曲軸的功用、工作條件及制造方法

曲軸的功用是將氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ剌敵?，以?qū)動與其相連的動力裝置。此外，它還要驅(qū)動內(nèi)燃機本身的配氣機構(gòu)及各種附件，如噴油泵、水泵和冷卻風(fēng)扇等。

曲軸在工作時，由于承受很高的氣體力、往復(fù)慣性力、離心力及其力矩的作用，因此曲軸內(nèi)部產(chǎn)生沖擊性的交變應(yīng)力（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)），并易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，從而引起曲軸的疲勞破壞。另外由于各軸頸在很高的壓力下作高速轉(zhuǎn)動，使軸頸與軸承磨損嚴重，所以，對曲軸的要求是：耐疲勞、耐沖擊；有足夠的強度和剛度；軸頸表面的耐磨性好并經(jīng)常保持良好的潤滑狀態(tài)多靜平衡與動平衡要好；在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動；安裝固定可靠并加以軸向定位或限制軸向位移。

曲軸毛坯制造采用鑄造和鍛造兩種方法。鍛造曲軸主要用于強化程度高的內(nèi)燃機，這類曲軸一般采用強度極限和屈服極限較高的合金鋼（如40Cr、35CrMo等）或中碳鋼（如45號鋼）制造：造曲軸廣泛應(yīng)用于中小功率內(nèi)燃機，通常采用高強度球墨鑄鐵鑄造，其優(yōu)占：過方，成本低；能夠鑄出合理的結(jié)構(gòu)形狀；對扭轉(zhuǎn)振動的阻尼作用優(yōu)于鋼材。

曲軸的分類

①白軸按各組成部分的連接情況，可分為組合式曲軸和整體式曲軸兩種。

即將曲軸分成若干部分，分別制造與加工，然后組裝成一個整體：其優(yōu)點是加工方便，便于產(chǎn)品系列化。缺點是拆裝不方便，組裝質(zhì)量不易保證，重量大，成本高，采用滾動軸承，噪聲大，隔音罩發(fā)電機組，難以適應(yīng)高轉(zhuǎn)速。

整體式曲軸，即曲軸的各組成部分鑄（或鍛）造在一根曲軸毛坯上。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、強度及剛度好、重量輕、成本低。

②按照曲軸主軸頸數(shù)目，可分為全支承曲軸和非全支承曲軸。

全支承曲軸即是在任兩個相鄰曲拐之間都設(shè)有主軸頸的曲軸。其主軸頸總數(shù)比連桿軸數(shù)多一個。這種曲軸的優(yōu)點是曲軸的剛度大，主軸承負荷輕。其缺點是內(nèi)燃機軸向尺寸加長。非全支承曲軸的主軸頸總數(shù)等于或少于連桿軸頸數(shù)，其優(yōu)點是尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。缺點是剛度和強度較差，主軸承負荷較重。柴油機因負荷較重，一般多采用全支承曲軸。非全支承曲軸多用于負荷較輕的內(nèi)燃機。

調(diào)速器的種類

（1）根據(jù)調(diào)速器 調(diào)節(jié)機構(gòu)的不同可分為機械式、液壓式、氣動式和電子式四種．機械式調(diào)速器機械式調(diào)速器的感應(yīng)元件為飛塊或飛球，直接推動執(zhí)行機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，廣泛用于中、小功率柴油機上。

①液壓式調(diào)速器 液壓式調(diào)速器一般用飛塊作感應(yīng)元件，推動控制活塞操縱液壓伺服器。這種調(diào)速器的感應(yīng)元件較小，通用性強，可用少數(shù)幾種尺寸系列滿足幾十到上萬馬力柴油機的配套要求，穩(wěn)定性好，調(diào)節(jié)精度高（穩(wěn)定調(diào)速率可到零），推動力大，便于實現(xiàn)柴油機的自動控制，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高，因此，適用于大功率柴油機。

②氣動式調(diào)速器 氣動式調(diào)速器是利用膜片感應(yīng)進氣管真空度的變化，進而推動執(zhí)行機構(gòu)。這種調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡單，低速時靈敏度較高，但因進氣管裝有節(jié)流閥增加了進氣阻力，使功率有所下降，因此，只適用于小功率柴油機，所以目前采用不多。

③電子式調(diào)速器 電子式調(diào)速器是把柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化轉(zhuǎn)換成電量變化，經(jīng)采樣放大后控制其執(zhí)行機構(gòu)。這種調(diào)速器可在柴油機轉(zhuǎn)速產(chǎn)生明顯變化之前調(diào)整供油量，獲得很高的調(diào)節(jié)精度，實現(xiàn)無差并聯(lián)運行，目前，主要用于柴油發(fā)電機組。

