曲軸及配重的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型通常涉及用于往復式發動機的曲軸，并且更具體地涉及用于曲軸的減振器和平衡器。
【背景技術】
[0002]通常依靠往復式發動機來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運行時間。需要多缸發動機裝置來增加模塊性和功率水平，這導致成“V”形式的二十或更多個氣缸。這樣的構造導致扭轉更加柔性的特別長的曲軸。上述所有因素產生嚴重的曲軸扭轉振動的問題。
[0003]作為示例，美國專利第8，807，108號描述了一種擺動式阻尼器，其被設置成沿曲軸形成的軸頸銷裝配重并被配置成與連桿聯接。這種構造的擺動式阻尼器可以減弱由關聯的軸頸銷所引起的曲軸的振動。擺動式阻尼器還可以增加曲軸的剛性，降低曲軸的撓曲，從而在轉動和減振期間增加曲軸效率。擺動式阻尼器還提供了主軸承慣性力的額外卸荷。然而，美國專利第8，807，108號的擺動式阻尼器沒有解決由于曲軸的諧振而導致的曲軸中的扭轉力。本實用新型解決了現有技術的這些和其它缺點。
【實用新型內容】
[0004]在某些方面，本實用新型旨在振動吸收和平衡策略以及曲軸。在一個方面中，本實用新型描述了一種曲軸，其包括:沿縱向軸線軸向對齊的多個主軸頸;徑向地偏離所述縱向軸線的多個曲柄銷軸頸；多個曲柄臂中的第一曲柄臂，其聯接至所述多個主軸頸中的第一主軸頸及所述多個曲柄銷軸頸中的第一曲柄銷軸頸，其中，所述第一曲柄銷軸頸聯接在所述第一曲柄臂的第一端附近;第一配重，其聯接在所述第一曲柄臂的第二端附近，其中，所述第一配重相對于所述第一曲柄臂的所述第二端和所述多個曲柄銷軸頸的配置被空間地調諧并被協調地調諧為所述曲軸的至少一種簡諧模式。
[0005]—種曲軸，包括:多個主軸頸，其沿縱向軸線軸向對齊;多個曲柄銷軸頸，其徑向地偏離所述縱向軸線，所述曲柄銷軸頸中的每一個均被配置成聯接至連桿;第一曲柄臂，其聯接至所述多個主軸頸中的第一主軸頸及所述多個曲柄銷軸頸中的第一曲柄銷軸頸，其中，所述第一曲柄銷軸頸聯接在所述第一曲柄臂的第一端附近；以及第一配重，其聯接在所述第一曲柄臂的第二端附近，其中，所述第一配重相對于所述第一曲柄臂的所述第二端與所述多個曲柄銷軸頸經過空間調整，調整為所述曲軸的至少一種簡諧模式。
[0006]所述第一配重以雙線擺的形式聯接至所述第一曲柄臂的所述第二端。
[0007]使用一對間隔開的銷釘將所述第一配重聯接至所述第一曲柄臂的所述第二端，所述銷釘延伸穿過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體上的半環狀盤形，所述半環狀盤形包括被配置成接納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軸的至少一種簡諧模式的偏移區域內，并且其中，所述第一配重選擇性地聯接至所述第一曲柄臂，以實現將所述第一配重空間調整為所述曲軸的至少一種簡諧模式。
[0010]所述第一配重能夠滑動地聯接至所述第一曲柄臂，并且其中，在所述曲軸運行期間，利用所述第一配重相對于所述第一曲柄臂的偏移將所述第一配重簡諧調整到所述曲軸的至少一種簡諧模式。
[0011]在另一方面中，一種用于平衡曲軸的方法，其可以包括:確定曲軸的至少一種簡諧模式;基于所確定的至少一種簡諧模式，選擇多個曲柄臂中的一個曲柄臂，其中所選定的曲柄臂聯接至多個主軸頸中的至少一個主軸頸和多個曲柄銷軸頸中的至少一個曲柄銷軸頸；以及將配重聯接至所選定的曲柄臂。
[0012]在又一方面中，配重可以包括:主體，其具有大體上半環盤形；形成在主體的一部分中的槽，所述槽被配置成接納要聯接至主體的曲柄臂的至少一部分，其中所述槽置于形成在主體中的第一聯接壁和第二聯接壁之間；第一對孔，其形成在所述第一聯接壁中；第二對孔，其形成在所述第二聯接壁中，第二對孔與第一對孔對齊；以及聯接機構，其被配置成延伸穿過第一對孔中的至少一個孔和第二對孔中的至少一個孔，以將曲柄臂固定在主體的槽中。
[0013]所述第一對孔、所述第二對孔和所述聯接機構被配置成以雙線擺的形式將所述主體聯接至所述曲柄臂。
[0014]所述聯接機構包括圓柱形主體和靠近所述主體的一端設置的法蘭，并且其中，所述主體的直徑與所述第一對孔中的至少一個孔和所述第二對孔中的至少一個孔中的一個的直徑的差在之間。
