CN107695138A - 一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法 - Google Patents

一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法，其中曲轴扭转变形的矫正装置用于对曲轴的扭转变形部位进行矫正，具有这样的特征，包括：支撑部，用于支撑曲轴，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和设置在固定板上位于两个支撑板之间的三个支撑杆；驱动部，用于驱动曲轴转动；矫正部，包括三个矫正组件，每个矫正组件包括可滑动地设置在支撑杆上的液压缸和设置在该液压缸输出端上的V型加载头；以及检测部，用于对曲轴的连杆轴颈轴线和主轴颈轴线进行检测，包括分别设置在每个V型加载头上的多个第一位移传感器和分别设置在每个支撑板上的多个第二位移传感器。

Description

一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法
技术领域
本发明涉及一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法。
背景技术
曲轴作为发动机心脏部件，长期承受着强烈的弯曲、冲击、扭转交变负荷，因此，为保证曲轴能很好工作，需保证曲轴良好的几何精度。
但是，曲轴在加工过程及服役过程中容易发生扭转变形。当变形量超过允许范围后还继续使用，必然使发动机的工作性能变差，为保证发动机在最佳状态下工作，必须对曲轴的扭转变形进行矫正。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法。
本发明提供了一种曲轴扭转变形的矫正装置，用于对曲轴的扭转变形部位进行矫正，具有这样的特征，包括：支撑部，用于支撑曲轴，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和设置在固定板上位于两个支撑板之间的三个支撑杆；驱动部，用于驱动曲轴转动；矫正部，包括三个矫正组件，每个矫正组件包括可滑动地设置在支撑杆上的液压缸和设置在该液压缸输出端上的V型加载头；以及检测部，用于对曲轴的连杆轴颈轴线和主轴颈轴线进行检测，包括分别设置在每个V型加载头上的多个第一位移传感器和分别设置在每个支撑板上的多个第二位移传感器，其中，矫正部用于根据第一位移传感器和第二移传感器的检测结果设置V型加载头的设定加载量并对曲轴施压，从而对曲轴进行矫正。
在本发明提供的曲轴扭转变形的矫正装置中，还可以具有这样的特征，还包括：压力传感器，设置在V型加载头的上端上，用于检测V型加载头的加载力。
在本发明提供的曲轴扭转变形的矫正装置中，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，曲轴的两端主轴颈分别放置在V形凹孔上。
在本发明提供的曲轴扭转变形的矫正装置中，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。
在本发明提供的曲轴扭转变形的矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，每个V型加载头上设置有三个第一位移传感器，每个V型加载头上的第一位移传感器均呈等腰三角形状分布，用于根据三点式测量方法对曲轴的连杆轴颈轴线进行检测。
在本发明提供的曲轴扭转变形的矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，每个支撑板上设置有三个第二位移传感器，每个支撑板上的第二位移传感器均呈倒置的等腰三角形状分布，用于根据三点式测量方法对曲轴的主轴颈轴线进行检测。
在本发明提供的一种曲轴扭转变形的矫正方法，用于对曲轴的扭转变形部位进行检测和矫正，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采用第二位移传感器确定坐标原点位置，并以此建立直角坐标系XOY，采用三个第一位移传感器检测曲轴的每个连杆轴颈的坐标值，并计算出每个连杆轴颈之间的夹角度数，进而得到各个连杆轴颈之间的位置关系；
