■ 中車(chē)資陽(yáng)機(jī)車(chē)有限公司 （四川 641301） 代金金 丑洋洋

我公司目前生產(chǎn)的曲軸涉及4～10拐系列。曲軸的相位角是影響柴油機(jī)燃燒性能的主要因素。精確檢測(cè)相位角能夠降低柴油機(jī)發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的概率。曲軸相位角的設(shè)計(jì)要求公差一般為±10′，為此在檢測(cè)方式及方法上要綜合考慮支撐及測(cè)量的各種誤差，以滿足相位角的精確檢測(cè)。

1. 曲軸相位角檢測(cè)基準(zhǔn)

在測(cè)量曲軸相位角時(shí)，只有當(dāng)被測(cè)角度要素與平臺(tái)平行時(shí)，才能最大限度地排除其他參數(shù)誤差的影響，達(dá)到檢測(cè)精度高的目的。因此在測(cè)量相位角之前，應(yīng)使主軸頸中心處于水平狀態(tài)。

測(cè)量時(shí)，將曲軸放置于檢測(cè)平臺(tái)上，兩端基準(zhǔn)軸頸采用固定支承，中間軸頸采用一點(diǎn)或多點(diǎn)浮動(dòng)支承（見(jiàn)圖1）。曲軸在檢測(cè)支承上必須保持平衡、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，支承潤(rùn)滑充分。在測(cè)量前，將各支承主軸頸中心調(diào)整在公共軸線上，其中心高度差≤0.005mm，排除支承軸頸直徑尺寸誤差。

2. 專(zhuān)用檢具檢測(cè)法

采用高度游標(biāo)卡尺或二維測(cè)高儀及專(zhuān)用檢具分度盤(pán)（多面體）進(jìn)行檢測(cè)。

（1）選取第1曲柄銷(xiāo)為被測(cè)基準(zhǔn)軸頸，旋轉(zhuǎn)曲軸調(diào)整第1曲柄銷(xiāo)中心與主軸頸中心在同一水平面內(nèi)，該平面中心高度H為測(cè)量基準(zhǔn)值。

圖1

（2）根據(jù)曲軸的曲柄銷(xiāo)數(shù)量，將與相位夾角分布對(duì)應(yīng)的分度盤(pán)（多面體）裝夾在曲軸一端。采用高度游標(biāo)卡尺或二維測(cè)高儀將分度盤(pán)（多面體）中的一個(gè)基準(zhǔn)面調(diào)整至水平，并將分度盤(pán)固定。

（3）旋轉(zhuǎn)曲軸，將分度盤(pán)（多面體）中的其余工作面，依次找至水平，每找平一個(gè)工作面，用高度千分尺或二維測(cè)高儀測(cè)出相對(duì)應(yīng)的曲柄銷(xiāo)上側(cè)實(shí)際高度值h1、h2、h3，…，hi，按照公式（1）計(jì)算得出被測(cè)曲柄銷(xiāo)中心與測(cè)量基準(zhǔn)的高度差ΔYi（注意正負(fù)值）。

式中，ΔYi為高度差；hi為各曲柄銷(xiāo)上側(cè)實(shí)際高度值；di為各曲柄銷(xiāo)直徑；i為曲柄銷(xiāo)號(hào)；H為測(cè)量基準(zhǔn)平面中心高度。

（4）圖樣設(shè)計(jì)要求相位誤差用高度差表示的，直接記錄高度差。

（5）圖樣設(shè)計(jì)要求用角度值表示的，則通過(guò)公式（2）計(jì)算得出對(duì)于基準(zhǔn)曲柄銷(xiāo)的偏差角度θi（見(jiàn)圖2）。

