CN103411575A - 水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置及加工方法，包括用于支承转子的垫块，垫块与转子之间设有可调斜铁；还设有多根与转子连接的可调螺杆，可调螺杆一端与转子连接，另一端与底板连接，底板上设有用于顶起主轴的液压千斤顶。加工方法包括以下步骤：以主轴测量段终点为基准加工主轴锥度段；加工完成后以实测数据作为转子内锥孔的加工参考值；计算得到转子大端测量点的直径，以此为基准，加上实测的主轴锥度段偏差值加工转子内锥孔；将主轴吊至转子内检测；完毕后通过液压千斤顶将主轴顶出，对比主轴锥面和转子锥孔内壁上的色油，得出锥面接触率；通过上述步骤实现水力测功器主轴及转子的加工和检测。本发明实现水力测功器的高精度机械加工。

Description

水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置及加工方法

技术领域

本发明涉及一种大型船舶中的水力测功器的加工和检测领域，特别是水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置及加工方法。

背景技术

圆锥过盈连接具有结构简单、承载能力大、承受冲击或变载的性能好、配合的定心精度高以及便于无损重复拆装的优点。

转子及主轴是水力测功器的关键部件。转子作为包容件，其内孔与被包容件主轴通过圆锥过盈配合连接。转子与主轴连接的可靠性是水力测功器制造质量的关键。

Y30S水力测功器的主轴及第一转子2、第二转子3的结构如图1所示，其内、外锥度配合面主要技术指标如下：

1、主轴外圆及转子内孔的锥度为1：25；

2、转子锥孔相对于主轴锥面的压入行程为25±0.5mm ;

3、转子锥孔相对于主轴锥面的过盈量1±0.02mm；

4、转子锥孔与主轴锥面的接触率≥90%; 

5、主轴的长度为5860mm，转子的外圆直径为3040mm；

6、主轴外锥的长度为1008mm，第一、第二转子的厚度均为504mm;

传统方法是将主轴外锥加工成品，转子内锥孔留一定的加工余量，然后在主轴外锥表面涂红色色油，以主轴作为塞规，将主轴外锥插入转子内锥中，通过内、外锥面互研形成研点，然后逐步手工磨去转子内孔上着色的研点而达到锥度的接触率要求。但这种方法会使转子的内锥孔轴心线产生偏移，使转子在装配后其外圆及端面的跳动超出公差要求。将外形尺寸如此巨大的配合锥面直接通过机械加工的方法达到上述技术指标，目前在水力测功器制造业还没有成功的先例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置及加工方法，可以在数控机床上进行转子内锥，主轴外锥的机械加工，使用本发明进行锥度连接面检验，使主轴及转子的配合面能够满足过盈量、锥度联结面的接触率等要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置，包括用于支承转子的垫块，垫块与转子之间设有可调斜铁；

还设有多根与转子连接的可调螺杆，可调螺杆一端与转子连接，另一端与底板连接，底板上设有用于顶起主轴的液压千斤顶。

还设有与转子上端面连接的定位块，定位块的内壁与主轴的平直段接触。

所述的可调斜铁中，至少两个带斜面的块体通过斜面互相接触，其中至少一个块体上设有延伸部，两个块体在延伸部的位置通过可调螺栓连接，以使两个块体沿着斜面互相运动。

还包括用于测量转子内径的千分尺定位支撑，千分尺定位支撑两端设有伸入到转子内孔的延伸部，延伸部上设有用于容纳内径千分尺的测量槽，测量槽水平对齐，所述的测量槽经过转子内孔直径。

位于测量槽内的内径千分尺的轴线至转子端面的距离与转子大端测量点至转子端面的距离相同。

一种采用上述的装置加工和检测水力测功器主轴及转子的方法，包括以下步骤：

一、以主轴锥度段小端的主轴测量段终点为基准加工主轴锥度段；

二、加工完成后以百分表检测该锥度段的X、Y座标，核算实测数据与设计要求的偏差值，作为转子内锥孔的加工参考值；

三、根据转子厚度和相对过盈量计算得到转子大端测量点的直径，以转子大端测量点的直径为基准，按设计要求加上实测的主轴锥度段偏差值为修正，加工转子内锥孔；

四、在地面布置多个垫块，每个垫块上放置可调斜铁，将转子锥孔小端朝下放置在可调斜铁上，在转子上端面放置水平仪，调整可调斜铁使转子端面水平；

五、在转子锥孔均匀涂上色油，用行车通过主轴吊具将主轴吊至垂直状态，在主轴的锥面上涂上另一种颜色的色油，调整主轴与转子锥孔同心并垂直，运行行车钩头，调整主轴置于转子锥孔内，并不与转子锥孔接触，锁紧定位块，使主轴与转子锥孔精确同心，运行行车钩头继续下行，将主轴外锥插入转子内锥孔中，使主轴靠自重在转子锥面上形成接触面；

