《机械强度》
起眼不起眼不好说…因为这东西你都看不见…
如果说发动机是汽车的心脏,发动机里面的这根曲轴,相当于汽车的大动脉。
这条动脉…也可以特别大。
不过这都是船用的曲轴…
曲轴精度要求很高,一般都是0.02mm以下,并且一般机床无法加工,要么特种机床、要么加工中心,材料一般用铸铁或者钢模锻而成。
它除了加工难以外,受力也是非常复杂的,不是一般的拉压扭断,是在交变力作用下的疲劳断裂,而疲劳断裂几乎是无法预测的。
几乎可以说,这根轴造好了,发动机其他部件的生产也不是大问题了。
在很长一段时间里,这根轴一直是中国迈不过去的坎…
补充内容,以下大概有3000+字,q粗略百科一下曲轴加工流程。
中国汽车报废里程是60万公里,假设以60km/h,2000转/min运转,这根曲轴在整个工作期间内至少需要转动12亿圈。
关于曲轴还得从制造他们最基础的方法说起。
曲轴制造主要分为铸造、锻造两种。
1.铸造
铸造就是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,冷却凝固后获得零件或毛坯的方法,这种工艺方法已经有6000多年的历史了。
曲轴当然也可以这么造,而且世界上大部分曲轴都是铸造的,
材料以球墨铸铁为主,因为球铁加工性好,韧性刚度又能满足需要。
铸造出来是这样子的。
在这期间需要解决的问题很多。
比如气孔,尤其是球墨铸铁特别容易出现皮下气孔缺陷,这种缺陷的产生原因是空气还没排出金属液体就凝固了;冷隔/浇不足,大概就是液体在到达确定的位置前就凝固了/用完了,导致不能铸出完整的样子;以及其它铸造缺陷等等。
2.锻造
锻造就是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
人们所熟知的打铁就是最早的锻造方法…
把锻造的锤头换成一定的形状,就能在锻造的时候把坯料直接锻打成相应模型的样子,这就叫模锻,模锻腔的形状可以根据需要改变,比如曲轴形的:
锻造看起来比铸造简单,其实缺陷也很复杂:
加热温度不够根本锻不动,加热的时候温度太高了又会导致金属晶粒粗大,一锤子下去就断了;更不要说还有脱碳/增碳、折叠、断裂等等问题了。
不过这都是锻造/铸造工艺方面的问题,本身跟是不是曲轴关系不大,没什么特别的地方。
其实还有一种加工方法:数控加工中心一次成型!
众所周知能直接加工曲轴的多轴数控加工中心精度还能直接满足要求的,贵到令人自闭,且不说加工中心的购买成本,加工一根曲轴得削十几二十个小时,生产率非常低下,除此之外还有金属纤维的切断问题等等。
目前只有一些产量非常低的曲轴使用这种制造方法,必须某某特研的超跑、赛车等等,因为需求不高另开一条生产线更费钱。
好了你经过锻造/铸造现在已经有一根曲轴....坯料了。
是的距离能用还差得远。
你现在需要解决的问题,除了锻造/铸造工艺本身要克服的问题以外还需要解决:
1.曲轴定心工艺
曲轴在发动机内部做高速回转运动,曲轴自身不平衡问题会引起振动,并且震动量与转速的平方成正比。
手机和一些奇怪的东西的震动就是依靠这个原理,不过手机现在改用线性马达就不是这样的了。
发动机正好相反,发生震动最直接影响的就是加快部件的疲劳失效,导致寿命缩短;除此以外还会产生噪音、运行不平稳等问题。其实不止是曲轴,高速回转的部件都是需要解决动平衡问题的。
在加工轴颈前,要先加工曲轴的端面和打中心孔。因为中心孔是后续各项加工工序得以顺利进行的基本步骤,尤其是它的精度,会对各加工表面余量分布和动平衡工序产生非常大的影响。通过曲轴轴颈的两个中心点的轴线叫做几何轴线。而实际上质量轴心并不会与几何轴线重合。
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