阅读说明：本技术 适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成 (Crankshaft assembly suitable for piston type two-stroke aircraft engine ) 是由 李为松 李康 夏志远 方芳 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成,包括曲轴本体、主轴承和辅助轴承,主轴承和辅助轴承为自润滑深沟球轴承,曲轴本体包括曲轴前曲柄、曲轴后曲柄以及与曲轴前曲柄和曲轴后曲柄连接的曲轴连接曲柄臂,曲轴前曲柄上套设有辅助轴承和一主轴承,曲轴后曲柄上套设有另一主轴承。本发明适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成,主轴承和辅助轴承都是采用自润滑的深沟球轴承,主轴承和辅助轴承的润滑不需要消耗二冲程发动机的混合油,从而可以降低发动机的油耗,同时自润滑轴承自身是密封的,受到外界影响小,轴承的可靠性有保障。(The invention discloses a crankshaft assembly suitable for a piston type two-stroke aero-engine, which comprises a crankshaft body, a main bearing and an auxiliary bearing, wherein the main bearing and the auxiliary bearing are self-lubricating deep groove ball bearings, the crankshaft body comprises a crankshaft front crank, a crankshaft rear crank and a crankshaft connecting crank arm connected with the crankshaft front crank and the crankshaft rear crank, the auxiliary bearing and the main bearing are sleeved on the crankshaft front crank, and the other main bearing is sleeved on the crankshaft rear crank. The self-lubricating bearing is sealed, is slightly influenced by the outside and ensures the reliability of the bearing.)

适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体地说，本发明涉及一种适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成。

背景技术

目前在活塞式二冲程航空发动机领域，曲轴总成作为发动机最重要的机体零部件，其作用是将活塞连杆组传来的气体作用力转变成曲轴的旋转力矩对外输出，并驱动发动机的配气机构及其他辅助装置工作。现在飞机对动力总成的要求是高功重化、低油耗，而小型活塞式二冲程发动机一般都是采用发动机直驱螺旋桨，而发动机轻量化尤为重要，而曲轴占据很大一部分重量，因此曲轴轻量化作为发动机轻量化的重要研究内容。

二冲程小型航空发动机具有功重比高的优点，但是油耗大的缺点较为明显。二冲程发动机的曲轴箱用于发动机进气，所以不能像四冲程发动机那样存储机油，二冲程发动机润滑方式是：机油首先和燃油混合在一起，将混合气引入到曲轴箱，润滑连杆大头轴承和曲轴主轴承。两冲程汽油机中燃油和润滑油是有一定比例，燃油用于燃烧，机油用于润滑，多出的混合油增加了油耗。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种适于小型活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成，目的是降低发动机油耗。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成，包括曲轴本体、主轴承和辅助轴承，主轴承和辅助轴承为自润滑深沟球轴承，曲轴本体包括曲轴前曲柄、曲轴后曲柄以及与曲轴前曲柄和曲轴后曲柄连接的曲轴连接曲柄臂，曲轴前曲柄上套设有辅助轴承和一主轴承，曲轴后曲柄上套设有另一主轴承。

所述曲轴前曲柄包括前轴体、与前轴体连接的前曲柄臂和与前曲柄臂连接且与所述曲轴连接曲柄臂连接的前连杆颈，前连杆颈上套设有一连杆轴承，连杆轴承位于曲轴连接曲柄臂和前曲柄臂之间且连杆轴承为滚针轴承。

所述前连杆颈具有容纳润滑介质的前储油槽和用于使前储油槽中的润滑介质引导至所述连杆轴承的前润滑油孔，前润滑油孔与所述前轴体的轴线之间的垂直距离大于前连杆颈的轴线与前轴体的轴线之间的垂直距离。

所述前曲柄臂上设有与所述前储油槽相连通的前丝堵孔，前丝堵孔中设置有前丝堵，前储油槽为沿所述前连杆颈的轴向延伸。

所述前轴体被构造为用于安装螺旋桨，前轴体具有位于螺旋桨的中心孔中且与螺旋桨接触的前接触面，该前接触面为圆锥面。

所述曲轴后曲柄包括后轴体、与后轴体连接的后曲柄臂和与后曲柄臂连接且与所述曲轴连接曲柄臂连接的后连杆颈，后连杆颈上套设有一连杆轴承，连杆轴承位于曲轴连接曲柄臂和后曲柄臂之间且连杆轴承为滚针轴承。