[0015]本實用新型可以減小作用在曲軸上的扭轉力，避免和減少故障的發生。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本實用新型的方面的曲軸的主視圖。
[0017]圖2是圖1的曲軸的一部分的局部分解透視圖。
[0018]圖3是圖1的曲軸沿圖1中的線3-3的截面圖。
[0019]圖4是圖1的曲軸沿圖1中的線4-4的截面圖。
[0020]圖5是圖3中的線5-5的截面圖。
[0021]圖6是根據本實用新型的方面的示例性曲軸測試模型的示意圖。
[0022]圖7是基于圖6的曲軸測試模型的力對角速度的曲線圖。
[0023]圖8是基于圖6的曲軸測試模型的力對角速度的曲線圖。
[0024]圖9是曲軸在第一頻率下的歸一化的偏移的曲線圖。
[0025]圖10是曲軸在第二頻率下的歸一化的偏移的曲線圖。
[0026]圖11是根據本實用新型的方面的示例性曲軸測試模型的示意圖。
[0027]圖12是基于圖11的曲軸測試模型的力對角速度的曲線圖。
[0028]圖13是基于圖11的曲軸測試模型的力對角速度的曲線圖。
[0029]圖14是基于圖11的曲軸測試模型的力對角速度的曲線圖。
[0030]圖15是基于圖11的曲軸測試模型的力對角速度的曲線圖。
【具體實施方式】
[0031]在一個方面中，可以通過從曲軸的激勵和響應中去除振動能量來消減多缸發動機曲軸的諸如扭轉振動的振動，而不影響發動機運行。作為示例，可以通過從特定模態(例如第二曲柄簡諧模態)中去除能量來從“空間”上調諧扭轉吸振器的配置，和/或通過從特定發動機激勵階數(例如在V-20發動機中特別麻煩的第五階)中去除能量來從“頻率”上調諧扭轉吸振器的配置。這種空間地和頻率地調諧提供了獨特的優點，使得具有長曲軸的大型往復式發動機能夠以較高的轉速安全且可靠地運行，同時輸送增大的功率密度并滿足排放需求。作為又一示例，可以通過將吸振器的擺錘運動調諧至特定的發動機激勵階數η來選擇性地配置雙線擺吸振器并至少基于曲軸簡諧模式沿著曲軸選擇性定位吸振器來實現這種調諧。
[0032]現在參照附圖并且更具體地參照圖1-圖5，曲軸100可以包括沿著縱向軸線A-A同一軸向的多個主軸頸102以及徑向偏離縱向軸線A-A的多個曲柄銷軸頸104。在一個方面中，曲軸100可以包括一個或多個軸承106，軸承106聯接至曲軸100的第一端108或第二端110并沿著縱向軸線A-A軸向對齊。也可以將諸如飛輪、阻尼器(例如，蓋斯林格阻尼器、粘滯阻尼器等)的其它部件聯接至曲軸100。作為示例，曲軸100可以為多缸發動機(例如，往復式發動機)的部件。作為另一示例，曲軸100可以被配置成聯接至多個連桿(未示出)。在一個方面中，曲柄銷軸頸104的每一個均可以被配置成聯接至一個或多個活塞桿或連桿。應當理解，可以使用各種聯接機構將連桿聯接至曲柄銷軸頸104。此外，應當理解，可以使用各種連桿配置，諸如叉配置和槳葉配置。在某些方面中，曲軸100可以被配置成聯接至20根連桿。也可以使用其它配置和其它數量的連桿。
[0033]曲軸100還可以包括多個曲柄臂112或連接件。在一個方面中，可以在至少一個主軸頸102和一個曲柄銷軸頸104之間聯接一個或多個曲柄臂112。如圖2中更清楚地示出的，一個或多個曲柄臂112可以包括設置在第一端116和第二端118之間的中心部分114。作為示例，主軸頸102中的一個可以聯接至中心部分114。作為另一示例，曲柄銷軸頸104中的一個可以聯接在第一端116附近。作為又一示例，一個或多個曲柄臂112的第二端118可以被配置成聯接至配重120。可以將任何數量的配重120聯接至任何數量的曲柄臂112。在某些方面中，每個曲柄臂112可以聯接至至少一個主軸頸102、至少一個曲柄銷軸頸104以及至少一個配重120。然而，也可使用其它配置。
[0034]在一個方面中，一個或多個曲柄臂112可以包括凹部122。作為示例，凹部122可以形成在曲柄臂112的第二端118附近。作為另一示例，凹部122的厚度可以小于相應曲柄臂112的中心部分114的厚度。作為又一示例，可以在一個或多個曲柄臂112的第二端118附近形成一個或多個孔124。孔124可以被配置成接納諸如銷的聯接機構(例如，聯接機構138)。這種聯接機構可以用于將配重120可拆卸地聯接至相應曲柄臂112。也可以使用其它聯接機構。
[0035]在一個方面中，配重120可以包括通常為半環盤形的主體126。也可以采用其它形狀、尺寸和質量。可以在主體126的一部分中形成槽128。槽128可以被配置成接納諸如曲柄臂112的構件的至少一部分(例如，凹部122)，以使其聯