CN102784816A - 大型柴油机曲轴安装调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型柴油机曲轴安装调试方法。目前采用的曲轴安装工艺容易造成安装后的曲轴变形，产生较大的残余应力。本发明方法是：柴油机的机座在台架上调平后，将柴油机的曲轴吊放到机座的主轴承座上，在曲轴的每个连杆大头轴颈安装拉力油缸；在曲轴每个主轴颈的两侧安放激光发射和接收装置，测量主轴颈的同轴度；控制系统根据测量结果，结合拉力施加公式，驱动拉力油缸对曲轴的每个连杆大头轴颈联合施加拉力，直到同轴度的测量值符合规定的要求，接着预紧主轴承螺栓，柴油机曲轴安装调试过程即告结束。本发明采用事先消除曲轴变形与计算机辅助安装调试过程的技术原理，能克服大型柴油机曲轴安装调试的困难和现有安装工艺存在的不足问题。
Description
技术领域
本发明属于机电一体化技术领域，涉及一种大型柴油机曲轴安装调试方法。
背景技术
柴油机曲轴是柴油机的主要关键运动件。曲轴同时受到弯曲与扭转两个力矩，是柴油机受力情况复杂、受力最大的部件之一。在柴油机设计中，曲轴受到主轴承径向约束和止推片轴向约束，实际为过约束状态。为保证曲轴各拐受力均匀，必须严格限制各主轴承孔轴的加工与装配精度和同轴度，避免过约束受力导致轴瓦快速磨损。加工过程保证主轴承孔轴同轴度精度，一般较易做到。大型柴油机的曲轴和机座尺寸大、重量重，容易发生变形。目前，普遍的曲轴安装工艺是，先在柴油机台架上调平机座的安放位置，使所有的主轴承孔同轴，且与台架平板平行。然后将曲轴吊放到机座的轴承孔上，预紧主轴承螺栓，空转曲轴若干圈。拆卸轴承盖，检查轴瓦接触情况，研刮轴瓦。如此反复，直到空转曲轴均匀、轻松、无卡滞为止。这样的安装调试过程费时费力，而且容易造成安装后的曲轴变形，产生较大的残余应力。这种变形和残余应力在柴油机的运行过程中，会发生整机振动噪声大、轴承和轴颈偏磨严重等现象，影响柴油机的正常工作。因此，需要有一种安装调试省时省力、安装后曲轴整体变形小的曲轴安装调试方法以及安装调试的控制系统。
发明内容
本发明针对大型柴油机曲轴安装调试的困难和现有安装工艺存在的不足，提供了一种大型柴油机曲轴安装调试方法。
本发明所采取的技术方案为：柴油机的机座在台架上调平后，将柴油机的曲轴吊放到机座的主轴承座上，在曲轴的每个连杆大头轴颈安装拉力油缸，同时拉力油缸固定在机座的内腔上；在曲轴每个主轴颈的两侧安放激光发射和接收装置，构成激光同轴度测量仪，测量主轴颈的同轴度；控制系统根据测量结果，结合拉力施加公式，驱动拉力油缸对曲轴的每个连杆大头轴颈联合施加拉力，直到同轴度的测量值符合规定的要求，接着预紧主轴承螺栓，柴油机曲轴安装调试过程即告结束。本发明的安装调试控制系统的工作原理是，将激光同轴度测量仪的测量值，反馈到控制系统，与设定的同轴度规定值进行比较；如果小于等于同轴度规定值，符合要求，调试结束；如果测量值大于同轴度规定值，则计算差值；根据计算得到的差值再计算出施加到每个连杆大头轴颈上的力，对所有的连杆大头轴颈联合施加拉力，直至同轴度测量值符合要求，安装调试过程结束。
本发明的有益效果：本发明提供的大型柴油机曲轴安装调试方法，采用事先消除曲轴变形与计算机辅助安装调试过程的技术原理，能克服大型柴油机曲轴安装调试的困难和现有安装工艺存在的不足问题，具有显著的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明安装调试系统主剖面图。
图2为本发明安装调试系统侧剖面图。
图3为本发明控制系统框图。