所述后连杆颈具有容纳润滑介质的后储油槽和用于使后储油槽中的润滑介质引导至所述连杆轴承的后润滑油孔，后润滑油孔与所述后轴体的轴线之间的垂直距离大于后连杆颈的轴线与后轴体的轴线之间的垂直距离。

所述后曲柄臂上设有与所述后储油槽相连通的后丝堵孔，后丝堵孔中设置有后丝堵，后储油槽为沿所述后连杆颈的轴向延伸。

所述曲轴后曲柄上设有信号齿定位面和信号齿螺纹孔。

所述曲轴前曲柄上设置有油泵驱动凸轮，油泵驱动凸轮位于所述主轴承和所述辅助轴承之间。

本发明适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成，主轴承和辅助轴承都是采用自润滑的深沟球轴承，主轴承和辅助轴承的润滑不需要消耗二冲程发动机的混合油，从而可以降低发动机的油耗，同时自润滑轴承自身是密封的，受到外界影响小，轴承的可靠性有保障。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成的剖视图；

图2是前轴体的结构示意图；

图3是后轴体的结构示意图；

图4是曲轴连接曲柄臂的结构示意图；

图5是油泵驱动凸轮的结构示意图；

图中标记为：1、曲轴前曲柄；2、辅助轴承；3、油泵驱动凸轮；4、主轴承；5、前丝堵；6、连杆轴承；7、曲轴连接曲柄臂；8、润滑介质；9、前堵塞；10、曲轴后曲柄；101、前接触面；102、前丝堵孔；103、前润滑油孔；104、前储油槽；105、去重孔；106、前轴体；107、前曲柄臂；108、前连杆颈；1001、后接触面；1002、后丝堵孔；1003、后润滑油孔；1004、去重孔；1005、信号齿螺纹孔；1006、信号齿定位面；1007、后轴体；1008、后曲柄臂；1009、后连杆颈。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图5所示，本发明提供了一种适于活塞式二冲程航空发动机的曲轴总成，包括曲轴本体、油泵驱动凸轮3、主轴承4和辅助轴承2，主轴承4和辅助轴承2为自润滑深沟球轴承，曲轴本体用于连接螺旋桨和磁电机，曲轴本体包括曲轴前曲柄1、曲轴后曲柄10以及与曲轴前曲柄1和曲轴后曲柄10连接的曲轴连接曲柄臂7，曲轴前曲柄1上套设有辅助轴承2和一主轴承4，曲轴后曲柄10上套设有另一主轴承4。

具体地说，主轴承4和辅助轴承2都是采用自润滑的深沟球轴承，主轴承4和辅助轴承2的润滑不需要消耗二冲程发动机的混合油，从而可以降低发动机的油耗，同时自润滑轴承自身是密封的，受到外界影响小，轴承的可靠性有保障。如图1所示，主轴承4共设置两个，两个主轴承4为同轴设置，两个主轴承4用于支撑曲轴本体，两个主轴承4分别套设于曲轴前曲柄1和曲轴后曲柄10上，曲轴前曲柄1和曲轴后曲柄10为同轴设置。曲轴本体为组装式曲轴，同时为了轻量化等采用的是非全支撑的结构，曲轴本体具有两个连杆颈和两个主轴颈，曲轴前曲柄1和曲轴连接曲柄臂7通过过盈压装连接在一起，曲轴连接曲柄臂7和曲轴后曲柄10也是通过过盈压装在一起，为曲轴主要传递部分，压装过盈量大于0.08mm，同时要控制两个主轴颈的同轴度。

如图1所示，曲轴总成上集成有两个主轴承4(深沟球轴承)和一个辅助轴承2(深沟球轴承)，设置于曲轴前曲柄1上的主轴承4与曲轴前曲柄1为过渡配合，设置于曲轴后曲柄10上的主轴承4与曲轴后曲柄10为过渡配合，辅助轴承2与曲轴前曲柄1为过渡配合，保证轴承可靠性不受影响，同时兼顾轴承安装的装配；曲轴总成的连杆颈上集成了两个连杆轴承6(滚针轴承)，发动机在高速运转，滚针轴承采用带保持架的结构，滚针配合承受压力，同时又相互独立，防止滚针间相互摩擦影响轴承寿命。

