滚压方式在沉槽圆角处形成了高硬度的致密强化层，有利于克服和抵消曲轴工作时过渡圆角处的拉应力，降低圆角表面粗糙度，提高相应部分的抗疲劳强度。
[0018]由于在曲轴表面进行了氮化处理，形成了氮化层，可以在曲轴表面形成较大的残留压应力，可以获得更高的疲劳强度和较低的缺口敏感性。
[0019]由于在第1、2、5、6、7、8、11、12曲柄臂上添加共计八平衡块配重，极大地优化了配重方式，明显提高了平衡效果，简化了平衡结构，有利于保证曲轴在工作时的旋转惯性力合力及合力矩为零，使曲轴达到良好的动平衡状态，特别是有利于改善曲轴上的应力分布，减小因过多平衡块分布产生的旋转惯性分布对曲轴的损伤，并且有利于改善整个系统的惯性特征，在不增加体积和质量的情况下改善运行状况。
[0020]由于采用了包括平衡块在内的整体式结构，不需要进行平衡块的安装，不仅简化了安装工艺，方便了作业，而且还有减小因平衡块加工和安装带来的误差，方便了动平衡过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构示意图；
[0022]图2是涉及沉槽圆角的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]参见图1和图2，本实用新型提供的球墨铸铁曲轴，其采用整体式机构，设有若干主轴颈2、若干连杆轴颈I以及若干连接所述主轴颈和连杆轴颈的曲轴臂4，其结构方面的主要改进一是在第1、2、5、6、7、8、11、12曲柄臂上分别设有平衡块3，所述平衡块的数量共计8块，二是在所有主轴颈和连杆轴颈的两端设置沉槽圆角，以在其达到较高的弯曲疲劳强度，满足高爆压、高功率发动机的要求的同时大幅度地减少曲轴生产成本。
[0024]本实用新型的曲轴主要适用于以“1-5-3-6-2-4”为顺序发火、各缸间隔120°的四冲程直列六缸柴油机，曲轴采用QT800-6球墨铸铁材料，为了保证曲轴在工作时的旋转惯性力合力及合力矩为零，使曲轴达到良好的动平衡状态，在第1、2、5、6、7、8、11、12曲柄臂上添加平衡块的八平衡块配重布置(如图1所示)。曲轴在发动机中工作时不仅承受着很大的弯曲应力和扭转应力，还承受着惯性力矩、输出扭矩和扭振力矩,受力情况十分复杂，长时间的循环后便会在应力集中处(过渡圆角处)产生裂纹，最终发生疲劳断裂。为了减小主轴颈及连杆轴颈过渡圆角的应力集中，在所有主轴颈和连杆轴颈的两端设计了(如图2所示)参数的沉割圆角来增加圆角半径，沉割槽圆角R为2_、深度h为0.5mm。为了抵消曲轴工作时过渡圆角处的拉应力、形成高硬度的致密层、降低圆角表面粗糙度以达到提高曲轴疲劳强度的目的，还对其沉割槽进行了圆角滚压，主轴颈滚压载荷为9000-10000N，连杆轴颈滚压载荷为11000-14000N，滚压时间10s。这种工艺使得曲轴弯曲疲劳强度在原基础上提高了 40%，大大延长了曲轴的使用寿命。此外还选择了氮化处理来对曲轴的弯曲疲劳强度进行强化，氮化层深度为0.1-0.2mm。氮化工艺产生的渗氮层可以在曲轴表面形成较大的残留压应力，可以获得更高的疲劳强度和较低的缺口敏感性，能够在原有基础上至少提高曲轴疲劳强度20%。
【权利要求】
1.一种六缸球墨铸铁曲轴，设有若干主轴颈、若干连杆轴颈以及若干连接所述主轴颈和连杆轴颈的曲轴臂，其特征在于在第1、2、5、6、7、8、11、12曲柄臂上分别设有平衡块，所述平衡块的数量共计8块。
2.如权利要求1所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于所述各主轴颈和各连杆轴颈的两端均设有沉割圆角结构。
3.如权利要求2所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于所述沉割槽圆角的半径R为1.8-2.2mm。
4.如权利要求3所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于所述沉割槽圆角的半径R为2mm ο
5.如权利要求4所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于所述沉割槽圆角的深度h为0.4-0.6mm。
6.如权利要求5所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于所述沉割槽圆角的深度h为0.5mmο
7.如权利要求6所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于所述沉割槽的表面为进行圆角滚压的强化层。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于其表面为经氮化强化处理形成的氮化层，所述氮化层深度为0.1-0.2mm。
9.如权利要求8所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于所述氮化层深度为0.15mm。
10.如权利要求9所述的六缸球墨铸铁曲轴，其特征在于其采用整体式铸造结构。
【文档编号】F16C3/06GK204099395SQ201420405063
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】张辉, 侯轩, 王德生 申请人:北京北内柴油机有限责任公司