图4为本发明控制系统控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1和图2所示，本发明的安装调试系统由柴油机曲轴1、机座2、主轴承座3、液压油缸4、台架平台5、激光同轴度测量仪6、液压系统7、控制系统组成。以六缸柴油机为例，相邻两缸曲拐的夹角为120°。将曲轴1吊放在机座2的主轴承座3上，转动曲轴1使得Ⅰ缸和Ⅳ缸的曲拐位于垂直位置。液压油缸4的一端通过轴承与曲轴1的连杆轴颈连接，液压油缸4的另一端固定在机座2的内侧底部。在曲轴1两侧的七个主轴承对应位置布置激光同轴度测量仪6（共7个），一侧的激光发射头发射激光束，另一侧的激光接收头接收激光束，用于测量曲轴1的主轴颈的同轴度。液压系统7由油箱、油泵、换向阀、电液伺服控制阀、压力传感器、管路等组成，为六个液压油缸4提供液压驱动力。液压系统7采用成熟的技术和系统。控制系统8采集七个激光同轴度测量仪的测量值，与系统内设置的同轴度规定值进行比较。符合要求，则发送停止加载信号；不符合要求，则利用系统内设置的拉力施加公式，计算出每个连杆轴颈要加的拉力，通过激光测量仪、拉力施加公式、PID控制算法、电液伺服控制阀、压力传感器组成的闭环控制系统，不断向液压系统7的电液伺服控制阀发送液压控制信号，对六个连杆轴颈联合施加拉力，从而逐渐减少同轴度误差，直到符合要求为止。
如图3所示，控制系统由计算机系统、Ⅰ～Ⅶ路激光测量仪、Ⅰ～Ⅵ路液压加载回路组成。激光测量仪的一侧的激光发射头发射激光束，另一侧的激光接收头接收激光束，用于测量曲轴的主轴颈的同轴度。在加载回路中，计算机系统发出压力控制信号给电液伺服控制阀，用来调节加载压力大小；当检测到同轴度超过设定值时，根据拉力施加公式，计算出施加到每个连杆大头轴颈上的力，计算机系统调节电液伺服控制阀，然后发出油缸换向控制信号给电磁换向阀，采用PID控制模型，对所有的连杆大头轴颈（Ⅰ～Ⅵ）联合施加拉力。液压油缸内的液压油压力通过压力传感器检测，反馈回计算机系统，用于调节电液伺服控制阀。
图4是控制系统的控制流程。首先设定P0（轴颈拉力基准值）、保压时间T、η=1（加载系数）、△η=0.1、α=120°（相邻曲拐的夹角）， 
表示同轴度误差设定值。接着测量所有主轴承的同轴度，与设定值比较。如果小于等于设定值，符合要求，调试结束。如果某些测量值大于设定值，则计算差值：
计算加载力
，为：
根据上述拉力施加公式计算得到的拉力，通过调节电液伺服控制阀，得到所需的拉力，施加到对应的连杆轴颈上，保压时间为T。保压完成后，η赋值为η-△η，然后重新测量所有主轴承的同轴度，并与设定值比较。如果小于等于设定值，符合要求，调试结束。如果某些测量值仍大于设定值，则重复上面步骤，计算差值和加载力，通过调节电液伺服控制阀，对连杆轴颈施加拉力进行保压，直到同轴度测量值符合要求为止。
Claims (2)
1.大型柴油机曲轴安装调试方法，其特征在于：柴油机的机座在台架上调平后，将柴油机的曲轴吊放到机座的主轴承座上，在曲轴的每个连杆大头轴颈安装拉力油缸，同时拉力油缸固定在机座的内腔上；在曲轴每个主轴颈的两侧安放激光发射和接收装置，构成激光同轴度测量仪，测量主轴颈的同轴度；控制系统根据测量结果，结合拉力施加公式，驱动拉力油缸对曲轴的每个连杆大头轴颈联合施加拉力，直到同轴度的测量值符合规定的要求，接着预紧主轴承螺栓，柴油机曲轴安装调试过程即告结束。
2.根据权利要求1所述的大型柴油机曲轴安装调试方法，其特征在于：所述的控制系统根据测量结果，结合拉力施加公式，驱动拉力油缸对曲轴的每个连杆大头轴颈联合施加拉力，具体是：
将激光同轴度测量仪的测量值，反馈到控制系统，与设定的同轴度规定值进行比较；如果小于等于同轴度规定值，符合要求，调试结束；如果测量值大于同轴度规定值，则计算差值；根据计算得到的差值再计算出施加到每个连杆大头轴颈上的力，对所有的连杆大头轴颈联合施加拉力。
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| CN101061368A (zh) * | 2005-04-20 | 2007-10-24 | 普乐福尼克·迪特·布什股份公司 | 测量曲轴参数的装置 |
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