張恩民，張國(guó)宇，張鷹超，于曉昆，趙 龍

（1.沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)往復(fù)機(jī)有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110869；2.沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)石化泵有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110869）

1 引言

隨著國(guó)家對(duì)裝備制造業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃，加快裝備制造企業(yè)兼并重組和產(chǎn)品更新?lián)Q代，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，加大技術(shù)研究及自主創(chuàng)新能力，國(guó)家對(duì)重點(diǎn)建設(shè)工程實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化和自動(dòng)化以及隨著石化行業(yè)裝置的大型化，大型往復(fù)壓縮機(jī)組裝找正成為困擾壓縮機(jī)整機(jī)可靠性和降低運(yùn)行周期成本的關(guān)鍵[1]。但由于基礎(chǔ)件的差距及工藝水平的落后，使機(jī)械行業(yè)在高端產(chǎn)品制造方面一直難有較大突破，因此我們?cè)诨A(chǔ)件及工藝水平的提高迫不及待[2]。在現(xiàn)有裝備制造業(yè)中，對(duì)內(nèi)孔的水平精度檢測(cè)均直接采用框式水平儀的底平面兩側(cè)棱角接觸孔內(nèi)底面進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)測(cè)量工件的被測(cè)表面誤差大或傾斜程度大時(shí)，框式水平儀的氣泡會(huì)移至極限位置，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量。水平儀的測(cè)量基面為水平儀底平面和120°“V”型面，而水平儀的底平面兩側(cè)棱角不是測(cè)量基面，因此導(dǎo)致測(cè)量?jī)?nèi)孔的水平精度不準(zhǔn)、出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重影響產(chǎn)品精度和質(zhì)量，造成拆分機(jī)組進(jìn)行返修。為此往復(fù)壓縮機(jī)產(chǎn)品的研制也必將緊緊跟蹤國(guó)家及市場(chǎng)的需要朝著高效大型化方向發(fā)展，這也要求對(duì)大型設(shè)備的找正及測(cè)量的方法必須與之相適應(yīng)。以解決測(cè)量精度誤差大，影響產(chǎn)品的精度等問(wèn)題。因此研制出適合對(duì)內(nèi)孔的水平精度檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。

2 現(xiàn)存在問(wèn)題及現(xiàn)狀

往復(fù)壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)。隨著石油化工流程規(guī)模不斷擴(kuò)大，往復(fù)壓縮機(jī)向超大型多列方向發(fā)展，其可靠性影響整個(gè)生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而往復(fù)壓縮機(jī)中的機(jī)身（也稱(chēng)機(jī)座） 是往復(fù)壓縮機(jī)中，供放置曲軸、連桿、十字頭等組件及其它輔助設(shè)備，通過(guò)中體連接氣缸，并通過(guò)地腳螺釘緊固于基礎(chǔ)或隔振墊上的重要部件。在現(xiàn)有裝備制造業(yè)中，對(duì)內(nèi)孔的水平精度檢測(cè)均直接采用框式水平儀的底平面兩側(cè)棱角（線性） 接觸孔內(nèi)底面進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)測(cè)量工件的被測(cè)表面誤差大或傾斜程度大時(shí)，框式水平儀的氣泡會(huì)移至極限位置，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量。而水平儀的測(cè)量基面為水平儀底平面和120°“V”型面，而水平儀的底平面兩側(cè)棱角不是測(cè)量基面，因此導(dǎo)致測(cè)量?jī)?nèi)孔的水平精度不準(zhǔn)、出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重影響產(chǎn)品精度和質(zhì)量，造成拆分機(jī)組進(jìn)行返修。

圖1 檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

為此在往復(fù)壓縮機(jī)組裝找正中，保證機(jī)身軸瓦孔、滑道、氣缸缸徑的水平精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)身軸瓦孔、滑道、氣缸缸徑的水平精度檢測(cè)的技術(shù)要求已成為亟待解決的問(wèn)題。