如图1、图2和图4所示，曲轴前曲柄1包括前轴体106、与前轴体106连接的前曲柄臂107和与前曲柄臂107连接且与曲轴连接曲柄臂7连接的前连杆颈108，前连杆颈108上套设有一连杆轴承6，连杆轴承6位于曲轴连接曲柄臂7和前曲柄臂107之间且连杆轴承6为滚针轴承。前轴体106被构造为用于安装螺旋桨，前轴体106具有一定的长度，前轴体106的长度方向上的一端与前曲柄臂107固定连接，前轴体106的长度方向上的一端用于安装螺旋桨。前连杆颈108为圆柱体，前连杆颈108的轴线与前轴体106的轴线相平行，前连杆颈108的长度方向上的一端与前曲柄臂107固定连接，前连杆颈108的长度方向上的另一端与曲轴连接曲柄臂7固定连接，且前连杆颈108与曲轴连接曲柄臂7为过盈配合，前连杆颈108与曲轴连接曲柄臂7通过压装连接在一起，曲轴连接曲柄臂7具有让前连杆颈108的端部***的安装孔，该安装孔为圆孔。

如图1和图2所示，为了保证连杆轴承6(滚针轴承)的可靠性要求，连杆轴承6采用带保持架的滚针轴承。发动机连杆的连杆小头套设于连杆轴承6上，前连杆颈108具有容纳润滑介质的前储油槽104和用于使前储油槽104中的润滑介质引导至连杆轴承6的前润滑油孔103，润滑介质为润滑脂。前储油槽104为沿前连杆颈108的轴向延伸，前储油槽104为在前连杆颈108的中心处设置的圆孔且前储油槽104是在前连杆颈108的与曲轴连接曲柄臂7相连接的一端端面开始沿前连杆颈108的轴向朝向前连杆颈108的另一端延伸形成，前润滑油孔103为圆孔且前润滑油孔103的轴线与前储油槽104的轴线相垂直，前润滑油孔103在前连杆颈108的外圆面上形成让润滑介质流出的开口，前连杆颈108的该外圆面与连杆轴承6的内圆面接触，进而使得润滑介质进入连杆轴承6与前连杆颈108的外圆面之间，实现对连杆轴承6的润滑。

如图1和图2所示，作为优选的，前润滑油孔103与前轴体106的轴线之间的垂直距离大于前连杆颈108的轴线与前轴体106的轴线之间的垂直距离，前润滑油孔103位于前连杆颈108的上半部分，是保证前储油槽104中的润滑介质能在离心力作用下朝外甩，使润滑介质能够经前润滑油孔103进入连杆轴承6处。

如图1和图2所示，为了维修保养方便，前曲柄臂107上设有与前储油槽104相连通的前丝堵孔102，前丝堵孔102中设置有前丝堵5，前丝堵5嵌入前丝堵孔102中且前丝堵5与前曲柄臂107为螺纹连接，前丝堵孔102在前曲柄臂107的外圆面上形成开口，前丝堵孔102为在前曲柄臂107的该外圆面开始沿前曲柄臂107的长度方向朝向前曲柄臂107的内壁延伸形成的圆孔，前丝堵孔102与前储油槽104的一端相连通。在曲轴压装总成前，前丝堵孔102可以用于在注入润滑介质时引导润滑介质进入前储油槽104中，然后将前丝堵5嵌入前丝堵孔102中，堵住前丝堵孔102，完成润滑介质的首次注入。当发动机运转时，前储油槽104中的润滑脂在离心力和高温等的作用下慢慢地从油孔中流出，到达滚针轴承的表面，对前连杆颈108上的滚针轴承进行润滑。当发动机保养时，用工具将前丝堵5从曲轴前曲柄1上的前丝堵孔102中取出，然后通过前丝堵孔102向前储油槽104中注入润滑脂，来进行保养，因此滚针轴承的润滑主要靠储存在前储油槽104中的润滑脂润滑。由于润滑方式的改变，滚针轴承消耗混合油的数量大大降低，因此能起到降低油耗的作用，改善滚针轴承的润滑条件，能提高发动机的可靠性。前堵塞9用于封闭前储油槽104在前连杆颈108的端面上形成的开口。

