中速大功率柴油机球铁曲轴的研究

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1、第3O卷第1n期％噜铁道机车车辆V01．3ONo．12010年2月RAIIWAYIOCOMOTIVE＆CARFeb．2010率一文章编号：1008—一7842(2010)01—0041—06议一中速大功率柴油机球铁曲轴的研究牟恕宽，孙永才，孙喜运，梁圣童一(1中国北车集团大连机车车辆有限公司企业技术中心，辽宁大连116022；2中国北车股份有限公司，北京100078)摘要较详细地介绍r3680kw(500o马力)16V240ZJE型柴油机球铁曲轴的由来和发展，具体结构设计和主要技术性能参数及有关计算分析，曲轴实物的试验、台架试验和实际运用情况，以及与国内外同

2、类柴油机曲轴技术水平对比，从中可以看出该球铁曲轴完全具有自主知识产权，是具有中国特色的豪诺技术产品，达到了国际先进水平，其中某些重要特性指标处于世界领先地位。关键词球铁曲轴；锻钢曲轴；中速；大功率柴油机；16VB40ZJE中图分类号：U266．2文献标志码：A一般来说锻钢具有较高的力学性能，据国外有关技1969年设计研制中速大功率16VB40ZJ型柴油机时就术文献记载和我们所获悉的一些技术资料得知，国外除大胆采用了球铁曲轴。随着我国国民经济的快速发展，了俄罗斯制造的皿49系列大功率机车柴油机等少数几为了满足铁路运输任务日益繁重的需要，中国北车集团个厂家采用铸

3、铁曲轴外，绝大多数制造厂家所生产的高大连机车车辆有限公司从1984年起，与英国里卡多工强化中高速大功率4冲程柴油机都无一例外地采用锻程师咨询公司继评价2430kw(3300马力)钢曲轴。而国内除了一些厂家制造的汽车和拖拉机等16VB4oZJB型柴油机，进行技术合作开发2940kW中小功率发动机上采用球铁曲轴外，国产的16V280ZJ(4000马力)16V24OZJD型柴油机之后，于1989年又等型内燃机车用中高速大功率4冲程柴油机也都是采第3次进行技术合作，开发研制出3680kW(5000马用锻钢曲轴。由于曲轴形状复杂，制造锻钢曲轴不仅需力)l6V240ZJ

4、E型柴油机(字母E为16V240ZJ型柴油要消耗大量的优质合金钢材及加工工时多，生产周期机重大设计改进后的型号排序)。长，而且还需要大量投资6000t以上大型锻压设备，这16VB40ZJE型柴油机的主要技术参数如下：往往又是一般机械生产工厂很难具备的。(1)柴油机型式水冷，4冲程，直接喷射，球墨铸铁(球铁)也具有优良的力学性能，如吸振性开式燃烧室，单级燃气涡轮能好、跑合性好、扭转疲劳强度高、刻痕敏感性小、受力增压，增压空气中问冷却；变形小、应力集中不敏感，有良好的自润滑能力、抗氧化(2)气缸数和排列型式16缸，V型，5O。夹角；性好和耐磨性好等，这些性能对于

5、制造曲轴来说无疑都(3)气缸直径240mm；是非常宝贵的，并且用球铁制造曲轴可以充分利用铸造(4)活塞行程275film；工艺的优越性，制作复杂的曲柄和内部油腔等，能获得(5)总排量199．05dm；理想的结构形状，使应力分布更加合理，材料利用更加(6)压缩比12．4：1；充分，同时加工余量小，加工方便，生产周期短，便于大(7)UIC标定功率3680kW；批量生产，而且造价低廉，不需要特大型锻压设备。因(8)最大运用功率3310kw；此采用球铁曲轴是一种多快好省的环保节能产品，这也(9)标定转速1000r／rain；是近年来球铁曲轴获得进一步发展的重要原因。

6、(10)最低空转转速430r／rain；116V240ZJE型柴油机球铁曲轴的设计结构及技术参数(11)标定转速时的活塞平均速度为了加速我国铁路牵引动力现代化的进程，早在9．17m／S：牟恕宽(1945)男，山东烟台人，教授级高级工程师(收稿日期：2009—05—28)42铁道机车车辆第3O卷(12)标定工况时的平均有效压力(18)柴油机冷却水出口温度2．21MPa；≤98℃；(13)标定工况时的最大气缸压力(19)柴油机外形尺寸(长x宽×高)≤16MPa；5339mmX1790mm×3085irilnl~(14)最大运用功率时的最大气缸压力(20)柴油机干

7、重25200kg。≤15MPa；16V240ZJE型柴油机球铁曲轴就是在16V24OZJB(15)标定功率时的燃油消耗率型柴油机原来使用的球铁曲轴基础之上发展而来的。≤205+3g／(kW·h)；1．116V240ZJE型柴油机球铁曲轴的设计结构(16)标定功率时的润滑油消耗率16V240ZJE型柴油机球铁曲轴的设计结构如图11g／(kW·h)；所示。曲轴全长为3819mlTl，总重为2．004t。主要由(17)柴油机润滑油出口温度曲轴体和平衡铁两大部分组成。≤98℃；曲轴体用稀土镁钼铜合金球墨铸铁铸造而成，简称卜曲轴体；2一挡；3一密封堵{4～锁紧片；5一

8、螺钌；6一衡铁；7～弹性销；8一销。图116V240