曲轴及配重的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型通常涉及用于往复式发动机的曲轴，并且更具体地涉及用于曲轴的减振器和平衡器。
【背景技术】
[0002]通常依靠往复式发动机来提供增加的功率密度、降低的燃料消耗和排放以及增加的可靠性和正常运行时间。需要多缸发动机装置来增加模块性和功率水平，这导致成“V”形式的二十或更多个气缸。这样的构造导致扭转更加柔性的特别长的曲轴。上述所有因素产生严重的曲轴扭转振动的问题。
[0003]作为示例，美国专利第8，807，108号描述了一种摆动式阻尼器，其被设置成沿曲轴形成的轴颈销装配重并被配置成与连杆联接。这种构造的摆动式阻尼器可以减弱由关联的轴颈销所引起的曲轴的振动。摆动式阻尼器还可以增加曲轴的刚性，降低曲轴的挠曲，从而在转动和减振期间增加曲轴效率。摆动式阻尼器还提供了主轴承惯性力的额外卸荷。然而，美国专利第8，807，108号的摆动式阻尼器没有解决由于曲轴的谐振而导致的曲轴中的扭转力。本实用新型解决了现有技术的这些和其它缺点。
【实用新型内容】
[0004]在某些方面，本实用新型旨在振动吸收和平衡策略以及曲轴。在一个方面中，本实用新型描述了一种曲轴，其包括:沿纵向轴线轴向对齐的多个主轴颈;径向地偏离所述纵向轴线的多个曲柄销轴颈；多个曲柄臂中的第一曲柄臂，其联接至所述多个主轴颈中的第一主轴颈及所述多个曲柄销轴颈中的第一曲柄销轴颈，其中，所述第一曲柄销轴颈联接在所述第一曲柄臂的第一端附近;第一配重，其联接在所述第一曲柄臂的第二端附近，其中，所述第一配重相对于所述第一曲柄臂的所述第二端和所述多个曲柄销轴颈的配置被空间地调谐并被协调地调谐为所述曲轴的至少一种简谐模式。
[0005]—种曲轴，包括:多个主轴颈，其沿纵向轴线轴向对齐;多个曲柄销轴颈，其径向地偏离所述纵向轴线，所述曲柄销轴颈中的每一个均被配置成联接至连杆;第一曲柄臂，其联接至所述多个主轴颈中的第一主轴颈及所述多个曲柄销轴颈中的第一曲柄销轴颈，其中，所述第一曲柄销轴颈联接在所述第一曲柄臂的第一端附近；以及第一配重，其联接在所述第一曲柄臂的第二端附近，其中，所述第一配重相对于所述第一曲柄臂的所述第二端与所述多个曲柄销轴颈经过空间调整，调整为所述曲轴的至少一种简谐模式。
[0006]所述第一配重以双线摆的形式联接至所述第一曲柄臂的所述第二端。
[0007]使用一对间隔开的销钉将所述第一配重联接至所述第一曲柄臂的所述第二端，所述销钉延伸穿过形成于所述第一配重中的孔和所述第一曲柄臂的所述第二端中的孔。
[0008]所述第一配重包括大体上的半环状盘形，所述半环状盘形包括被配置成接纳所述第一曲柄臂的至少一部分的槽。
[0009]所述第一曲柄臂位于所述曲轴的至少一种简谐模式的偏移区域内，并且其中，所述第一配重选择性地联接至所述第一曲柄臂，以实现将所述第一配重空间调整为所述曲轴的至少一种简谐模式。
[0010]所述第一配重能够滑动地联接至所述第一曲柄臂，并且其中，在所述曲轴运行期间，利用所述第一配重相对于所述第一曲柄臂的偏移将所述第一配重简谐调整到所述曲轴的至少一种简谐模式。
[0011]在另一方面中，一种用于平衡曲轴的方法，其可以包括:确定曲轴的至少一种简谐模式;基于所确定的至少一种简谐模式，选择多个曲柄臂中的一个曲柄臂，其中所选定的曲柄臂联接至多个主轴颈中的至少一个主轴颈和多个曲柄销轴颈中的至少一个曲柄销轴颈；以及将配重联接至所选定的曲柄臂。
[0012]在又一方面中，配重可以包括:主体，其具有大体上半环盘形；形成在主体的一部分中的槽，所述槽被配置成接纳要联接至主体的曲柄臂的至少一部分，其中所述槽置于形成在主体中的第一联接壁和第二联接壁之间；第一对孔，其形成在所述第一联接壁中；第二对孔，其形成在所述第二联接壁中，第二对孔与第一对孔对齐；以及联接机构，其被配置成延伸穿过第一对孔中的至少一个孔和第二对孔中的至少一个孔，以将曲柄臂固定在主体的槽中。
[0013]所述第一对孔、所述第二对孔和所述联接机构被配置成以双线摆的形式将所述主体联接至所述曲柄臂。
[0014]所述联接机构包括圆柱形主体和靠近所述主体的一端设置的法兰，并且其中，所述主体的直径与所述第一对孔中的至少一个孔和所述第二对孔中的至少一个孔中的一个的直径的差在之间。
[0015]本实用新型可以减小作用在曲轴上的扭转力，避免和减少故障的发生。
【附图说明】