六、检测；

七、通过液压千斤顶将主轴顶出，对比主轴锥面和转子锥孔内壁上的色油，得出锥面接触率；

通过上述步骤实现水力测功器主轴及转子的加工和检测。

在步骤一中，在主轴锥度段小端车出一段长度为L的外圆，控制该外圆的直径即为主轴测量段终点处的直径；

半精车锥度，控制该锥度的起点与主轴测量段终点重合，确保锥度部分的加工余量；

以主轴测量段起点为基准对刀，精车外圆锥度，可刚好将直线段外圆车去，以确保主轴测量段终点的尺寸精度。

所述的长度L为主轴测量段起点至主轴测量段终点的距离，为9~11mm。

步骤三中，以千分尺定位支撑和内径千分尺控制转子大端测量点的直径，测量时，内径千分尺一端固定，横向沿着测量槽摆动内径千分尺的刻度端，即可测量转子大端测量点的直径。

在步骤六中，用塞尺检测大端及小端间隙，测量主轴肩胛面与转子端面的距离，验算过盈量和压入行程。

本发明提供的一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置及加工方法，加工完成后的转子内锥与主轴外锥接触面积≥90%，转子相对于主轴锥面的压入距离为25±0.5mm，转子锥孔相对于主轴的过盈量1±0.02mm ，第一转子和第二转子装入后其相邻端面能完全贴合，即采用本发明的方法，完全可以实现以机械加工出符合精度要求的水力测功器主轴和转子。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明中主轴与第一转子和第二转子的整体结构示意图。

图2为本发明中主轴锥形段加工时的示意图。

图3为本发明中主轴与转子检测装置的结构示意图。

图4为本发明中转子内径检测装置的结构示意图。

图5为图4的D-D剖视示意图。

图6为本发明中数控机床加工转子时的结构示意图。

图中：主轴1，第一转子2，第二转子3，主轴测量段起点4，主轴测量段终点5，主轴吊具6，定位块7，可调斜铁8，垫块9，可调螺杆10，液压千斤顶11，底板12，螺母13，主轴肩胛面14，转子端面15，千分尺定位支撑16，内径千分尺17，转子大端测量点18，测量槽19。

具体实施方式

如图3中，一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置，包括用于支承转子的垫块9，垫块9与转子之间设有可调斜铁8；

还设有多根与转子连接的可调螺杆10，可调螺杆10一端与转子连接，另一端与底板12连接，底板12上设有用于顶起主轴1的液压千斤顶11。由于锥度接触面积增大后，转子与主轴之间因为内、外锥面的静磨擦而造成转子在主轴上抱死，常规方法难以分离，采用如图3所示的上述工装将主轴预先顶出，在转子小端穿接长的可调螺杆10，安装底板12，用液压千斤顶11将主轴顶松后，再用行车将主轴吊出。对于不同锥度的转子，可以通过调节可调螺杆10上的螺母13，从而调整底板12的高程。

优选的如图3中，还设有与转子上端面连接的定位块7，定位块7的内壁与主轴1的平直段接触。由此结构，用于限定主轴1的轴向位置，避免在主轴1的下落过程中造成主轴锥形段和转子内壁的损伤。

如图3中，所述的可调斜铁8中，至少两个带斜面的块体通过斜面互相接触，其中至少一个块体上设有延伸部，两个块体在延伸部的位置通过可调螺栓连接，以使两个块体沿着斜面互相运动。由此结构，调节可调螺栓即可精确调节两个块体的相对位置，从而微调可调斜铁8的高度。

