CN107088595A - 一种集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，用于对轴颈的圆度进行检测并对曲轴的变形部分进行校直，其特征在于，包括：支撑部，包括固定板、支撑板、支撑杆和连接杆；驱动部，用于对曲轴的转动进行驱动，包括设置在固定板上的电机和一侧面的中心部位与该电机的输出端连接的卡盘；检测部，用于对曲轴的弯曲挠度和主轴颈的圆度进行检测，包括设置在连接杆顶端的第一位移传感器、分别设置在每个支撑板上的第二位移传感器和第三位移传感器以及设置在卡盘的一侧面上的扭矩传感器；以及校直部，用于对曲轴的变形部分进行校直，包括设置在支撑杆上的液压缸、设置在该液压缸输出端上的施压板和设置在该施压板上端的压力传感器。

Description

一种集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法

技术领域

本发明涉及一种曲轴压力校直装置和方法，具体涉及一种集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法。

背景技术

曲轴是发动机的心脏部件，长期承受着强烈的弯曲、冲击和扭转交变负荷。因此，为保证曲轴能正常运作，需保证曲轴具有良好的几何精度。然而，曲轴在加工过程及服役过程中容易发生弯曲变形，我们必须对曲轴的变形部分进行校直处理。现有的压力校直装置和方法通常是将曲轴轴颈简支，然后在曲轴中间位置施加压力迫使曲轴产生一定的反向塑性弯曲变形，从而校直曲轴。

上述这种校直方法需要对曲轴的弯曲挠度和形状进行精确检测，并计算出合理的反向加载量。但是，如果曲轴轴颈圆度的偏差较大，则会影响曲轴校直过程中的弯曲挠度检测结果，给校直工艺带来不良影响。最终不得不经过反复地试压、测量及调整曲轴，才能达到符合精度要求的校直效果，但是这种曲轴校直方法费时又费力。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法。

本发明提供了一种集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，用于对轴颈的圆度进行检测并对曲轴的变形部分进行校直，其特征在于，包括：支撑部，包括固定板、分别垂直地设置在该固定板上侧面上的至少两个支撑板、设置在固定板上位于两个支撑板之间的支撑杆和设置在固定板上并平行于支撑杆的连接杆；驱动部，用于对曲轴的转动进行驱动，包括设置在固定板上的电机和一侧面的中心部位与该电机的输出端连接的卡盘，该卡盘的另一侧面的中心部位与曲轴靠近轴颈的一端连接；检测部，用于对曲轴的弯曲挠度和主轴颈的圆度进行检测，包括设置在连接杆顶端的第一位移传感器、分别设置在每个支撑板上的第二位移传感器和第三位移传感器以及设置在卡盘的一侧面上的扭矩传感器；以及校直部，用于对曲轴的变形部分进行校直，包括设置在支撑杆上的液压缸、设置在该液压缸输出端上的施压板和设置在该施压板上端的压力传感器，其中，根据第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器检测的曲轴的主轴颈圆度及计算的曲轴的弯曲挠度来设置施压板的设定施压行程和设定压力，并基于扭矩传感器、第一位移传感器和压力传感器检测到的数据，通过施压板对曲轴施压，从而对曲轴进行校直。

在本发明提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置中，还可以具有这样的特征：其中，每个支撑板的底部设置有卡槽，固定板的上端部嵌入在该卡槽中，使得支撑板可滑动地安装在固定板上，每个支撑板的上部设置有V形凹孔，用于放置曲轴。

在本发明提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置中，还可以具有这样的特征：其中，每个支撑板上设置有两个第二位移传感器和一个第三位移传感器，该第三位移传感器位于两个第二位移传感器中间，且设置在每个支撑板上的第二位移传感器和第三位移传感器的位置均相同，通过三点式测量方法对曲轴的轴颈圆度进行检测。

在本发明提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置中，还可以具有这样的特征：其中，支撑杆的底部设置有卡槽，固定板的侧端部嵌入在该卡槽中，使得支撑杆可滑动地安装在固定板上。