3 研發(fā)檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)方案及方法

為了解決現(xiàn)有內(nèi)孔檢測(cè)存在的無(wú)法測(cè)量、測(cè)量精度存在偏差、無(wú)法滿足技術(shù)要求等問(wèn)題，研發(fā)出一種內(nèi)孔水平度檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。

3.1 內(nèi)孔水平度檢測(cè)裝置，如圖1

水平度檢測(cè)裝置包括橋板及光學(xué)合像水平儀，其中橋板包括橋板體、圓柱支承及水準(zhǔn)儀，橋板體底的底面對(duì)稱(chēng)設(shè)有2個(gè)圓柱支承，頂面安裝有檢測(cè)橋板體是否水平的水準(zhǔn)儀，2個(gè)圓柱支承的母線與被測(cè)內(nèi)孔的母線在檢測(cè)時(shí)線性接觸重合，光學(xué)合像水平儀在檢測(cè)時(shí)放置在處于水平的橋板體上。平行于板體上平面，2個(gè)圓柱體母線與被側(cè)工件孔的母線線性接觸重合，調(diào)平橋板，將光學(xué)合像水平儀放置在橋板體上。2個(gè)圓柱支承的軸向中心線相互平行，且處于同一平面內(nèi)，該平面平行于所述橋板體的底面及頂面；所述橋板體的端面為倒置的“凸”字形，所述2個(gè)圓柱支承對(duì)稱(chēng)安裝于凸出部分兩側(cè)的根部；所述橋板體凸出部分兩側(cè)的根部沿橋板體的長(zhǎng)度方向均設(shè)有凹槽，所述2個(gè)圓柱支承分別通過(guò)緊固螺釘固定在橋板體上；所述圓柱支承分別通過(guò)緊固螺釘固定在橋板體上；所述2個(gè)圓柱支承的母線與被測(cè)內(nèi)孔的母線平行；所述2個(gè)圓柱支承的圓柱度＜0.001 mm，對(duì)稱(chēng)度＜0.005 mm，2個(gè)圓柱支承軸向中心線所在的平面與所述橋板體頂面平行度＜0.005 mm，橋板體的平面度＜0.006 mm[3]。

3.2 檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法

將橋板平放在被測(cè)工件的內(nèi)孔底面上，用手敲打橋板體，使所述橋板體上水準(zhǔn)儀中水銀泡處在中間位置來(lái)找平橋板體，使2個(gè)圓柱支承與所述內(nèi)孔孔底母線平行且完全貼合；將所述光學(xué)合像水平議放在橋板體上，轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)合像水平儀上的微分盤(pán)旋轉(zhuǎn)鈕，從光學(xué)合像水平儀上的窗口看到汽泡兩端的半邊像合在一起，從所述微分盤(pán)上渡出刻度值，即完成一次檢測(cè).

4 具體實(shí)施及應(yīng)用

4.1 根據(jù)上述研發(fā)的設(shè)計(jì)方案完成設(shè)計(jì)制造水平度檢測(cè)裝置

（1） 如圖2檢測(cè)裝置的橋板結(jié)構(gòu)包括：1橋板體、2圓柱支承、3水準(zhǔn)儀。橋板體1的端面為倒置的“凸”字形，橋板體1凸出部分兩側(cè)的根部沿橋板體1的長(zhǎng)度方向均設(shè)有凹槽4，2個(gè)凹槽4槽深方向的中心線呈“八”字形。板體1的底面對(duì)稱(chēng)設(shè)有2個(gè)圓柱支承2，頂面鑲嵌有檢測(cè)橋板體1是否水平的水準(zhǔn)儀3（水準(zhǔn)儀3的表面不高于橋板體1的頂面），2個(gè)圓柱支承2的軸向中心線相互平行，且處于同一平面內(nèi)，該平面平行于橋板體1的底面及頂面；2個(gè)圓柱支承2對(duì)稱(chēng)安裝于凸出部分兩側(cè)的根部，2個(gè)圓柱支承2上均開(kāi)有螺栓孔5，緊固螺釘6由該螺栓孔5穿出固定在凹槽內(nèi)；在圓柱支承2的徑向截面緊固螺釘6的軸向中心線與凹槽4槽深方向的中心線共線，且經(jīng)過(guò)圓柱支承2徑向截面的圓心。橋板的2個(gè)圓柱支承2的母線與被測(cè)內(nèi)孔的母線平行，并且2個(gè)圓柱支承2的母線與被測(cè)內(nèi)孔的母線在檢測(cè)時(shí)線性接觸重合。

