曲轴制造工艺的革新——新一代曲轴淬火工艺

曲轴制造是发动机零部件制造商公认的难题。一方面,轿车、卡车和船用发动机制造商持续要求降低成本;另一方面,对性能的要求越来越高。现今的曲轴必须具有足够的强度和刚度,以承受由现代发动机产生的极端负荷,同时,还必须减少自重、外形尺寸和振动。所有这些必须以不牺牲曲轴的抗磨损性和抗疲劳性能为前提。因此,零部件制造商正在竭力研发曲轴制造工艺,以满足更低成本和更高性能的双重要求。     

降低发动机摩擦的轴承技术

当前,禁止在内燃机零部件上使用铅作为合金元素的法规业已实施,并且,由于普遍应用混合动力、发动机小型化、低黏度机油、起动一停车系统等新技术来降低发动机的燃油耗及排放,曲轴轴承的工作环境变得更加苛刻。针对曲轴轴承工作环境的变化,着重叙述在实现发动机高功率、小型化及降低摩擦损失等方面开展的摩擦学研究,介绍轴承材料研发及其设计理念的创新与成果．也对在曲轴轴承上应用的新型表面处理工艺及减摩技术进行评价。     

某V型发动机曲轴结构强度有限元分析及方案比较

利用有限元分析法对某V型发动机曲轴的两种结构方案进行数值模拟,获得曲轴结构的应力大小以及分布情况,考察其结构方案的强度,为发动机的曲轴结构设计提供参考依据.     

再制造曲轴疲劳寿命分析

为进行某工程机械发动机再制造曲轴的疲劳寿命分析,在有限元软件MSC.PATRAN中分别建立了原有曲轴和再制造曲轴的三维有限元分析模型,对原始曲轴和再制造曲轴进行了静强度和疲劳强度分析。从仿真结果可知,再制造曲轴具有较高的疲劳寿命。     

通过分析机油中的磨损颗粒诊断柴油机的故障

为了通过对发动机中所用的机油进行分析来诊断柴油机的内部状态，故障地造成了下述两种型式的发动机故障并对其进行了分析研究．一种是使曲轴和主轴承或连杆大端轴承之间咬死；另一故障是使活塞和气缸套之间过热、通过应用铁粉记录图来分析抽取的机油试样中的磨损产物，从而揭示了柴油机损坏的严重程度与在的每一阶段中产生的磨损产物之间的相互关系。     

柴油机轴承穴蚀原因分析及预防措施

往复式发动机里使用的滑动轴承在某些工作条件下有可能受到穴蚀的影响。由于小气泡的产生和随即破灭引起高压脉冲,所以轴承表面易局部受损。这种现象主要发生在当对现有发动机进行强化或改变轴承设计及其周围环境时。 受环保法规的推动,发动机设计师进一步提高了甚至更小型和更轻量化发动机的效率和功率密度。结果,整个曲轴机构及其轴承座的弹性变形增大,从而恶化了轴承的工作条件。 虽然现在通过广泛使用计算流体动力学（CFD）方法能够成功地模拟某些型式的穴蚀,但是轴承内的机油流动情况仍然太复杂以致其不可能被一个全尺寸模型所涵盖。 适用于标准轴承评价的最普通的方法是采用基于雷诺方程数值解的弹性流体动力学程序。与此同时,还扩展采用了可使机油平衡更为精确的质量守恒定律。通过结合使用某种观察曲轴机构机油流动定时的工具,可以分析大多数轴承穴蚀现象。 本文论及与引起轴承穴蚀有关的主要因素。通过给出若干实例,描述最常见的轴承穴蚀现象,并展示了其与模拟结果之间的相互关系。接着,编制了一个各种影响因素的结构矩阵,并推导出一个关于防止穴蚀的轴承设计工作流程。 为了证明所介绍方法的优点,对一新设计的发动机进行了预防连杆大端轴承穴蚀的分析。在文章的最后进行了总结并对未来发展进行了展望。     

柴油机曲轴轴系的柔性多体动力学仿真分析

以曲轴有限元模型为基础,建立了包括活塞、连杆、飞轮和减振器皮带轮在内的三维实体曲轴系统多体动力学模型.通过进行曲轴系统在发动机工作状态下的柔性多体动力学仿真计算,求出了柴油机在不同工况下的扭矩输出特性和各主轴承在一个工作循环内的载荷变化情况,分析了曲轴在实际安装和运行状态下的扭振响应特性,并将计算与实测的结果进行了比较,证明柔性多体动力学仿真分析的结果是可靠的.     

