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曲轴动平衡的工艺及技术应用摘要：曲轴（Crankshaft）作为发动机系统中的重要组成部件，其平衡精度的高低对发动机运行的稳定与安全存在直接影响。
在此分析动平衡检测和修正原理及影响动平衡的因素等理论基础上，结合生产实际、论述曲轴动平衡的技术应用。
关键词：曲轴动平衡；重复性；平衡精度曲轴（Crankshaft）是发动机中最为重要的高速旋转部件，将连杆上的力转化为转矩，并将其输送给其他附件，带动发动机其他附件的运行。
通常情况下，曲轴在运行过程中易受旋转质量产生的离心力、旋转过程中周围环境变化下产生的气体惯性力以及往复惯性力的影响，发生质量与性能问题，对此，加强曲轴基本性能，提升曲轴平衡性至关重要。
基于此，本文以曲轴动平衡为研究对象，就曲轴动平衡技术与应用进行了如下分析。
1、曲轴动平衡的概述曲轴是发动机的动力源，主要是由质量轴线与几何轴线共同组成的发动机高速旋转部件。
就曲轴几何轴线而言，主要是指支撑旋转体中的两个轴颈的中心点共同构成的轴线；质量轴线是旋转体在旋转作用下产生综合质量的轴线。
通常情况下，当曲轴旋转体处于完全对称形态时，轴线中点位置为质量中心所在位置，此时质量中心与几何中心相重叠。
在此条件下，假如轴承对旋转体不产生限制作用时，旋转体将围绕着几何轴线进行均匀旋转,呈现平衡状态。
当给予曲轴旋转体中心位置一定重量时（Unbalance Weight），曲轴的质量中心将产生一定的变化，此时曲轴的几何轴线将于曲轴的质量轴线不再重叠，而是呈现出平行状态，当其径向会产生一定距离的偏移（如下图所示）。
在此条件下，假如轴承对旋转体不产生限制作用时，旋转体将围绕着质量轴线进行旋转。
当给予曲轴旋转体某端位置一定重量时，曲轴的质量中心将将产生一定的变化，其径向和轴向均存在偏移，且偏移的数值与所给予的重块质量呈现出比例关系。
因此当曲轴质量轴线与几何轴线不再同一位置时，曲轴在旋转质量产生的离心力、旋转过程中周围环境变化下产生的气体惯性力以及往复惯性力的作用下，将出现较大的振动和异响，造成轴承、轴套等异常磨损，进而影响发动机的寿命并动力输出不均，部件精度下降以及输出效率降低等缺陷。
柴油机知识：12V190曲轴事故分析一：事故分析：1: 该曲轴自由端第一道平衡块脱落，从表面现象分析，该平衡块螺栓有一根中间螺纹区断裂，断裂面光滑，系撕裂性断裂。
2: 第二根螺栓弯曲，仍在平衡块孔内，螺栓滑丝，并带有金属磨，根据表面现象分析，该曲轴平衡块螺栓出厂时是紧固好的，是否螺栓的丝纹存在问题，(待返厂后物理分析)。
3: 因为该平衡块系曲轴的自由端，振动较大，如螺纹丝距有问题，振动后会产生松动，失去紧固的平衡块会左右摆动，产生现在的后果，造成机体打烂，曲轴报瓦。
二：责任分析：三方均负相关责任。
1：机组使用方：曲轴平衡块螺栓松动后左右摇摆，产生撞击，会发出相当大的金属撞击声，而且产生的后果并不是瞬间，是有一段时间的过程，这个时间段的操作者，是听见不管还是不在现场，机器是在机油泵打烂后失去油压的情况下自动停止，使用方是否应该承担下责任。
2：机器制造单位：根据用户的需要，厂房设置了远距离的操作间，不知操作间的控制监测哪些项目，包括机器的各部运转数据，发电机的数据，但是能否监测机器的异常的声音数据，这是个非常关键的问题，另外是否履行了使用该机器运转期间还要进行室外巡回检查的责任。
3：曲轴生产单位:现场已进行了分析排查，待损伤件运回本单位后进行仔细的物理化验分析，联合出个结论，供各方参考。
三：曲轴生产单位的几点建议：1：发生事故后，曲轴单位非常重视，加强了生产三检制的力度，保证产品的合格率达到100%，在此，诚恳的要求制造厂家进行监督，装机前再次审查一遍，多沟通，多交流。
2：机器制造厂应与用户协商，在远距离操作间的方式上应该改进一下，单靠远距离操作是存在安全隐患的，应当需要阶段性的进行巡回检查。
3：远距离操作的项目，是否增加在操作间能否监测到机器运转的声音变化等（以监测机器噪音的分贝为基点）以上鉴定分析难免有疏漏之处，不当之处还望指正。
摘要曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复>运动变成循环运动。
曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。
主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。
发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。
而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。
曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。
本次采用球墨铸铁QT600-2.设计的主要就是这两方面的在数控机床的加工。
集合多种的曲轴加工后，深入分析了曲轴的加工工艺。
关键词：曲轴主轴劲连杆劲数控加工。
一曲轴的基础信息1.1曲轴的作用曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。
曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。
1.2曲轴的结构及其特点图1-1 曲轴的结构图曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。
一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机>；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。
连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有>平衡重块。
平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。
曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。
浅谈曲轴平衡技术及PA6-280型柴油机曲轴的动平衡西北工业大学 杨安庆国营陕西柴油机厂 张中平 曲轴动平衡是柴油机生产制造过程中不可缺少的重要工序,旨在消除由于制造加工误差、材料缺陷以及装配误差等因素造成的不平衡量,其目的是减少发动机在工作时的振动和噪声,改善曲轴的工作条件,提高可靠性,延长使用寿命。
1 关于动平衡的一些基本知识1.1 静平衡与动平衡为了减少转动零件由于质量分布不均匀产生不平衡的离心惯性力(或力偶),必须对转动零部件进行平衡校正,平衡校正分静平衡和动平衡两种。
不论该构件转至何位置,其本身质量对于回转轴线的静力矩均等于零,从而不会使自己转动,这种平衡称为静平衡,静平衡的条件是:所有离心惯性力的向量和等于零或所有重径积的向量和等于零。
对于沿轴向宽度很大的转动零件,欲得到平衡,除了应使其离心惯性力之和等于零外,其惯性力偶矩之和也必须等于零,这种平衡称为动平衡。
1.2 静平衡与动平衡的选择原则静平衡与动平衡的选择原则见表1。
表1 静平衡与动平衡的选择原则平衡方法转子长度L与外径D之比工作转速静平衡D L>5任何转速动平衡D L≤1n>1000r m in 1.3 动平衡机的分类和工作原理根据平衡转速的角频率Ξ与动平衡机(摆架加转子)系统的振角频率Ξ0的关系,可将动平衡机分为软支承动平衡机、半硬支承动平衡机和硬支承动平衡机三种。
对软支承动平衡机一般取Ξ>2Ξ0;半硬支承动平衡机一般取0.3Ξ0<Ξ<0.5Ξ;硬支承动平衡机一般取Ξ<0.3Ξ0。
根据工程力学原理,对软支承和硬支承结构刚性转子动平衡分别进行分离解算可知,对软支承结构,支承的振幅与重径积成正比,因此,动平衡时的工作角速度只要远大于支承系统的固有角频率,就可由支承的振幅反映重径积,这是软支承动平衡机的工作原理。
对硬支承结构,支承的振幅与不平衡所产生的离心力成正比,且相位相同,利用这一关系,动平衡时的工作角速度只要远小于支承系统的固有角频率,就可以由支承的振幅(或轴承所受的力)反映离心力,这是硬支承动平衡机的工作原理1.4 转子的许用不平衡量转子的不平衡量用重径积Gr(g・mm)、偏心距e(Λm)和平衡精度A(mm s)表示,其意义、相互关系及应用见表2。
2100T柴油机曲轴的平衡性分析及平衡措施设计说明书专业：班级：学号：姓名：1.绪论2.2100T柴油机曲轴平衡性的理论分析与计算2.1旋转惯性力的平衡分析2.2往复惯性力的平衡分析3.相关参数的确定和不平衡的惯性力及其力矩的理论曲线绘制3.1相关参数的确定3.2不平衡的惯性力及其力矩的理论曲线绘制4.曲柄连杆机构多刚体动力学模型的建立4.1多刚体动力学方程4.2多刚体系统建模4.3曲轴系统建模4.4活塞系统建模4.5连杆系统建模4.6曲轴、活塞与连杆组件的装配5.基于Adams的曲柄连杆机构动力学仿真分析5.1模型文件的导入5.2运动副的施加5.3运动仿真的初始条件5.4运动仿真的结果与分析6.2100T柴油机平衡装置的设计6.1平衡方案的比较6.1.1平衡块平衡机构6.1.2单轴平衡机构6.1.3双轴平衡机构6.1.4方案的确定6.2平衡机构的计算6.3平衡机构的布置6.4平衡块的设计结论参考文献往复式内燃机由于工作过程的周期性和机件运动的周期性，曲轴旋转时所产生的旋转惯性力和往复惯性力都是周期性变化的。
如果这些力在机内不能相互抵消，传给支承的力也会不断变化。
再者，由于输出转矩的波动，也会造成支反力的变化，这些就是往复式内燃机不平衡的原因。
平衡性差的内燃机会引起机器在支承上振动，影响乘员的舒适性和驾驶的平顺性，同时会产生振动噪声、消耗能量、降低机器的总效率，还会引起紧固连接件的松动或过载，导致相关仪器和设备的异常损坏。
因此，对于内燃机来说具有良好的平衡性极其重要。
内燃机的平衡性分析包括两方面的内容：惯性力系的平衡性和扭矩的均匀性。
对于2100T柴油机，由于两缸机自身平衡系统的特殊性，其往复惯性力和该力形成的力矩是不平衡的，因此如何使两缸机既在结构上不过于复杂，又能满足平衡性要求，具有十分重要的意义。
分析2100T柴油机曲轴的平衡问题，实质上就是对各缸往复惯性力和各曲拐旋转惯性力构成的空间力系进行简化，如果简化结果主矢量、主力矩均为零，则曲轴是平衡的，反之就不平衡，这是求出不平衡量随时间（曲柄转角）的变化规律即可。