（2） 如圖1光學(xué)合像水平儀在檢測(cè)時(shí)放置在處于水平的橋板平面上。2個(gè)圓柱支承2的間距為25 mm，圓柱支承2的直徑為φ15 mm，長(zhǎng)為100 mm，材質(zhì)為45 號(hào)；橋板體4 的長(zhǎng)為170 mm，寬為55 mm，厚為30 mm，材質(zhì)為45號(hào)；整體橋板的外形尺寸為170 mm（長(zhǎng)） ×55 mm（寬） ×36.5 mm（厚）。2個(gè)圓柱支承2的圓柱度＜0.004 mm，對(duì)稱(chēng)度＜0.005 mm，2個(gè)圓柱支承2軸向中心線所在的平面與橋板體1頂面平行度＜0.005 mm，橋板體4的平面度＜0.006 mm[4]。

4.2 檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法

往復(fù)壓縮機(jī)機(jī)身軸瓦孔、滑道、氣缸缸徑的水平度，如圖1所示，歸納整理被測(cè)往復(fù)壓縮機(jī)機(jī)身軸瓦孔、滑道、氣缸缸徑等內(nèi)孔的尺寸和確定選用光學(xué)合像水平儀的外型尺寸，確定橋板的結(jié)構(gòu)及外形尺寸。根據(jù)被測(cè)工件的公差精度及光學(xué)合像水平儀的測(cè)量精度，確定橋板的形位公差和制造精度。

（1） 檢測(cè)前先進(jìn)行如下操作

（a） 使用光學(xué)合像水平儀3及橋板2前擦凈油污，確定潔凈后方可使用；

（b） 檢測(cè)前檢查光學(xué)合像水平議3刻度盤(pán)上的“0”刻線與標(biāo)尺對(duì)齊，毫米標(biāo)尺處于中間位置；

（c） 測(cè)量前檢查光學(xué)合像水平儀3測(cè)微螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)順暢，不得有卡住或跳動(dòng)現(xiàn)象；

（d） 測(cè)量前檢查光學(xué)合像水平儀當(dāng)測(cè)微螺桿均勻轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣泡在水準(zhǔn)泡內(nèi)移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)停滯和跳動(dòng)現(xiàn)象；

（e） 光學(xué)合像水平儀測(cè)量機(jī)身軸孔、缸徑、機(jī)身滑道水平，均應(yīng)同方向測(cè)量，禁止將光學(xué)合像水平儀調(diào)轉(zhuǎn)180°反方向測(cè)量；

（f） 禁止將光學(xué)合像水平儀毫米標(biāo)尺旋出0～10 mm范圍。

（2） 首先將被測(cè)件擦拭干凈，橋板2去處包裝和油，將橋板2平放于被測(cè)工件內(nèi)孔底面上，用用手指輕敲橋板體4，使橋板體4上水準(zhǔn)儀中水銀泡處在中間位置來(lái)找平橋板體4，使2個(gè)圓柱支承5與被測(cè)孔孔底母線平行且完全貼合；將光學(xué)合像水平儀3放在橋板體4上，手轉(zhuǎn)動(dòng)工件的長(zhǎng)度小于或大于1m時(shí)，可按正比例方法計(jì)算：1m長(zhǎng)度上的高度差×工件長(zhǎng)度即：實(shí)際的傾斜度=刻度值×工件的長(zhǎng)度×刻度盤(pán)讀數(shù)上的微分盤(pán)旋轉(zhuǎn)扭，從光學(xué)合像水平儀3窗口看到氣泡兩端的半邊像合在一起，從微分盤(pán)上讀出刻度數(shù)，即完成一次撿測(cè)。