如图4、5中，还包括用于测量转子内径的千分尺定位支撑16，本例中的千分尺定位支撑16为长条状的结构，在千分尺定位支撑16两端设有伸入到转子内孔的延伸部，延伸部上设有用于容纳内径千分尺17的测量槽19，两端的测量槽19水平对齐，所述的测量槽19经过转子内孔直径，即当内径千分尺17置于测量槽19内时，内径千分尺17沿着测量槽19的位置移动，至少有一个位置正好和转子内孔直径重合。实际操作中，将内径千分尺17沿着测量槽19摆动，测量得到的最大值，即为转子大端测量点18位置的转子内孔直径。

如图4中，位于测量槽19内的内径千分尺17的轴线至转子端面的距离与转子大端测量点18至转子端面的距离相同。例如图中“L’”所标示的距离。由此结构，可以精确获得转子大端测量点18的数值。

如图1~6中，一种采用上述的装置加工和检测水力测功器主轴及转子的方法，包括以下步骤，为便于理解，在下述的步骤中将带入尺寸，长度单位未标注的均为mm，但是不应将这些尺寸视为对于本发明的限制：

一、如图2中所示，主轴锥度段粗车完成后，在主轴锥度段小端部分车出一段长度为10mm的外圆，控制此段外圆的直径至750.60mm，此段外圆的起点定为A点即主轴测量段起点4，终点定为B点即主轴测量段终点5。用数控程序半精车1：25锥度，控制该锥度的起点与B点重合，此时锥度其余部分的加工余量为0.4mm；以A点为基准对刀，单边进刀0.2mm，精车外圆锥度，可刚好将直径为750.60的直线段车去。加工完成后主轴锥度小端测量点B点，即主轴测量段终点5处的尺寸为750.60mm。如图2中，长度L为主轴测量段起点4至主轴测量段终点5的距离，为9~11mm，优选为10mm。

以上即为，以主轴1锥度段小端的主轴测量段终点5为基准加工主轴1锥度段。

二、加工完成后以百分表检测该锥度段的X、Y座标，核算实测数据与设计要求的偏差值，作为转子内锥孔的加工参考值。

三、根据第一转子2厚度504mm及相对过盈量1±0.02mm，计算出其C点即转子大端测量点18的直径应为768.96mm，参考主轴外锥度的偏差值编制加工程序，即如果实测得出主轴锥度段的锥度为1:25.05，则以该数值作为转子内锥孔的加工参数，此处为举例，下面的计算仍以1:25计算。精车第一转子2内锥孔，加工过程中，以千分尺定位支撑16和内径千分尺17控制转子大端测量点18的直径，测量时，内径千分尺17一端固定，横向沿着测量槽19摆动内径千分尺17的刻度端，即可测量转子大端测量点18的直径，参见图4、5。加工控制C处即转子大端测量点18的直径至768.96mm；

以相同的方法加工第二转子3的内锥孔。第二转子3的厚度为504mm，计算出其第二转子3C点的测量值应为789.12mm。按上述步骤三加工第二转子3内锥孔，控制其测量点C直径至789.12mm。

四、在地面布置多个垫块9，每个垫块9上放置可调斜铁8，将转子锥孔小端朝下放置在可调斜铁8上，在转子上端面放置水平仪，调整可调斜铁8使转子端面水平。

五、在转子锥孔均匀涂上色油，本例采用红色色油，用行车通过主轴吊具6将主轴1吊至垂直状态，在主轴1的锥面上涂上另一种颜色的色油，本例采用蓝色色油，调整主轴1与转子锥孔同心并垂直，上下运行行车钩头，调整主轴1置于转子锥孔内，并不与转子锥孔接触，本例中，调整主轴胛面14相对转子端面高度至604mm，调整并锁紧3件定位块7使主轴定位，使主轴1与转子锥孔精确同心。运行行车钩头匀速下行，将主轴外锥插入转子内锥孔中，使主轴靠自重在转子锥面上形成接触面。

六、检测；用塞尺检测大端及小端间隙应均小于0.02mm，测量主轴肩胛面14与转子端面15的距离，验算过盈量和压入行程。

七、通过液压千斤顶11将主轴1顶出，对比主轴1锥面和转子锥孔内壁上的色油，做锥面接触率的确认检查，得出锥面接触率；

按上述第五~七的步骤检查第二转子3，主轴落下前将调整至主轴肩胛面14与转子端面距离至100mm。

通过上述步骤实现水力测功器主轴及转子的加工和检测。

Claims (10)

