一种航空活塞发动机曲轴及其装配方法与流程

本发明涉及发动机曲轴，尤其是涉及一种航空活塞发动机曲轴及其装配方法，同时也可扩展至汽车发动机、摩托车用发动机的曲轴。

背景技术：

现有技术中，航空活塞发动机的曲轴大多不直接驱动螺旋桨，而是通过减速箱来将发动机曲轴的轴向扭矩传递给螺旋桨。在飞机启动飞行过程中，由螺旋桨旋转所产生的推力或拉力来推动飞机的前进行使。采用减速箱可以将高速运转的发动机进行减速，将转速降低至螺旋桨需要的转速；同时，采用减速箱以后，螺旋桨旋转所产生的推力或拉力将直接传动到减速箱体上，发动机曲轴本身不在受螺旋桨施加的持续轴向力，对发动机的曲轴有保护作用。但采用减速箱也存在以下缺点：1.增加减速箱以后，发动机的整体重量会增加，轴向长度会增大，对发动机的重量和外形尺寸都有致命的影响；2.增加减速箱以后，减速箱内需要润滑，无论从发动机本体内引润滑油还是单独增加润滑油泵，其润滑效果和经济性都较差；3.对于航空活塞发动机而言，增加一组零部件就会多产生一种潜在失效形式。

目前，为满足航空发动机曲轴轻量化的要求，申请号为201310131071.0，专利名称为“一种新型曲轴连杆机构”的专利公开了一种方案，但该种方案在满足轻量化要求的情况下也存在如下缺点：1.该曲轴不能承受轴向力、即螺旋桨不能直接连接在发动机曲轴上，如曲轴受轴向力，曲轴的曲柄销和曲柄臂将出现脱落，对飞机造成危险；2.该曲轴的轴向定位只对发动机活塞运动时的摆动进行定位；3.该发动机曲轴是组合式曲轴，连杆先装在曲柄销上，然后曲柄销与曲柄臂过盈压装而成，因此，装配完成以后，对曲轴的动平衡很难控制，导致发动机的振动会较大，最终影响整个发动机的性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种航空活塞发动机曲轴及其装配方法，其目的是在满足轻量化要求的前提下，保证曲轴不受轴向力约束。

本发明的技术方案是该种航空活塞发动机曲轴采用第一主轴颈、第二主轴颈和第三主轴颈三个主轴承座进行支撑，所述的第一主轴颈与第二主轴颈之间依次设置第一曲柄臂、一缸曲柄销、第二曲柄臂和二缸曲柄销，所述的第二主轴颈和第三主轴颈之间依次设置三缸曲柄销和四缸曲柄销；所述的第一主轴颈的端部设有曲轴传动花键，所述的第三主轴颈的端部设有发电机传动轴；所述的曲轴上还分布有若干条曲轴销润滑通道。

所述的第二曲柄销的厚度大于第一曲柄销的厚度。

螺旋桨通过曲轴传动花键连接在曲轴上。

所述的螺旋桨与曲轴传动花键之间设有螺旋桨安装法兰止推端，螺旋桨安装法兰止推端的一端设有用于安装螺旋桨的螺旋桨安装法兰，螺旋桨安装法兰止推端的另一端设有与曲轴传动花键配合的螺旋桨安装法兰传动花键。

所述的螺旋桨安装法兰止推端装配在缸体上。

一种用于上述航空活塞发动机曲轴的装配方法包括：

1)将曲轴传动花键插入到螺旋桨安装法兰传动花键中；

2)将组装好的曲轴和螺旋桨组件以整体结构一起装配到曲轴箱主轴承座上；

3)待曲轴箱安装完成以后，再将曲轴前油封和后油封安装到曲轴上；

4)在曲轴与螺旋桨安装法兰组合安装到曲轴箱壳体后，再将连杆装配到一缸曲柄销、二缸曲柄销、三缸曲柄销和四缸曲柄销上，然后装配活塞和活塞销；

5)待全部按要求装配完成以后，再安装缸套和缸盖，初步完成发动机曲轴、活塞、连杆的装配工作。

具有上述结构的该种航空活塞发动机曲轴具有以下优点：

1.该种航空活塞发动机螺旋桨安装法兰采用曲轴直驱，一方面提高了发动机曲轴传动效率；另一方面无需另外设计润滑油腔和滑油泵；同时，通过取消现有技术中的减速箱，缩短了发动机的轴向尺寸。