在本发明提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置中，还可以具有这样的特征：其中，固定板沿着曲轴的轴线延伸方向设置有卡槽，连接杆的底端嵌入该卡槽中，使得连接杆可滑动地安装在固定板上。

在本发明提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置中，还可以具有这样的特征：其中，施压板位于曲轴上方，第一位移传感器位于曲轴下方，第一位移传感器位于施压板的的下方。

在本发明还提供了一种利用上述集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置对曲轴进行校直的方法中，包括如下步骤：其中，步骤一，启动电机，驱动曲轴旋转一周，打开第二位移传感器和第三位移传感器检测曲轴的主轴颈圆心偏移量和曲轴的位移量以及打开第一位移传感器检测曲轴的位移量；步骤二，根据第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器的检测数据调整曲轴的校直角度；步骤三，根据第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器的检测数据计算曲轴的初始弯曲挠度，并设置施压板的设定施压行程和设定压力；步骤四，施压板根据设定的设定施压行程和设定压力对曲轴进行施压校直；步骤五，施压完成后，施压板复位，计算曲轴回弹后的终止弯曲挠度，当终止弯曲挠度超出曲轴直线度范围外时，重复步骤三和步骤四，当终止弯曲挠度在曲轴直线度范围内时，结束校直。

在本发明提供的利用集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置对曲轴进行校直的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤四包括如下子步骤：步骤4-1，根据设定施压行程和设定压力，采用施压板对曲轴进行施压；步骤4-2，采用扭矩传感器检测曲轴的扭矩；步骤4-3，当扭矩超过预定阀值时，重复进行步骤二和步骤三，并根据重新设置的设定施压行程和设定压力对曲轴进行施压校直，当扭矩在预定阀值范围内时，进行预定值判断。

在本发明提供的利用集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置对曲轴进行校直的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤4-3中的预定值判断中，采用第一位移传感器对施压板的实际施压行程进行检测，采用压力传感器对施压板的实际压力进行检测，当实际施压行程和实际压力超出预定范围时，重复步骤四，当实际施压行程和实际压力在预定范围且分别等于步骤三中的设定施压行程和设定压力时，进行步骤五。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法，因为采用了第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器，使得曲轴的轴颈圆度能够实时检测，曲轴的弯曲挠度能够计算出，从而可以设定曲轴压力校直过程中施加压力的施加行程和压力；由于使用了压力传感器和第一位移传感器，使得在曲轴校直过程中施压板的压力行程和压力大小可以得到实时检测；因为在卡盘上设置了扭矩传感器，使得曲轴的扭矩能够检测。所以，本发明提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法在曲轴压力校直过程中可以实时检测轴颈的圆度误差和计算曲轴的弯曲挠度，从而对曲轴校直工艺的参数进行设置，最终校直曲轴，恢复其几何精度。

附图说明

图1是本发明的实施例中集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例中集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置的剖面结构示意图；

图3是本发明的实施例中集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

<实施例>

图1是本发明的实施例中集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置的结构示意图。

如图1所示，集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置100用于对轴颈的圆度进行检测并对曲轴1的变形部分进行校直用于，包括支撑部10、驱动部20、检测部30和校直部40。

如图1所示，支撑部10包括固定板11、两个支撑板12、支撑杆13和连接杆14。

固定板11为长方体，固定板11的上部沿着曲轴1的轴线延伸方向设置有卡槽。

两个支撑板12分别垂直地设置在固定板11的上侧面上，每个支撑板12的底部设置有卡槽，固定板11的上端部嵌入在该卡槽中，使得支撑板12可滑动地安装在固定板11上，使得支撑板12的位置可以调整，而且每个支撑板12的上部设置有V形凹孔，用于放置曲轴1。

支撑杆13设置在固定板11上且位于两个支撑板12之间，支撑杆13的底部设置有卡槽，固定板11的侧端部嵌入在该卡槽中，使得支撑杆13可滑动地安装在固定板11上，使得支撑杆13的位置可以调整。