（3） 光學(xué)合像水平儀3檢測(cè)值計(jì)算

（a） 當(dāng)測(cè)量工件的長(zhǎng)度為1m時(shí)，可直接讀取。

（b） 當(dāng)被測(cè)工件的長(zhǎng)度小于或大于1m時(shí)，可按正比例方法計(jì)算：1m長(zhǎng)度上的高度差×工件長(zhǎng)度即：實(shí)際的傾斜度=刻度值×工件的長(zhǎng)度×刻度盤(pán)讀數(shù)

圖2 檢測(cè)裝置中橋板的結(jié)構(gòu)主視圖

（4） 本測(cè)量裝置的光學(xué)合像水平儀3為市購(gòu)產(chǎn)品，購(gòu)置于泊頭市泊重精密機(jī)床量具有限公司，技術(shù)參數(shù)為：

（a） 刻度盤(pán)分劃值：0.01 mm/m

（b） 最大測(cè)量范圍正負(fù)：0～10 mm/m

（c） 示值誤差：在每米的長(zhǎng)度內(nèi)從-1 mm至+1 mm范圍內(nèi)的示值誤差精度為±0.01 mm/m（即每米測(cè)量精度為-0.01 mm至+0.01 mm）

（d） 全部測(cè)量范圍內(nèi)的精度值為±0.02 mm/m（即每米測(cè)量精度為-0.02 mm至+0.02 mm）

（e） 工作面平面性偏差：0.003 mm

（f） 水準(zhǔn)器格值：0.1 mm/m

（g） 工作面尺寸：165 mm×48 mm

（5） 橋板及光學(xué)合像水平儀的精度的檢定

橋板及光學(xué)合像水平儀報(bào)送計(jì)量檢定部門(mén)，進(jìn)行校驗(yàn)和標(biāo)定合格后，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。

5 結(jié)論

本檢測(cè)裝置采用專(zhuān)用橋板與光學(xué)合像水平儀組合進(jìn)行測(cè)量，保證往復(fù)壓縮機(jī)機(jī)身軸瓦孔、機(jī)身身滑道、氣缸缸徑的水平度的檢測(cè)精度，達(dá)到產(chǎn)品技術(shù)要求。

本發(fā)明水平精度的檢測(cè)技術(shù)，是采用橋板底部平行且在同一個(gè)平面內(nèi)的2個(gè)圓拄體母線與被側(cè)工件孔的母線，線性接觸重合，使測(cè)量基面與被測(cè)孔的曲面穩(wěn)合，保證測(cè)量精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

此檢測(cè)方法，滿足了產(chǎn)品組裝測(cè)量找正需求，不僅保證了產(chǎn)品組裝質(zhì)量，同時(shí)縮短了測(cè)量找正時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

此檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，保證了往復(fù)壓縮機(jī)組裝找正精度和質(zhì)量要求，而采取的橋板與光學(xué)合像水平儀組合進(jìn)行測(cè)量，滿足往復(fù)壓縮機(jī)組裝找正水平精度和質(zhì)量要求，使一次檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)100%，提高往復(fù)壓縮機(jī)的制造質(zhì)量和生產(chǎn)效率，提高了檢測(cè)水平和精度，提高往復(fù)壓縮機(jī)的制造質(zhì)量和生產(chǎn)效率，提高了檢驗(yàn)水平和精度。此檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法已獲得國(guó)家專(zhuān)利。