2.该种航空活塞发动机曲轴，螺旋桨安装法兰与曲轴之间采用花键连接，曲轴可以通过花键将发动机的扭矩传动给螺旋桨，螺旋桨安装法兰设计有止推端，可将螺旋桨产生的轴向力作用在发动机曲轴箱上，对曲轴进行过载保护。

3.该种航空活塞发动机曲轴的一缸曲柄销和二缸曲柄销共用第二曲柄臂，减少了中间主轴颈支撑；同时，缩小了缸心距，使发动机更加紧凑。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

在图1中，1：螺旋桨安装法兰；2：螺旋桨安装法兰止推端；3：螺旋桨安装法兰传动花键；4：曲轴传动花键；5：曲轴销润滑通道；6：一缸曲柄销；7：第一曲柄臂；8：第二曲柄臂；9：二缸曲柄销；10：第二主轴颈；11：三缸曲柄销；12：四缸曲柄销；13：第三主轴颈；14：发电机传动轴；15：第一主轴颈。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，该种航空活塞发动机曲轴采用第一主轴颈15、第二主轴颈10和第三主轴颈13三个主轴承座进行支撑，第一主轴颈15与第二主轴颈10之间依次设置第一曲柄臂7、一缸曲柄销6、第二曲柄臂8和二缸曲柄销9，第二主轴颈10和第三主轴颈13之间依次设置三缸曲柄销11和四缸曲柄销12；第一主轴颈15的端部设有曲轴传动花键4，所述的第三主轴颈13的端部设有发电机传动轴14；曲轴上还分布有若干条曲轴销润滑通道5。

同时，基于曲柄臂结构强度的考虑，第二曲柄销8的厚度大于第一曲柄销7的厚度。

螺旋桨通过曲轴传动花键4连接在曲轴上。作为连接的一种具体实施方式，螺旋桨与曲轴传动花键4之间设有螺旋桨安装法兰止推端2，螺旋桨安装法兰止推端2装配在缸体上，螺旋桨安装法兰止推端2的一端设有用于安装螺旋桨的螺旋桨安装法兰1，螺旋桨安装法兰止推端2的另一端设有与曲轴传动花键4配合的螺旋桨安装法兰传动花键3。螺旋桨安装法兰止推端2装配在缸体上，由缸体主轴承座进行轴向限位，确保螺旋桨安装法兰1在受轴向力时，不会将力传递给后端曲轴，使曲轴可以正常运行。而螺旋桨安装法兰1的径向旋转力矩则有曲轴通过曲轴传动花键4进行传递，即可靠又耐用。

一种用于上述航空活塞发动机曲轴的装配方法包括：

1)将曲轴传动花键4插入到螺旋桨安装法兰传动花键3中；

2)将组装好的曲轴和螺旋桨组件以整体结构一起装配到曲轴箱主轴承座上；

3)待曲轴箱安装完成以后，再将曲轴前油封和后油封安装到曲轴上；

4)在曲轴与螺旋桨安装法兰1组合安装到曲轴箱壳体后，再将连杆装配到一缸曲柄销6、二缸曲柄销9、三缸曲柄销11和四缸曲柄销12上，然后装配活塞和活塞销；

5)待全部按要求装配完成以后，再安装缸套和缸盖，初步完成发动机曲轴、活塞、连杆的装配工作。

本发明的工作原理是：在发动机工作过程中，发动机曲轴旋转，通过传动花键连接螺旋桨安装法兰1旋转，在发动机低速运转时间，螺旋桨所产生的轴向力比较小。曲轴是主动件、螺旋桨是从动件，在发动机高速运转时，由于螺旋桨的高速旋转，将会产生轴向的推力或者拉力，在此情况下螺旋桨将成为主动件，曲轴成为从动件，螺旋桨的轴向力将需要通过螺旋桨安装法兰止推端2来限位抵消，进而保护曲轴，保证发动机的曲轴正常运转。

具有上述结构的该种航空活塞发动机曲轴，螺旋桨安装法兰采用曲轴直驱，一方面提高了发动机曲轴传动效率；另一方面无需另外设计润滑油腔和滑油泵；同时，通过取消现有技术中的减速箱，缩短了发动机的轴向尺寸。

螺旋桨安装法兰与曲轴之间采用花键连接，曲轴可以通过花键将发动机的扭矩传动给螺旋桨，螺旋桨安装法兰设计有止推端，可将螺旋桨产生的轴向力作用在发动机曲轴箱上，对曲轴进行过载保护。

同时，该种航空活塞发动机曲轴的一缸曲柄销和二缸曲柄销共用第二曲柄臂，减少了中间主轴颈支撑；同时，缩小了缸心距，使发动机更加紧凑。