连接杆14设置在固定板11上并平行于支撑杆13，连接杆14的底端嵌入固定板11的卡槽中，使得连接杆14可滑动地安装在固定板11上，使得连接杆14的位置可以调整。

如图1所示，驱动部20用于对曲轴1的转动进行驱动，包括电机座(图中未示出)、电机21和卡盘22。

电机座设置在固定板11上。

电机21设置在电机座上，位于曲轴1的轴线延伸方向上。

卡盘22的一侧面的中心部位与电机21的输出端连接，卡盘22的另一侧面的中心部位与曲轴1靠近轴颈的一端连接。

电机21驱动卡盘22，从而牵引曲轴1进行旋转运动。

图2是本发明的实施例中集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置的剖面结构示意图。

如图1和图2所示，检测部30用于对曲轴1的弯曲挠度和主轴颈的圆度进行检测，包括一个第一位移传感器31、四个第二位移传感器32、两个第三位移传感器33和一个扭矩传感器34。

第一位移传感器31设置在连接杆14的顶端上，位于曲轴1的下方。

每两个第二位移传感器32设置在一个支撑板12的一侧面上。

每一个第三位移传感器33设置在一个支撑板12上，并位于两个第二位移传感器32中间，且设置在每个支撑板12上的第二位移传感器32和第三位移传感器33的位置均相同，采用三点式测量方法对曲轴1的轴颈圆度进行检测。

扭矩传感器34设置在卡盘22靠近电机21的一侧面上，用于检测曲轴1的扭矩，便于对曲轴1在压力校直过程中的校直角度进行调整。

如图1所示，校直部40用于对曲轴1的变形部分进行校直，包括液压缸41、施压板42和压力传感器43。

液压缸41设置在支撑杆13上。

施压板42设置在液压缸41的输出端上，位于第一位移传感器31的正上方以及曲轴1的上方，并与曲轴1的轴线的延伸方向垂直，用于向曲轴1的变形部分进行施压校直。

压力传感器43设置在施压板42的上端上，用于对施压板42的施压力进行实时检测。

根据第一位移传感器31、第二位移传感器32和第三位移传感器33检测出的曲轴1的主轴颈圆度及计算出的曲轴1的弯曲挠度来设置施压板42的设定施压行程和设定压力，并基于扭矩传感器34、第一位移传感器31和压力传感器43检测到的数据，通过施压板42对曲轴1进行施压校直。

图3是本发明的实施例中集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直方法的流程图。

如图3所示，集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置对曲轴1进行校直的方法包括以下步骤：

步骤一，启动电机41，驱动曲轴1旋转一周，打开第一位移传感器31、第二位移传感器32和第三位移传感器33进行检测，第一位移传感器31的读数为R1、通过每个支撑板12上的两个第二位移传感器32和一个第三位移传感器33检测到主轴颈的偏移量分别为S1和S2，两个第三位移传感器33的读数分别为R2和R3。

步骤二，根据步骤一中的检测数据R1、R2和R3，使曲轴1转至R1-0.5*(R2+R3)为最大值的位置。

步骤三，根据步骤一中的检测数据S1、S2、R1、R2和R3计算曲轴1的初始弯曲挠度，并设置施压板42的设定施压行程和设定压力。

步骤四，电机41驱动曲轴1旋转，施压板42根据设定的设定施压行程和设定压力对曲轴1进行施压校直。

具体包括如下子步骤：

步骤4-1，根据设定施压行程和设定压力，采用施压板42对曲轴1进行施压；

步骤4-2，采用扭矩传感器34检测曲轴1的扭矩。

步骤4-3，当扭矩超过预定阀值时，重复进行步骤二和步骤三，并根据重新设置的设定施压行程和设定压力对曲轴1进行施压校直；

当扭矩在预定阀值范围内时，进行预定值判断，采用第一位移传感器对施压板的实际施压行程进行检测，采用压力传感器对施压板的实际压力进行检测，当实际施压行程和实际压力超出预定范围时，重复步骤四，当实际施压行程和实际压力在预定范围且分别等于步骤三中的设定施压行程和设定压力时，进行步骤五。