如图1和图2所示，前轴体106的中心处加工去重孔，该去重孔为在前轴体106的内部中心处设置的圆孔，前轴体106的最小壁厚为3mm。同时平衡块上离曲轴回转中心距离近的部分进行去重加工，如图2中的曲轴前曲柄1平衡块上设置去重孔105，如此以保证曲轴重量最轻。而且前连杆颈108上的前储油槽104的设置，也起到减重效果。前轴体106具有位于螺旋桨的中心孔中且与螺旋桨接触的前接触面101，该前接触面101为圆锥面。曲轴的动力输出采用锥面连接，锥面连接的优势是，使螺旋桨与曲轴的同轴度好，即对中性非常好，同时锥面连接传递扭矩大，结构简单，制作方便，锥面连接也能提高整体结构的可靠性。

如图1、图3和图4所示，曲轴后曲柄10包括后轴体1007、与后轴体1007连接的后曲柄臂1008和与后曲柄臂1008连接且与曲轴连接曲柄臂7连接的后连杆颈1009，后连杆颈1009上套设有一连杆轴承6，连杆轴承6位于曲轴连接曲柄臂7和后曲柄臂1008之间且连杆轴承6为滚针轴承。后轴体1007被构造为用于与磁电机连接，后轴体1007具有一定的长度，后轴体1007的长度方向上的一端与后曲柄臂1008固定连接，后轴体1007的长度方向上的一端用于与磁电机连接。后连杆颈1009为圆柱体，后连杆颈1009的轴线与后轴体1007的轴线相平行，前轴体106与后轴体1007为同轴设置，前轴体106和后轴体1007的轴线也即曲轴本体的轴线，后连杆颈1009的轴线与前连杆颈108的轴线之间的夹角为180度，后连杆颈1009的长度方向上的一端与后曲柄臂1008固定连接，后连杆颈1009的长度方向上的另一端与曲轴连接曲柄臂7固定连接，且后连杆颈1009与曲轴连接曲柄臂7为过盈配合，后连杆颈1009与曲轴连接曲柄臂7通过压装连接在一起，曲轴连接曲柄臂7具有让后连杆颈1009的端部***的安装孔，该安装孔为圆孔。

如图1和图3所示，为了保证连杆轴承6(滚针轴承)的可靠性要求，连杆轴承6采用带保持架的滚针轴承。发动机连杆的连杆小头套设于连杆轴承6上，后连杆颈1009具有容纳润滑介质的后储油槽和用于使后储油槽中的润滑介质引导至连杆轴承6的后润滑油孔1003，润滑介质为润滑脂。后储油槽为沿后连杆颈1009的轴向延伸，后储油槽为在后连杆颈1009的中心处设置的圆孔且后储油槽是在后连杆颈1009的与曲轴连接曲柄臂7相连接的一端端面开始沿后连杆颈1009的轴向朝向后连杆颈1009的另一端延伸形成，后润滑油孔1003为圆孔且后润滑油孔1003的轴线与后储油槽的轴线相垂直，后润滑油孔1003在后连杆颈1009的外圆面上形成让润滑介质流出的开口，后连杆颈1009的该外圆面与套设于后连杆颈1009上的连杆轴承6的内圆面接触，进而使得润滑介质进入连杆轴承6与后连杆颈1009的外圆面之间，实现对连杆轴承6的润滑。

如图1和图3所示，作为优选的，后润滑油孔1003与后轴体1007的轴线之间的垂直距离大于后连杆颈1009的轴线与后轴体1007的轴线之间的垂直距离，后润滑油孔1003位于后连杆颈1009的下半部分，是保证后储油槽中的润滑介质能在离心力作用下朝外甩，使润滑介质能够经后润滑油孔1003进入连杆轴承6处。