步骤2，判断各个连杆轴颈的位置关系是否在第一预定值范围内；
步骤3，当连杆轴颈的位置关系超出第一预定值范围时，确认待矫正连杆轴颈的位置以及V型加载头加载至待矫正连杆轴颈上的加载方式；
步骤4，采用第一位移传感器检测三个V型加载头所对应的三个连杆轴颈之间的相对位置关系；
步骤5，根据相对位置关系和加载参数计算并设定V型加载头的设定加载量和设定加载力；
步骤6，V型加载头根据设定加载量和设定加载力对待矫正连杆轴颈进行施压矫正；
步骤7，第一位移传感器实时检测三个连杆轴颈，得到三个连杆轴颈之间的实时相对变形量，压力传感器检测V型加载头的实时加载力，并判断实时相对变形量是否与预定值相等；
步骤8，当实时相对变形量不等于预定值时，调整加载参数并回到步骤5，当实时相对变形量等于预定值时，判断实时加载力是否在第二预定值范围内；
步骤9，当实时加载力超出第二预定值范围时，调整加载参数并回到步骤5，当实时加载力在第二预定值范围内时，V型加载头复位；
步骤10，采用第一位移传感器检测V型加载头复位后的三个连杆轴颈之间的矫正相对位置关系，并判断矫正相对位置关系是否在第三预定值范围内；
步骤11，当矫正相对位置关系超出第三预定值范围时，调整加载参数并回到步骤5，当矫正相对位置关系在第三预定值范围内时，回到步骤1，直至每个连杆轴颈的位置关系在第一预定值范围内时，矫正完成。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法，因为采用了三点式方法测量曲轴的连杆轴颈和主轴颈的位置，使得能准确确定圆心的位置。因为曲轴在矫正加载过程中传感器测量点的位置会发生偏离，而采用3个位移传感器组合测量能减小测量点偏移带来的测量误差，能更准确的确定轴心的位置。三个液压缸可移动地设置在支撑杆上，使得V型加载头能随着液压缸进行横向和纵向移动，从而使得三个V型加载头能准确测量出曲轴的各个连杆轴颈的轴线位置。
附图说明
图1是本发明的实施例中曲轴扭转变形的矫正装置的结构示意图；
图2是本发明的实施例中曲轴扭转变形的矫正装置的A向剖视图；
图3是本发明的实施例中曲轴扭转变形的矫正装置的B向剖视图；
图4是本发明的实施例中曲轴扭转变形的矫正方法的流程图；
图5是本发明的实施例中各连杆轴颈之间的相对位置示意图；
图6是本发明的实施例中第一缸连杆轴颈和第五缸连杆轴颈相对变形的加载方式；
图7是本发明的实施例中第二缸连杆轴颈、第三缸连杆轴颈和第四缸连杆轴颈相对变形的加载方式。
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曲轴扭转变形的矫正装置的结构示意图。
如图1所示，曲轴扭转变形的矫正装置100，用于对曲轴1的扭转变形部位进行矫正，包括：支撑部10、驱动部(图中未示出)、矫正部20和检测部30。
在本实施例中，曲轴1包括五个连杆轴颈2和六个主轴颈3，五个连杆轴颈2从首至尾分别为第一缸连杆轴颈201(位于曲轴1的首端)、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205(位于曲轴1的尾端)。
支撑部10，用于支撑曲轴1，包括固定板11、两个支撑板12和三个支撑杆(图中未示出)。
支撑板12分别垂直地设置在该固定板11的上侧面上，用于支撑曲轴1。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，每个支撑板12的上部设置有V形凹孔，曲轴1的两端主轴颈分别放置在V形凹孔上。
支撑杆设置在固定板11上位于两个支撑板12之间。支撑杆的底部设置有卡槽，固定板11的侧端部嵌入在该卡槽中，使得支撑杆可滑动地安装在固定板11上。
驱动部，用于驱动曲轴1转动。
矫正部20，包括三个矫正组件21，每个矫正组件21包括液压缸211、V型加载头212、压力传感器213和三个压力传感器213。
液压缸211可滑动地设置在支撑杆上，使得液压缸211能进行横向和纵向移动。
V型加载头212设置在该液压缸211的输出端上，用于向曲轴1进行加载。
每个压力传感器213设置在每个V型加载头212的上端上，用于检测V型加载头212的加载力。
检测部30，用于对曲轴1的连杆轴颈轴线和主轴颈轴线进行检测，包括三个第一位移传感器31和三个第二位移传感器32。