步骤五，施压完成后，施压板42复位，计算曲轴1回弹后的终止弯曲挠度，当终止弯曲挠度超出曲轴直线度范围外时，重复步骤三和步骤四，当终止弯曲挠度在曲轴直线度范围内时，结束校直。

实施例的作用与效果

根据本实施例提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法，因为采用了第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器，使得曲轴的轴颈圆度能够实时检测，曲轴的弯曲挠度能够计算出，从而可以设定曲轴压力校直过程中施加压力的施加行程和压力；由于使用了压力传感器和第一位移传感器，使得在曲轴校直过程中施压板的压力行程和压力大小可以得到实时检测；因为在卡盘上设置了扭矩传感器，便于对曲轴的扭矩进行检测。

因为每个支撑板的底部设置有卡槽，固定板的上端部可以嵌入在该卡槽中，使得支撑板可滑动地安装在固定板上，便于根据不同的曲轴对支撑板进行位置调节。

每个支撑板的上部设置有V形凹孔，用于放置曲轴，并能防止曲轴从支撑板上滑落。

每个支撑板上设置有两个第二位移传感器和一个第三位移传感器，该第三位移传感器位于两个第二位移传感器中间，且设置在每个支撑板上的第二位移传感器和第三位移传感器的位置均相同，每个支撑板通过设置在该支撑板上的两个第二位移传感器和一个第三位移传感器分别测得圆心偏移量S1和S2，上述测量方法为三点式测量方法，是一种误差分离的相对测量方法，由于采用了上述方法，使得测量点偏移带来的圆度测量误差减小。

支撑杆的底部设置有卡槽，固定板的侧端部嵌入在该卡槽中，使得支撑杆可滑动地安装在固定板上，便于调节支撑杆的位置。

固定板沿着曲轴的轴线延伸方向设置有卡槽，连接杆的底端嵌入该卡槽中，使得连接杆可滑动地安装在固定板上，便于调节连接杆的位置。

因为施压板位于曲轴上方，第一位移传感器位于曲轴下方，第一位移传感器位于施压板的的下方，便于对施压板的施压行程进行准确测量。

因为在步骤四中，通过扭矩传感器检测到的扭矩与预定阀值进行判定，便于对曲轴的校直角度进行调整，使得曲轴处于最佳校直角度，从而对曲轴进行施压校直。

在步骤四中，进一步对第一位移传感器和压力传感器检测到的施压行程和压力与预定范围以及设定施压行程和设定压力进行判定，防止施压板在校直过程中施加过量的压力和行程从而对曲轴主轴颈产生不利影响。

在步骤五中，通过对弯曲挠度与曲轴直线度误差范围进行判定，使得曲轴能够达到要求的校直效果。

所以，本发明提供的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置和方法在曲轴压力校直过程中可以实时检测轴颈的圆度误差和计算曲轴的弯曲挠度，从而对曲轴校直工艺的参数进行设置，最终校直曲轴，恢复其几何精度。

Claims (9)

1.一种集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，用于对轴颈的圆度进行检测并对曲轴的变形部分进行校直，其特征在于，包括：

支撑部，包括固定板、分别垂直地设置在该固定板上侧面上的至少两个支撑板、设置在所述固定板上位于两个所述支撑板之间的支撑杆和设置在所述固定板上并平行于所述支撑杆的连接杆；

驱动部，用于对所述曲轴的转动进行驱动，包括设置在所述固定板上的电机和一侧面的中心部位与该电机的输出端连接的卡盘，该卡盘的另一侧面的中心部位与所述曲轴靠近轴颈的一端连接；

检测部，用于对所述曲轴的弯曲挠度和主轴颈的圆度进行检测，包括设置在所述连接杆顶端的第一位移传感器、分别设置在每个所述支撑板上的第二位移传感器和第三位移传感器以及设置在所述卡盘的一侧面上的扭矩传感器；以及

