El cigüeñal grande es el componente principal de la transmisión en la maquinaria pesada y el sistema de potencia. Se utiliza principalmente para convertir el movimiento alternativo (como el movimiento del pistón) en movimiento rotativo y para producir un alto par de torsión para conducir el funcionamiento del equipo.Su entorno de trabajo es complejo y necesita soportar cargas alternas periódicas (como presión de gas, fuerza de inercia, fuerza centrífuga, etc.). Por lo tanto, necesita resistencia extremadamente alta, rigidez, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga.El cigüeñal grande es ampliamente utilizado en barcos, maquinaria de construcción, motores de combustión interna, grupos electrógenos y otros campos. Es una señal importante para medir el nivel de fabricación de maquinaria de un país.

Clasificación del cigüeñal

1. Por tipo de estructura:

- cigüeñal monobloque: forjado o fundido monobloque para equipos pequeños, medianos o de alta velocidad. Compacto y de alta fiabilidad.

- cigüeñal combinado: se compone de piezas como cuello de husillo multisección y brazo giratorio curvo conectados por carga en caliente, soldadura o atornillado. Es adecuado para equipos de gran tamaño (por ejemplo, motores diesel marinos de 10 000 toneladas) y es fácil de fabricar, transportar y reparar.

- cigüeñal de inserción: material de alta resistencia (por ejemplo, acero aleado) incrustado en la matriz, teniendo en cuenta el costo y el rendimiento.

2. Por escenarios de aplicación:

- cigüeñal marino: para motores diesel de baja velocidad y de gran potencia, de grandes dimensiones (hasta más de 20 metros de longitud y cientos de toneladas de peso).

- cigüeñal para maquinaria de construcción: excavadoras, equipos de minería, etc., que soportan altas cargas de impacto.

- cigüeñales para el sector energético: grupos electrógenos, compresores, etc., destacando la alta fiabilidad con una larga vida útil.

3. Según la tecnología material:

- cigüeñal forjado: acero forjado de alta resistencia (por ejemplo, 42CrMo, 35CrMo) para escenarios de alta carga.

- cigüeñal fundido: hierro dúctil (qt700-2) de menor costo, adecuado para cargas medias y bajas.

Las especificaciones

1. Rango de tamaño:

- longitud: de varios metros a decenas de metros (por ejemplo, cigüeñal tipo 12s90me-c de 23 metros de largo).

- diámetro: el diámetro del cuello del husillo puede ser superior a 2 metros.

- peso: una sola pieza pesa de decenas a cientos de toneladas (por ejemplo, el cigüeñal más pesado del mundo, el modelo W12X92, pesa 488 toneladas).

2. Características materiales:

- fuerza de producción de acero de aleación de alta resistencia ≥800MPa, dureza superficial HRC 50-60.

- la profundidad de la capa de tratamiento de nitruración es de 0.3-0.5mm para elevar la resistencia al desgaste.

- rugosidad superficial: el cuello de eje clave Ra≤0.8μm garantiza una baja pérdida por fricción.

Parámetros de diseño

1. Parámetros dimensionales

- diámetro y longitud del perno de manivela: determinado de acuerdo con el diámetro del cilindro, afecta a la fuerza y la estabilidad del cigüeñal.

- diámetro y longitud del cuello del husillo: determina el ajuste del cigüeñal al cojinete.

- grosor y ancho del brazo de manivela: afecta a la rigidez y resistencia del cigüeñal, necesita un diseño razonable.

2. Parámetros de fuerza

- capacidad de carga de flexión y torsión: el cigüeñal debe soportar la acción combinada de la fuerza centrífuga de la masa giratoria, la fuerza de inercia del gas que cambia de período y la fuerza de inercia recirculante, por lo que requiere suficiente fuerza y rigidez.

- tecnología de refuerzo de superficie: como refuerzo de rodillos redondos, endurecimiento de la superficie del cuello de eje, para mejorar la resistencia a la fatiga y la resistencia al desgaste del cigüeñal.