图2是本发明的实施例中曲轴扭转变形的矫正装置的A向剖视图。
如图2所示，每三个第一位移传感器31分别设置在每个V型加载头212上，每个V型加载头212上的第一位移传感器31均呈三角形状分布，用于根据三点式测量方法对曲轴1的连杆轴颈轴线进行检测。
图3是本发明的实施例中曲轴扭转变形的矫正装置的B向剖视图。
如图3所示，每三个第二位移传感器32分别设置在每个支撑板12上，每个支撑板12上的第二位移传感器32均呈倒置的三角形状分布，用于根据三点式测量方法对曲轴1的主轴颈轴线进行检测。
矫正部20用于根据第一位移传感器31和第二移传感器32的检测结果设置V型加载头212的设定加载量并对曲轴1施压，从而对曲轴1进行矫正。
图4是本发明的实施例中曲轴扭转变形的矫正方法的流程图。
如图4所示，曲轴扭转变形的矫正方法，用于对曲轴1的扭转变形部位进行检测和矫正，包括以下步骤：
步骤1，采用第二位移传感器32确定坐标原点位置，并以此建立直角坐标系XOY，采用三个第一位移传感器31检测曲轴1的每个连杆轴颈(第一缸连杆轴颈201、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205)的坐标值，并计算出每个连杆轴颈(第一缸连杆轴颈201、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205)之间的夹角度数，进而得到各个连杆轴颈(第一缸连杆轴颈201、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205)之间的位置关系，进入步骤2。
图5是本发明的实施例中各连杆轴颈之间的相对位置示意图。
在本实施例中，第一缸连杆轴颈201、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205与主轴颈3之间的位置关系如图5所示，三个第一位移传感器31能得到五个连杆轴颈2的坐标值(坐标原点位置通过第二位移传感器32确定，以此建立直角坐标系XOY)，从而计算出第一缸连杆轴颈201、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205之间夹角度数。若度数相同，都为72度，则曲轴1无扭转；若度数不同，则可以确定扭转的位置及扭转角度的大小，从而为矫正提供参考。
步骤2，判断各个连杆轴颈(第一缸连杆轴颈201、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205)的位置关系是否在第一预定值范围内，进入步骤3。
步骤3，当连杆轴颈(第一缸连杆轴颈201、第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203、第四缸连杆轴颈204和第五缸连杆轴颈205)的位置关系超出第一预定值范围时，则确认待矫正连杆轴颈的位置以及V型加载头212加载至待矫正连杆轴颈上的加载方式，进入步骤4。
图6是本发明的实施例中第一缸连杆轴颈和第五缸连杆轴颈相对变形的加载方式，图7是本发明的实施例中第二缸连杆轴颈、第三缸连杆轴颈和第四缸连杆轴颈相对变形的加载方式。
在本实施例中，如图6和图7所示，加载方式分为两种：第一种适用于待矫正连杆轴颈为第一缸连杆轴颈201或第五缸连杆轴颈205时进行加载，当待矫正连杆轴颈为第五缸连杆轴颈205时加载方式如图6所示，将曲轴1简支(如图6所示)，三个V型加载头212分别移动到图6所示的位置上；另一种适用于待矫正连杆轴颈为第二缸连杆轴颈202、第三缸连杆轴颈203或第五缸连杆轴颈205时进行加载，当待矫正连杆轴颈为第三缸连杆轴颈203相对变形时加载方式如图7所示，将曲轴1简支(如图7所示)，三个V型加载头212分别移动到图7所示的位置上。
步骤4，采用第一位移传感器31检测三个V型加载头212所对应的三个连杆轴颈之间的相对位置，进入步骤5。
步骤5，根据图5所示的相对位置关系和加载参数计算并设定V型加载头212的设定加载量和设定加载力，进入步骤6。
步骤6，V型加载头212根据设定加载量和设定加载力对待矫正连杆轴颈进行施压矫正，进入步骤7。