圖2

式中，θi為對(duì)于基準(zhǔn)曲柄銷(xiāo)中心的偏差角度；ΔYi為高度差；ri為對(duì)應(yīng)的1/2沖程（曲拐半徑）。

3. 高度尺直接測(cè)量法

（1）相位角呈90°以外的曲軸檢測(cè)：①選取第1曲柄銷(xiāo)為被測(cè)基準(zhǔn)軸頸，旋轉(zhuǎn)曲軸調(diào)整第1曲柄銷(xiāo)中心與主軸頸中心在同一水平面內(nèi)（相位角呈90°的曲軸除外），該平面中心為測(cè)量基準(zhǔn)值。②測(cè)量各曲柄銷(xiāo)中心到主軸頸中心的距離并做記錄，按照公式（3）計(jì)算出各曲柄銷(xiāo)對(duì)于水平位置的實(shí)際角度（見(jiàn)圖3）。

式中，βi為曲柄銷(xiāo)與水平位置的實(shí)際角度；hi為曲柄銷(xiāo)中心到主軸頸中心的垂直距離；ri為對(duì)應(yīng)曲柄銷(xiāo)的曲拐半徑。

（2）相位角呈90°的曲軸檢測(cè)：①當(dāng)測(cè)量相位角呈90°曲軸時(shí)，將作為基準(zhǔn)的第1曲柄銷(xiāo)中心調(diào)整到與主軸頸中心成45°夾角的位置（見(jiàn)圖4）。②測(cè)量各曲柄銷(xiāo)中心到主軸頸中心的距離，按照公式（3）計(jì)算出各曲柄銷(xiāo)對(duì)于水平位置的實(shí)際角度。

圖3

4. 曲軸相位角檢測(cè)結(jié)果判定

（1）專(zhuān)用檢具檢測(cè)法結(jié)果判定：①圖樣設(shè)計(jì)要求相位角誤差用高度差表示的，高度差值應(yīng)符合圖樣設(shè)計(jì)要求。②圖樣設(shè)計(jì)要求相位角誤差用角度值表示的，計(jì)算得出的被測(cè)曲柄銷(xiāo)與基準(zhǔn)曲柄銷(xiāo)（第1曲柄銷(xiāo)）之間的偏差角度θ應(yīng)符合圖樣設(shè)計(jì)的角度公差要求。

（2）高度尺直接測(cè)量法結(jié)果判定：①圖樣設(shè)計(jì)要求相位角誤差用高度差表示的，每一被測(cè)曲柄銷(xiāo)中心到主軸頸中心的垂直高度與圖樣要求的理論高度值之差應(yīng)在圖樣設(shè)計(jì)要求的偏差值范圍內(nèi)。②圖樣設(shè)計(jì)要求相位角誤差用角度值表示的，被測(cè)曲柄銷(xiāo)與第1曲柄銷(xiāo)之間的實(shí)際夾角β應(yīng)在圖樣設(shè)計(jì)要求的夾角及公差范圍內(nèi)。

5. 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)技術(shù)人員及檢驗(yàn)人員對(duì)于曲軸相位角檢測(cè)方式的驗(yàn)證，用高度儀直接測(cè)量法能夠完全排除各種檢測(cè)誤差并得到各船級(jí)社的認(rèn)可。

圖 4

[1] 陳宏均. 實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2] 楊叔子. 機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3] 李新勇，趙志平. 機(jī)械制造檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

文章針對(duì)曲軸相位角的檢測(cè)難點(diǎn)，對(duì)多拐曲軸進(jìn)行系統(tǒng)分類(lèi)，首先使主軸頸中心處于水平位置，通過(guò)專(zhuān)用檢具和高度尺直接測(cè)量法排除各種檢測(cè)誤差，為精準(zhǔn)測(cè)量曲軸相位角提供了結(jié)果判定。

公式化解決多拐曲軸的相位角檢測(cè)方法是文章的創(chuàng)新之處，用高度尺直接測(cè)量各曲柄銷(xiāo)中心到主軸頸中心的距離，按照公式即可換算出相對(duì)于水平位置的實(shí)際角度，對(duì)技術(shù)和檢驗(yàn)人員的幫助很大。