3. Precisión de procesamiento

- redondeado y cilíndrico: el valor estándar de cilíndrico del cuello de eje es de 0 a 0,005 mm y el límite de uso es de 0,05 mm.

- rugosidad de la superficie: la superficie del cuello del eje debe ser brillante y limpia, sin marcas de contacto, hundimientos, grietas y otros defectos.

4. Equilibrio

- diseño de equilibrio y reequilibrio: de acuerdo con el número de cilindros del motor, la forma de la disposición del cilindro y la forma del cigüeñal y otros factores, el número, el tamaño y la ubicación del peso de equilibrio se diseñan racionalmente para equilibrar la fuerza centrífuga rotatoria y su momento.

Ámbito de aplicación

1. Grandes buques: motores diésel de baja velocidad que accionan hélices (por ejemplo, contenedores de 21000TEU).

2. Maquinaria de construcción pesada: excavadoras de minas, grandes bulldozers, plataformas petroleras, etc.

3. Equipo de la energía: grupo electrógeno del poder superior, compresor del gas natural, grupo industrial de la bomba.

4. Locomotora ferroviaria: sistema de potencia del vehículo con motor de combustión interna, adaptado a la operación de alta carga durante mucho tiempo.

Características importantes

1. Ultra alta resistencia y confiabilidad:

- la forja de fibra completa o el proceso de fusión y fundición de electroescoria se utilizan para garantizar la línea de flujo de metal continua y sin defectos internos.

2. Diseño anti-fatiga:

- refuerzo de rodillos redondos, endurecimiento superficial y otros procesos que mejoran significativamente la vida de fatiga.

3. Peso ligero y ahorro de energía:

- el cuello de eje hueco y la estructura topológica optimizada reducen el peso muerto y la economía de combustible del equipo de elevación.

4. Fabricación precisa:

- rectificado CNC, tecnología de inspección en línea para garantizar una precisión de procesamiento de nivel micrón.

5. Resistencia a la corrosión y durabilidad:

- el tratamiento superficial de la capa o de la aleación especial se adapta al ambiente marino duro. La vida de diseño es ≥20 años.

Introducción al proceso

1. Proceso de forja:

- forja en caliente: mediante moldeo múltiple, doblado y forjado en una prensa hidráulica de 10 000 toneladas, se forma un tejido de fibra completa.

-segmentación forja + combinación: cigüeñal súper grande adopta la combinación de carga caliente después de la forja segmentada, rompiendo las limitaciones del equipo.

2. Proceso de fundición:

- modelado de impacto de flujo de aire: el molde de arena de alta precisión reduce los defectos de fundición.

- fundición de escoria eléctrica: elevación de la pureza y uniformidad del material, comparable a las propiedades de forja.

3. Arte de mecanizado:

- torneado CNC con rectificado de seguimiento: asegura la redondez del cuello de eje con la coaxialidad.

- procesamiento de agujeros profundos: los agujeros de aceite de precisión están diseñados para optimizar la lubricación y el enfriamiento.

4. Tratamiento intensivo:

- endurecimiento por inducción de frecuencia media: la profundidad de la capa endurecida es controlable para mejorar la resistencia al desgaste.

- proceso compuesto de nitruración + perfilado de esquinas redondeadas: mejora integral de la resistencia a la fatiga y a la corrosión.

5. Tecnología de prueba:

- ensayos no destructivos (ultrasonidos, magnetómetros) para detectar microfisuras.

- el banco de prueba de equilibrio dinámico simula las condiciones de trabajo reales y se ajusta al equilibrio óptimo.

 

El cigüeñal grande es el componente central del equipo de potencia pesada que se utiliza para convertir el movimiento alternativo en potencia rotativa. Los productos tienen excelente resistencia a la fatiga, resistencia al desgaste y alta capacidad de carga a través de la forja de precisión y el tratamiento térmico. Se utiliza principalmente en grandes buques, maquinaria de construcción pesada, equipos de energía, locomotoras ferroviarias, etc., para garantizar el funcionamiento estable del equipo bajo condiciones de trabajo estrictas y satisfacer la demanda de transmisión de alta potencia. Es una parte básica clave en campos de energía y tráfico.