利用虚拟发动机进行发火次序优化

现代发动机机械负荷和热负荷不断增大,迫切需要在多个方面大范围地对发动机结构进行优化。许多发动机零部件的开发过程是由计算机仿真支持的,目前这类开发技术相当先进和成熟,高度优化的产品不断涌现。不过,有些设计变量的优化(诸如发火次序)对发动机运行的影响涉及多个学科,目前仍具挑战性。在施加高燃烧压力的情况下,多缸商用发动机发火次序的合理布局对于减轻曲轴乃至整机振动和减轻主轴承负荷是一种有效的手段,与此同时,还能在保持进、排气系统良好流体动力学特性的情况下控制发动机的平衡。推荐的四冲程柴油机通用发火次序选择方法(尤其是其第一部分—基于曲轴系统扭转振动的发火次序优化法)是文章主题。德国FEV公司开发专用算法,为预定的曲轴布局产生一系列发火次序,然后针对其结果进行发动机仿真。此种方法可减少理论上可能的发火次序方案数,只剩下与给定发动机设计边界相符且技术上可行的方案。最后,对每种给定发火次序的影响,利用多准则优化技术(例如所推荐的愿望指数法)进行分析评估。针对典型的发动机结构和曲轴布局,给出技术上可行的发火次序方案数,是上述算法的一种进一步改进。文章介绍了确定发火次序方案数的方法,并以V16商用柴油机为例,介绍了发火次序对曲轴扭转振动的影响。     

曲轴轴承工作性能的评价

内燃机车柴油机曲轴轴承的磨损与其材质和表面的涂层密切相关。通过对伏罗涅什斯克内燃机车修理厂1A-9柴油机—发电机曲轴的故障分析和试验研究,表明采用A0201铝锡合金层的钢铝双金属轴承,使用效果优于铅青铜轴承。其良好的耐磨性,不但可降低生产成本,减少曲轴的磨损,而且延长了产品的使用寿命。     

DF48型曲轴检修中常见的质量问题及解决方法

DF48型曲轴是柴油机中的重要部件之一．柴油机工作时，它承受着较大的周期交变的弯曲作用和扭转作用，使曲轴产生弯曲和扭转振动；又由于曲轴的高速回转及承受气体压力作用，造成曲轴主轴颈等处严重磨损，因此要求曲轴具有较大的抗弯和抗扭刚度，良好的动力平衡性能，较小的轴承载荷和扭转振幅以及较高的轴颈耐磨性。为此，保养、检修好曲轴就显得尤为重要。     

16V280ZLD柴油发电机组曲轴止推轴承烧损故障分析

通过对16V280ZLD柴油发电机组曲轴止推轴承烧损故障主要原因的调研和分析,阐述了预防该型柴油发电机组柴油机曲轴止推轴承烧损采取的有效措施。     

12V240ZJ型柴油机曲轴烧瓦的原因及对策

概述了１２Ｖ２４０ＺＪ型柴油机曲轴主轴承，连杆轴承的工况及润滑原理，分析了可能导致轴承烧瓦失效的主要原因，并提出在检修时应采取的对策。     

CAE在柴油机设计开发中的应用

介绍了CAE在发动机研发中的作用,对某柴油机设计开发过程中所进行的整机热力学计算,轴系、阀系、燃油喷射系统分析,曲轴、连杆、主轴承壁、气缸盖一气缸套机体组的有限元计算,以及水套、气缸内气侧CFD分析的计算内容和方法进行了介绍.     