[0016]图1是根据本实用新型的方面的曲轴的主视图。
[0017]图2是图1的曲轴的一部分的局部分解透视图。
[0018]图3是图1的曲轴沿图1中的线3-3的截面图。
[0019]图4是图1的曲轴沿图1中的线4-4的截面图。
[0020]图5是图3中的线5-5的截面图。
[0021]图6是根据本实用新型的方面的示例性曲轴测试模型的示意图。
[0022]图7是基于图6的曲轴测试模型的力对角速度的曲线图。
[0023]图8是基于图6的曲轴测试模型的力对角速度的曲线图。
[0024]图9是曲轴在第一频率下的归一化的偏移的曲线图。
[0025]图10是曲轴在第二频率下的归一化的偏移的曲线图。
[0026]图11是根据本实用新型的方面的示例性曲轴测试模型的示意图。
[0027]图12是基于图11的曲轴测试模型的力对角速度的曲线图。
[0028]图13是基于图11的曲轴测试模型的力对角速度的曲线图。
[0029]图14是基于图11的曲轴测试模型的力对角速度的曲线图。
[0030]图15是基于图11的曲轴测试模型的力对角速度的曲线图。
【具体实施方式】
[0031]在一个方面中，可以通过从曲轴的激励和响应中去除振动能量来消减多缸发动机曲轴的诸如扭转振动的振动，而不影响发动机运行。作为示例，可以通过从特定模态(例如第二曲柄简谐模态)中去除能量来从“空间”上调谐扭转吸振器的配置，和/或通过从特定发动机激励阶数(例如在V-20发动机中特别麻烦的第五阶)中去除能量来从“频率”上调谐扭转吸振器的配置。这种空间地和频率地调谐提供了独特的优点，使得具有长曲轴的大型往复式发动机能够以较高的转速安全且可靠地运行，同时输送增大的功率密度并满足排放需求。作为又一示例，可以通过将吸振器的摆锤运动调谐至特定的发动机激励阶数η来选择性地配置双线摆吸振器并至少基于曲轴简谐模式沿着曲轴选择性定位吸振器来实现这种调谐。
[0032]现在参照附图并且更具体地参照图1-图5，曲轴100可以包括沿着纵向轴线A-A同一轴向的多个主轴颈102以及径向偏离纵向轴线A-A的多个曲柄销轴颈104。在一个方面中，曲轴100可以包括一个或多个轴承106，轴承106联接至曲轴100的第一端108或第二端110并沿着纵向轴线A-A轴向对齐。也可以将诸如飞轮、阻尼器(例如，盖斯林格阻尼器、粘滞阻尼器等)的其它部件联接至曲轴100。作为示例，曲轴100可以为多缸发动机(例如，往复式发动机)的部件。作为另一示例，曲轴100可以被配置成联接至多个连杆(未示出)。在一个方面中，曲柄销轴颈104的每一个均可以被配置成联接至一个或多个活塞杆或连杆。应当理解，可以使用各种联接机构将连杆联接至曲柄销轴颈104。此外，应当理解，可以使用各种连杆配置，诸如叉配置和桨叶配置。在某些方面中，曲轴100可以被配置成联接至20根连杆。也可以使用其它配置和其它数量的连杆。
[0033]曲轴100还可以包括多个曲柄臂112或连接件。在一个方面中，可以在至少一个主轴颈102和一个曲柄销轴颈104之间联接一个或多个曲柄臂112。如图2中更清楚地示出的，一个或多个曲柄臂112可以包括设置在第一端116和第二端118之间的中心部分114。作为示例，主轴颈102中的一个可以联接至中心部分114。作为另一示例，曲柄销轴颈104中的一个可以联接在第一端116附近。作为又一示例，一个或多个曲柄臂112的第二端118可以被配置成联接至配重120。可以将任何数量的配重120联接至任何数量的曲柄臂112。在某些方面中，每个曲柄臂112可以联接至至少一个主轴颈102、至少一个曲柄销轴颈104以及至少一个配重120。然而，也可使用其它配置。
[0034]在一个方面中，一个或多个曲柄臂112可以包括凹部122。作为示例，凹部122可以形成在曲柄臂112的第二端118附近。作为另一示例，凹部122的厚度可以小于相应曲柄臂112的中心部分114的厚度。作为又一示例，可以在一个或多个曲柄臂112的第二端118附近形成一个或多个孔124。孔124可以被配置成接纳诸如销的联接机构(例如，联接机构138)。这种联接机构可以用于将配重120可拆卸地联接至相应曲柄臂112。也可以使用其它联接机构。
[0035]在一个方面中，配重120可以包括通常为半环盘形的主体126。也可以采用其它形状、尺寸和质量。可以在主体126的一部分中形成槽128。槽128可以被配置成接纳诸如曲柄臂112的构件的至少一部分(例如，凹部122)，以使其联