[发明专利]排气管组件、补偿支架及设计方法

说明书

本发明涉及了一种具有公差补偿型支撑结构的排气管组件，该排气管组件包括排气管本体和用于支撑排气管本体的补偿支架，该补偿支架具有底座、以及由底座支撑的斜面区段，其中补偿支架的斜面区段具有以与水平方向成角度θ的斜面形成的支架配合面，排气管本体下侧具有以与水平方向成角度θ的斜面形成的排气管支撑面；支架配合面与排气管支撑面通过紧固件刚性连接；补偿支架的底座上设置有用于水平方向可调节地固定补偿支架、以使支架配合面抵接排气管支撑面的扁长孔。本发明进一步涉及用于支撑排气管的补偿支架以及用于上述具有公差补偿型支撑结构的排气管组件的设计方法。

技术领域

本发明涉及柴油机生产设计技术领域。本发明进一步涉及一种具有公差补偿型支撑结构的排气管、补偿支架及设计方法。

背景技术

在直列式柴油机中，排气管通常通过螺栓与气缸盖相连接，此时连接螺栓不仅起到定位连接作用，还要承担支撑排气管的重量的作用。而通常以铸造件的形式形成的铸铁排气管质量很大，约为15kg。这就意味着连接螺栓会受到由排气管的重力引起的额外的切向力，且连接处上半部分的连接螺栓受力更大。在排气系统的高温高振环境下，连接螺栓的额外切向力、受力不均等因素将会大幅度降低连接螺栓使用寿命。在日常应用中，曾发生连接螺栓在长时间工作中出现断裂的情况，进而引发气缸漏气、失火等严重事故，造成大量的财产损失。

为改善连接螺栓的受力情况，最常用的方式是在排气管下方增加支撑支架并通过支撑螺栓将两者连接。在空间位置允许的情况下支架尽量靠近排气管重心以承担排气管的重力，从而使连接螺栓只起到连接、密封作用，而不再承担支撑排气管重量的作用。

为保证支撑强度，支架一般也采用铸造件形式。由于排气管也是铸造件，两者的配合面均为加工面，因此无法避免地存在一定的公差。按照GB01804-2000未注线性公差中的中等公差等级来估算，两个加工面的位置会产生±0.5mm以内的公差，即两配合面之间实际会有-1mm至+1mm的公差距离。该公差距离会造成支撑螺栓的过约束，导致部分连接螺栓承受额外的应力。因此在安装支架时应尽量补偿上述公差。

而为了补偿上述提到的公差，现有技术中常用的方式是使用补偿垫片，即在支架和排气管之间布置补偿垫片，根据实际公差选择合适厚度的补偿垫片，使配合面处尽可能的符合理想的设计状态。但是，这种方式存在两个主要缺陷。其一，常规的补偿垫片一般有1mm、0.5mm两种规格，而配合面的实际公差距离不一定为0.5mm的整数倍。因此会有一定量的公差无法补偿。而制作更多规格的补偿垫片又会提高制造成本，且选择补偿垫片规格时会更加繁琐。其二，补偿垫片只能在配合面实际公差距离为正时插入配合面以补偿公差，公差距离为负时无法使用该方法。

为了弥补上述补偿效果不足的情况，现有技术有采用竖直高度可调节的支架。但这种方法会大大增加成本，并且可调节的支架通常是复杂组件，其结构强度不足，在高温、高振的工作环境下无法保证其安全性。

此外，为固定支架需要至少两根支撑螺栓，以M12的螺栓为例，在保证安装空间和支架强度的前提下，配合面至少长约85mm，故而该上述方式需要提供足够的空间才能实施。

因此，需要提供一种既能够解决直列柴油机排气管支撑问题、改善连接螺栓的受力情况，又能克服现有技术中补偿能力不足、空间需求较大的缺陷的排气管支撑结构。

发明内容

一方面，本发明基于上述目的提出了一种具有排气管组件的排气管组件。

该排气管组件排气管组件包括排气管本体和用于支撑排气管本体的补偿支架，该补偿支架具有底座、以及由底座支撑的斜面区段。

其中，补偿支架的斜面区段上侧具有以与水平方向成角度θ的斜面形成的支架配合面，排气管本体下侧具有以与水平方向成角度θ的斜面形成的排气管支撑面；支架配合面与排气管支撑面通过紧固件刚性连接；补偿支架的底座中设置有用于水平方向可调节地固定补偿支架、以使支架配合面抵接排气管支撑面的扁长孔。