柴油机连杆材料强度、刚度、动平衡和精度要求

　　连杆组的功用是连接活塞与曲轴，将活塞承受的燃气压力传给主轴，并和连杆配合，把活塞的直线往复运动变为主轴的旋转运动。连杆在作业中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。连杆的布置和制造品质直接危害着装备的性能和可靠性，本文将专业指南连杆的具体技术数据、材料要求、作业机理以及组成和形式分类。

　　      因此，连杆体除了有上下运动外，还左右摆动，作复杂的平面运动。

　　      连杆受力部位疲劳状态如图1所示，在工作时承受三种功用力如下：

　　      这些力的大小和方向都是周期性的变化，因此连杆承受着压缩、拉伸和横向弯曲等交变应力。连杆或连杆螺栓一旦断裂，就可能造成整机破坏的重大故障。如果刚度不足，使大头孔变形失圆，大头轴承的润滑因素受到破坏，则轴承会高温而烧损。连杆杆身变形弯曲，则会造成汽缸与活塞的偏磨，导致漏气和窜机油。于是要求连杆在尽可能轻的情形下，保证有足够的强度和刚度。

　　      连杆的基础载荷是拉伸和压缩，最大拉伸载荷发生在进气冲程开始的上止点附近，其数值为活塞组和计算断面以上那部分连杆质量的往复惯性力。

　　      式中，m、m1分别为活塞组和计算断面以上那部分往复运动的连杆品质对于四冲程发电机组来说，同样是上止点，排烟上止点(a=0°)、压缩上止点(a=360°)的连杆受力是不同的。

　　      其中，Fg和Fgmax为气压力和最大气压力，FL为连杆力，Fjmax为最大往复惯性力。

　　      为保证连杆构造轻巧，且有足够的刚度和强度，一般常用优质中碳钢（如45号钢）模锻或滚压成形，并经调质排除，外观如图2所示。中小功率内燃机连杆有采用球墨铸铁制造的，其效果良好，且成本偏低。强化程度高的内燃机采用高级合金钢（如40Cr、40MnB、42CrMo等）滚压制造而成康明斯柴油发电机。合金钢的优点是抗疲劳强度高，但对应力集中比较敏感池州康明斯发电机，因此采用合金钢制造连杆的时候，对其外部形状、过渡圆角和表面粗糙度等都有严格要求。近年来，硼钢、可锻铸铁及稀镁土球墨铸铁已广泛用于制造内燃机连杆，其抗疲劳强度接近于中碳钢，并且其切削性能很好，对应力集中不敏感，制造成本低。

　　（1）连杆常用的材料有45号钢（中碳钢）、40Cr、42Cr（中碳合金钢）、40CrMo以及采用可锻铸铁GTS65和/或球墨铸铁GGG70（多用于汽油机）等。

　　（2）4340（美国）合金钢属中等淬透性钢，热处理后有较好的强度和良好的综合力学性能，工艺性好，成材率高。最高操作温度为427℃。制造强度高、塑性好的重要零部件，氮化处置后制造特别用途需求的重要零件，如轴类黄浦康明斯发电机、齿轮青岛康明斯发电机、紧固件等。中国对应的类型：40CrNiMo（0.4%C，1.65～2.00%Ni镍，0.70～0.90 %Cr铬，0.20～0.30 %Mo钼)。

　　      柴油发电机组的连杆组具体由连杆小头、连杆杆身、连杆大头、连杆盖、连杆轴瓦、连杆衬套和连杆螺栓等部分组成，组成如图3所示。

　　      连杆小头的结构一般为短圆管形，用来装配活塞销。一般以半径较大的圆弧与杆身圆滑衔接，从而减小过渡处的应力集中。

　　      连杆杆身一般采用“工”字形断面，这是因为在材料断面面积相等的因素下，其抗弯断面模数最大，因此连杆可在最轻的情形下获得最大的结构刚度和强度柴油机连杆材料强度、刚度、动平衡和精度要求。

　　      连杆大头是连杆与主轴连杆轴颈相连接的部分，亦是连杆轴颈的轴承部分。连杆大头一般通过孔心分成两部分杭州康明斯发电机，以利于拆卸，其中被分开的小部分称为连杆盖（或连杆瓦盖），安装时，这两部分用两个或四个连杆螺栓连接。连杆大头的剖分形式有平切口和斜切口两种，如图4所示。

　　      v型柴油机左右两侧相对应的两个气缸的连杆，通常都装在同一个曲柄销上。按照两个连杆连接程序的不同，可分为下列三种形式。

　　      相对应的左右两缸的连杆， 一前一后地装在同一曲柄销。

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