校直部，用于对所述曲轴的变形部分进行校直，包括设置在所述支撑杆上的液压缸、设置在该液压缸输出端上的施压板和设置在该施压板上端的压力传感器，

其中，根据所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述第三位移传感器检测的所述曲轴的主轴颈圆度及计算所述曲轴的弯曲挠度设置所述施压板的设定施压行程和设定压力，并基于所述扭矩传感器、所述第一位移传感器和所述压力传感器检测到的数据，通过所述施压板对所述曲轴施压，从而对所述曲轴进行校直。

2.根据权利要求1所述的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，其特征在于：

其中，每个所述支撑板的底部设置有卡槽，所述固定板的上端部嵌入在该卡槽中，使得所述支撑板可滑动地安装在所述固定板上，

每个所述支撑板的上部设置有V形凹孔，用于放置所述曲轴。

3.根据权利要求1所述的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，其特征在于：

其中，每个所述支撑板上设置有两个所述第二位移传感器和一个所述第三位移传感器，该第三位移传感器位于两个所述第二位移传感器中间，且设置在每个所述支撑板上的所述第二位移传感器和所述第三位移传感器的位置均相同，通过三点式测量方法对所述曲轴的轴颈圆度进行检测。

4.根据权利要求1所述的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，其特征在于：

其中，所述支撑杆的底部设置有卡槽，所述固定板的侧端部嵌入在该卡槽中，使得所述支撑杆可滑动地安装在所述固定板上。

5.根据权利要求1所述的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，其特征在于：

其中，所述固定板沿着所述曲轴的轴线延伸方向设置有卡槽，所述连接杆的底端嵌入该卡槽中，使得所述连接杆可滑动地安装在所述固定板上。

6.根据权利要求1所述的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置，其特征在于：

其中，所述施压板位于所述曲轴上方，

所述第一位移传感器位于所述曲轴下方，

所述第一位移传感器位于所述施压板的的下方。

7.一种采用如权利要求1集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置对曲轴进行校直的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，启动所述电机，驱动所述曲轴旋转一周，打开所述第二位移传感器和所述第三位移传感器检测所述曲轴的主轴颈圆心偏移量和所述曲轴的位移量以及打开所述第一位移传感器检测所述曲轴的位移量；

步骤二，根据所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述第三位移传感器的检测数据调整所述曲轴的校直角度；

步骤三，根据所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述第三位移传感器的检测数据计算所述曲轴的初始弯曲挠度，并设置所述施压板的所述设定施压行程和所述设定压力；

步骤四，所述施压板根据设定的所述设定施压行程和所述设定压力对所述曲轴进行施压校直；

步骤五，施压完成后，所述施压板复位，计算所述曲轴回弹后的终止弯曲挠度，当所述终止弯曲挠度超出曲轴直线度范围外时，重复所述步骤三和所述步骤四，当所述终止弯曲挠度在曲轴直线度范围内时，结束校直。

8.根据权利要求7所述的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置对曲轴进行校直的方法，其特征在于：

其中，所述步骤四包括如下子步骤：

步骤4-1，根据所述设定施压行程和所述设定压力，采用所述施压板对所述曲轴进行施压；

步骤4-2，采用所述扭矩传感器检测所述曲轴的扭矩；

步骤4-3，当所述扭矩超过预定阀值时，重复进行所述步骤二和所述步骤三，并根据重新设置的所述设定施压行程和所述设定压力对所述曲轴进行施压校直，当所述扭矩在预定阀值范围内时，进行预定值判断。

9.根据权利要求8所述的集成轴颈圆度检测的曲轴压力校直装置对曲轴进行校直的方法，其特征在于：

其中，在所述步骤4-3中的所述预定值判断中，采用所述第一位移传感器对所述施压板的实际施压行程进行检测，采用所述压力传感器对所述施压板的实际压力进行检测，

当所述实际施压行程和所述实际压力超出预定范围时，重复所述步骤四，

当所述实际施压行程和所述实际压力在预定范围且分别等于所述步骤三中的所述设定施压行程和所述设定压力时，进行所述步骤五。