1.一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置，包括用于支承转子的垫块（9），其特征是：垫块（9）与转子之间设有可调斜铁（8）；

还设有多根与转子连接的可调螺杆（10），可调螺杆（10）一端与转子下端面连接，另一端与底板（12）连接，底板（12）上设有用于顶起主轴（1）的液压千斤顶（11）。

2.根据权利要求1所述的一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置，其特征是：还设有与转子上端面连接的定位块（7），定位块（7）的内壁与主轴（1）的平直段接触。

3.根据权利要求1所述的一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置，其特征是：所述的可调斜铁（8）中，至少两个带斜面的块体通过斜面互相接触，其中至少一个块体上设有延伸部，两个块体在延伸部的位置通过可调螺栓连接，以使两个块体沿着斜面互相运动。

4.根据权利要求1所述的一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置，其特征是：还包括用于测量转子内径的千分尺定位支撑（16），千分尺定位支撑（16）两端设有伸入到转子内孔的延伸部，延伸部上设有用于容纳内径千分尺（17）的测量槽（19），测量槽（19）水平对齐，所述的测量槽（19）经过转子内孔直径。

5.根据权利要求4所述的一种水力测功器主轴及转子配合锥度的检测装置，其特征是：位于测量槽（19）内的内径千分尺（17）的轴线至转子端面的距离与转子大端测量点（18）至转子端面的距离相同。

6.一种采用权利要求1~5任一项所述的装置加工和检测水力测功器主轴及转子的方法，其特征是包括以下步骤：

一、以主轴（1）锥度段小端的主轴测量段终点（5）为基准加工主轴（1）锥度段；

二、加工完成后以百分表检测该锥度段的X、Y座标，核算实测数据与设计要求的偏差值，作为转子内锥孔的加工参考值；

三、根据转子厚度和相对过盈量计算得到转子大端测量点（18）的直径，以转子大端测量点（18）的直径为基准，按设计要求加上实测的主轴（1）锥度段偏差值为修正，加工转子内锥孔；

四、在地面布置多个垫块（9），每个垫块（9）上放置可调斜铁（8），将转子锥孔小端朝下放置在可调斜铁（8）上，在转子上端面放置水平仪，调整可调斜铁（8）使转子端面水平；

五、在转子锥孔均匀涂上色油，用行车通过主轴吊具（6）将主轴（1）吊至垂直状态，在主轴（1）的锥面上涂上另一种颜色的色油，调整主轴（1）与转子锥孔同心并垂直，运行行车钩头，调整主轴（1）置于转子锥孔内，并不与转子锥孔接触，锁紧定位块（7），使主轴（1）与转子锥孔精确同心，运行行车钩头继续下行，将主轴外锥插入转子内锥孔中，使主轴靠自重在转子锥面上形成接触面；

六、检测；

七、通过液压千斤顶（11）将主轴（1）顶出，对比主轴（1）锥面和转子锥孔内壁上的色油，得出锥面接触率；

通过上述步骤实现水力测功器主轴及转子的加工和检测。

7.根据权利要求6所述的一种加工和检测方法，其特征是：在步骤一中，在主轴锥度段小端车出一段长度为L的外圆，控制该外圆的直径即为主轴测量段终点（5）处的直径；

半精车锥度，控制该锥度的起点与主轴测量段终点（5）重合，确保锥度部分的加工余量；

以主轴测量段起点（4）为基准对刀，精车外圆锥度，可刚好将直线段外圆车去，以确保主轴测量段终点（5）的尺寸精度。

8.根据权利要求7所述的一种加工和检测方法，其特征是：所述的长度L为主轴测量段起点（4）至主轴测量段终点（5）的距离，为9~11mm。

9.根据权利要求6所述的一种加工和检测方法，其特征是：步骤三中，以千分尺定位支撑（16）和内径千分尺（17）控制转子大端测量点（18）的直径，测量时，内径千分尺（17）一端固定，横向沿着测量槽（19）摆动内径千分尺（17）的刻度端，即可测量转子大端测量点（18）的直径。

10.根据权利要求6所述的一种加工和检测方法，其特征是：在步骤六中，用塞尺检测大端及小端间隙，测量主轴肩胛面（14）与转子端面（15）的距离，验算过盈量和压入行程。

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