机车重要运动部件材料及热处理

按照＂九五＂规划，铁路运输应大力发展高速、重载，这就需要铁路机车的运动部件：曲轴、连杆、连轩螺栓、活塞、活塞环、凸轮轴、气阀、轴承和齿轮等承受越来越高的运动频率和越来越大的荷载，因此，对这些部件的材质和机械性能提出更高的要求。文中仅就目前国内几家主要机车生产厂对这些部件的材质及热处理工艺作了一些介绍。     

车用发动机轴承低摩擦涂层技术的发展动向

近年来．为改善发动机的燃油经济性和减少排放，汽车制造商趋向于采用怠速一停止系统、混合动力、小型化发动机、低黏度机油等新技术，发动机轴承的工作环境也因此而变得更为苛刻。通常情况下，轴承在流体润滑状态下工作，但在采用上述技术的情况下，要在不影响轴承可靠性的前提下延长其工作寿命，就必须使轴承在混合润滑或边界润滑状态下工作。为应对轴承工作环境的变化，必须降低轴承摩擦。通过二硫化钼喷丸处理、固体润滑涂层等应用实例，介绍近年来降低轴承表面摩擦因数的相关技术发展动向。     

装有起动-停车系统的发动机及其轴瓦

随着现代内燃机效率的提高,发动机轴承面临的挑战也日益增多。例如,起动一停车系统使曲轴和轴瓦经历混合摩擦阶段的循环数增加,具体取决于行驶状态。Federal—Mogul公司在颗粒增强聚酰胺亚胺的基础上推出一种新型减摩层,它能防止金属减摩层在这种条件下可能会出现的磨损。     

可取消正火处理的高强度软氮化曲轴用钢的开发

为实现发动机的高功率与轻量化，要求进一步提高曲轴的强度。而在曲轴的制造过程中，即便利用热处理变形较小的软氮化处理工艺，也必须对处理后的微小变形进行矫直。因此，运用合金设计概念，开发出能同时兼顾高疲劳强度与优异的弯曲矫直性能的软氮化用钢，并且，取消了正火处理，在实施软氮化处理之后，可获得优于以往经正火处理钢材的疲劳强度和弯曲矫直性能。取消正火处理后，制造成本降低了8％，并且在热锻之后的制造工序中，二氧化碳排放减少了约22％。     

运用柴油机主轴承故障诊断系统仪准确判断化瓦故障

柴油机主轴承作为曲轴的动力承载部件，其运用状态的优劣对柴油机整体的正常工作具有重大的影响。其载荷状态、润滑条件在某种程度上来说是恶劣的，一旦主轴瓦出现严重磨损故障，就可能造成曲轴主轴颈的严重     

新型高寿命滑动轴承技术

曲轴轴承的设计直接决定着柴油机的运行安全和维修周期，因此，Miba公司早在柴油机设计初期便应缴参与合作，其对参数的研究，为曲线/轴承系统在技术和经济方面实现最佳化做出了贡献。轴承的尺寸和结构是通过柴油机设计人员和轴承生产厂家双方的密切合作确定下来的，两家企业利用现有的计算模型和工作经验以及可做比较的各类柴油机资料提供有价值的结论，本文介绍的是如何采用“凹槽轴承”和“溅镀轴承”这两种Miba大功率轴承来达到所要求的运用安全性和寿命要求。     

降低汽车燃油耗的摩擦学技术

降低发动机燃油耗和减少二氧化碳排放是满足日趋严格的排放法规要求的必经之路。针对降低发动机燃油耗的课题,以发动机周边零部件为中心,着重介绍丰田汽车公司开展的摩擦学相关研究。就利用摩擦学技术降低燃油耗的具体方法,阐述了在优化气缸内圆面（工作表面）、改进活塞组件、优化气门机构及曲轴轴承等方面采用的新技术和新工艺,评价了上述技术措施对降低燃油耗及二氧化碳排放的效果。同时指出,即便是当代先进的内燃机。在利用摩擦学技术与手段优化其内部摩擦及降低燃油耗方面．仍具有很大的发展潜力。