如图1和图3所示，为了维修保养方便，后曲柄臂1008上设有与后储油槽相连通的后丝堵孔1002，后丝堵孔1002中设置有后丝堵，后丝堵嵌入后丝堵孔1002中且后丝堵与后曲柄臂1008为螺纹连接，后丝堵孔1002在后曲柄臂1008的外圆面上形成开口，后丝堵孔1002为在后曲柄臂1008的该外圆面开始沿后曲柄臂1008的长度方向朝向后曲柄臂1008的内壁延伸形成的圆孔，前曲柄臂107的长度方向与后曲柄臂1008的长度方向相平行，后丝堵孔1002与后储油槽的一端相连通。在曲轴压装总成前，后丝堵孔1002可以用于在注入润滑介质时引导润滑介质进入后储油槽中，然后将后丝堵嵌入后丝堵孔1002中，堵住后丝堵孔1002，完成润滑介质的首次注入。当发动机运转时，后储油槽中的润滑脂在离心力和高温等的作用下慢慢地从油孔中流出，到达滚针轴承的表面，对后连杆颈1009上的滚针轴承进行润滑。当发动机保养时，用工具将后丝堵从曲轴后曲柄10上的后丝堵孔1002中取出，然后通过后丝堵孔1002向后储油槽中注入润滑脂，来进行保养，因此滚针轴承的润滑主要靠储存在后储油槽中的润滑脂润滑。由于润滑方式的改变，滚针轴承消耗混合油的数量大大降低，因此能起到降低油耗的作用，改善滚针轴承的润滑条件，能提高发动机的可靠性。后堵塞用于封闭后储油槽在后连杆颈1009的端面上形成的开口。

如图1和图3所示，后轴体1007的中心处加工去重孔，该去重孔为在后轴体1007的内部中心处设置的圆孔。同时平衡块上离曲轴回转中心距离近的部分进行去重加工，如图3中的曲轴后曲柄10平衡块上设置去重孔1004，如此以保证曲轴重量最轻。而且后连杆颈1009上的后储油槽的设置，也起到减重效果。

如图3所示，曲轴后曲柄10上设有信号齿定位面和信号齿螺纹孔，信号齿螺纹孔设置两个，这样对整机的集成化具有较好的贡献。

如图1所示，曲轴前曲柄1上设置有油泵驱动凸轮3，油泵驱动凸轮3位于主轴承4和辅助轴承2之间。油泵驱动凸轮3、辅助轴承2和主轴承4套设于前轴体106上，油泵驱动凸轮3为偏心轴承，油泵驱动凸轮3用于驱动燃油泵。将油泵驱动凸轮3设计成偏心轴承结构，凸轮重量大幅度降低，同时凸轮表面磨损问题也大幅下降，可靠性更高。

如图1和4，曲轴连接曲柄臂7设计成类似于“8”字型的减重结构，能最大限度的实现轻量化设计，曲轴连接曲柄臂7上的两个安装孔为曲轴前后曲柄配合的轴孔，两个轴孔的直径、平行度和中心距等直接影响曲轴总成最终的组装质量。

上述结构的曲轴总成具有轻量化、低油耗、集成化、结构简单和高可靠性的优点。

所述的用于轻量化的设计，曲轴前曲柄1和曲轴后曲柄10的连杆颈处设计足够的去重孔，曲轴前曲柄1和曲轴后曲柄10主轴颈处设计足够的去重孔，曲轴前曲柄1平衡块进行去重孔设计，曲轴后曲柄10平衡块进行去重孔设计。

所述的用于轻量化的设计，曲轴连接曲柄臂7采用“8”字型减重结构。

所述的用于低油耗的设计，主要表现在，曲轴主轴轴承采用了自润滑轴承(深沟球轴承)，连杆轴颈的滚针轴承采用了带保持架的滚针轴承，同时在曲轴前曲柄1和曲轴后曲柄10连杆颈上的去重孔中添加润滑脂，通过机器的旋转将储存的润滑脂甩到轴承表面来润滑滚针轴承。这样发动机的轴承处就基本不需要消耗混合油，最终起降低油耗的作用。

所述的集成化设计，主要表现在，曲轴上集成了有驱动燃油泵的偏心凸轮(偏心轴承)，曲轴上集成了安装信号轮的设计。

所述的高可靠性设计，主要表现在，曲轴上在输出端及驱动燃油泵的偏心凸轮(偏心轴承)端增加了一个辅助轴颈，能有效改善曲轴强度，增加可靠性，曲轴前曲柄1和曲轴后曲柄10的曲柄臂的圆弧面上有一个润滑脂加注丝堵，在发动机维护保养时，可以将润滑脂从丝堵孔注入润滑脂储油槽中，提高滚针轴承的使用寿命，同时维护保养方便。

所述的高可靠性设计，还表现在曲轴前后端的连接上，锥面设计能保证前后端旋转件更精准的对中，即减少由于偏心导致的曲轴承受额外的离心力，同时锥面连接能提供足够的力矩，保证小型发动机动力输出的安全性，和磁电机端连接的便捷性，进而提高发动机的可靠性。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。