（2）按照調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速范圍，可分為單程式、兩極式和全程式三種

①單程式調(diào)速器 單制式調(diào)速器只在某一個轉(zhuǎn)速（一般為標定轉(zhuǎn)速）時起作用。它適合于要求轉(zhuǎn)速恒定的柴油機，如驅(qū)動發(fā)電機、空氣壓縮機、離心泵等的柴油機。

②兩極式調(diào)速器 兩極式調(diào)速器只在柴油機怠速和標定轉(zhuǎn)速兩種情況下起作用，主要用于汽車，以保持怠速工作穩(wěn)定和防止高速時“飛車”。其他工況則由操作者操縱油門來調(diào)節(jié)供油量。

③全程式調(diào)速器 全程式調(diào)速器是在柴油機工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均起作用。裝有這種調(diào)速器的工作機械．操作人員根據(jù)工作需要選擇任一轉(zhuǎn)速后，調(diào)速器即能自動地使柴油機穩(wěn)定在該轉(zhuǎn)這下工作。這不僅大大改善了操作人員在負荷變化頻繁情況下的勞動條件，而且也提高了工作質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此，大多數(shù)工程機械都采用這種調(diào)速器。

電子調(diào)速器

電子調(diào)速器在結(jié)構(gòu)和控制原理上與機械式調(diào)速器有很大不同，它是將轉(zhuǎn)速和（或）負荷的變化以電子信號的形式傳到控制單元，與設(shè)定的電壓（電流）信號進行比較后再輸出一個電子信號給執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)動作拉動供油齒條加油或減油，以達到快速調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速的目的。電子調(diào)速器以電信號控制代替了機械調(diào)速器中的旋轉(zhuǎn)飛重等結(jié)構(gòu)，沒有使用機械機構(gòu)，動作靈敏、響應(yīng)速度快、動態(tài)與靜態(tài)參數(shù)精度高；電子調(diào)速器無調(diào)速器驅(qū)動機構(gòu)，體積小，安裝方便，便于實現(xiàn)自動控制。

常見的電子調(diào)速器有單脈沖電子調(diào)速器和雙脈沖電子調(diào)速器兩種。單脈沖電子調(diào)速器是以轉(zhuǎn)速脈沖信號來調(diào)節(jié)供油量；雙脈沖電子調(diào)速器是將轉(zhuǎn)速和負荷的兩個單脈沖信號疊加起來調(diào)節(jié)供油量的。雙脈沖電子調(diào)速器能在負荷一有變化而轉(zhuǎn)速尚未變化之前就開始調(diào)整供油亙，其調(diào)整精度比單脈沖電子調(diào)速器高，更能保證供電頻率的穩(wěn)定。

雙脈沖電子調(diào)速器的基本組成主要由執(zhí)行機構(gòu)、轉(zhuǎn)速傳感器、負荷傳感器和速度控制單元等組成。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器用于監(jiān)測柴油機轉(zhuǎn)速的變化，并按比例產(chǎn)生交流電壓輸出；負荷傳感器用于檢測柴油機負荷的變化，并按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出；速度控制單元是電子調(diào)速器的，接受來自轉(zhuǎn)速傳感器和負荷傳感器的輸出電壓信號，并按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓后與轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓進行比較，把比較后的差值作為控制信號送往執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)輸人的控制信號以電子（液壓、氣動）方式拉動柴油機的油量控制機構(gòu)加油或減油。

若柴油機負荷突然增加，負荷傳感器的輸出電壓首先發(fā)生變化"此后轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)變化（數(shù)值均下降）。上述兩種降低的脈沖信號在速度控制單元內(nèi)與設(shè)定的轉(zhuǎn)速電壓比較傳感器的負值信號數(shù)值小于轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓的正值信號數(shù)值、輸出正值的電壓信號，在執(zhí)行機構(gòu)中使輸出軸向加油方向轉(zhuǎn)動，增加柴油機的循環(huán)供油量。

反之，若柴油機的負荷突然降低，也是負荷傳感器的輸出電壓首先發(fā)生變化，此后轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)變化（數(shù)值均升高）。上述兩種升高的脈沖信號在速度控制單元內(nèi)與設(shè)定的轉(zhuǎn)速電壓比較，此時，傳感器的負值信號數(shù)值大于轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓的正值信號數(shù)值，速度控制單元輸出負值的電壓信號，在執(zhí)行機構(gòu)中使輸出軸向減油方向轉(zhuǎn)動，降低柴油發(fā)動機的循環(huán)供油量。

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