步骤7，第一位移传感器31实时检测待三个连杆轴颈，得到三个连杆轴颈之间的实时相对变形量，压力传感器213检测V型加载头212的实时加载力，并判断实时相对变形量是否与预定值相等，进入步骤8。
步骤8，当实时相对变形量不等于预定值时，调整加载参数并回到步骤5，当实时相对变形量等于预定值时，判断实时加载力是否在第二预定值范围内，进入步骤9。
步骤9，当实时加载力超出第二预定值范围时，调整加载参数并回到步骤5，当实时加载力在第二预定值范围内时，V型加载头212复位，进入步骤10。
步骤10，采用第一位移传感器31检测V型加载头212复位后的三个连杆轴颈之间的矫正相对位置关系，并判断矫正相对位置关系是否在第三预定值范围内，进入步骤11。
步骤11，当矫正相对位置关系超出第三预定值范围时，调整加载参数并回到步骤5，当矫正相对位置关系在第三预定值范围内时，回到步骤1，直至连杆轴颈2位置关系在第一预定值范围内时，矫正完成。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的一种曲轴扭转变形的矫正装置和方法，因为采用了三点式方法测量曲轴的连杆轴颈和主轴颈的位置，使得能准确确定圆心的位置。因为曲轴在矫正加载过程中传感器测量点的位置会发生偏离，而采用3个位移传感器组合测量能减小测量点偏移带来的测量误差，能更准确的确定轴心的位置。三个液压缸可移动地设置在支撑杆上，使得V型加载头能随着液压缸进行横向和纵向移动，从而使得三个V型加载头能准确测量出曲轴的各个连杆轴颈的轴线位置。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种曲轴扭转变形的矫正装置，用于对曲轴的扭转变形部位进行矫正，其特征在于，包括：
支撑部，用于支撑所述曲轴，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和设置在所述固定板上位于两个所述支撑板之间的三个支撑杆；
驱动部，用于驱动所述曲轴转动；
矫正部，包括三个矫正组件，每个所述矫正组件包括可滑动地设置在所述支撑杆上的液压缸和设置在该液压缸输出端上的V型加载头；以及
检测部，用于对所述曲轴的连杆轴颈轴线和主轴颈轴线进行检测，包括分别设置在每个所述V型加载头上的多个第一位移传感器和分别设置在每个所述支撑板上的多个第二位移传感器，
其中，所述矫正部用于根据所述第一位移传感器和所述第二移传感器的检测结果设置所述V型加载头的设定加载量并对所述曲轴施压，从而对所述曲轴进行矫正。
2.根据权利要求1所述的曲轴扭转变形的矫正装置，其特征在于，还包括：
压力传感器，设置在所述V型加载头的上端上，用于检测所述V型加载头的加载力。
3.根据权利要求1所述的曲轴扭转变形的矫正装置，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，所述曲轴的两端主轴颈分别放置在所述V形凹孔上。
4.根据权利要求1所述的曲轴扭转变形的矫正装置，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所述的曲轴扭转变形的矫正装置，其特征在于：
其中，每个所述V型加载头上设置有三个所述第一位移传感器，
每个所述V型加载头上的所述第一位移传感器均呈等腰三角形状分布，用于根据三点式测量方法对所述曲轴的连杆轴颈轴线进行检测。
6.根据权利要求1所述的曲轴扭转变形的矫正装置，其特征在于：
其中，每个所述支撑板上设置有三个所述第二位移传感器，
每个所述支撑板上的所述第二位移传感器均呈倒置的等腰三角形状分布，用于根据三点式测量方法对所述曲轴的主轴颈轴线进行检测。
7.一种曲轴扭转变形的矫正方法，用于对曲轴的扭转变形部位进行检测和矫正，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采用第二位移传感器确定坐标原点位置，并以此建立直角坐标系XOY，采用三个第一位移传感器检测曲轴的每个连杆轴颈的坐标值，并计算出每个所述连杆轴颈之间的夹角度数，进而得到各个所述连杆轴颈之间的位置关系；
步骤2，判断各个所述连杆轴颈的位置关系是否在第一预定值范围内；
步骤3，当所述连杆轴颈的位置关系超出第一预定值范围时，确认待矫正连杆轴颈的位置以及V型加载头加载至所述待矫正连杆轴颈上的加载方式；
步骤4，采用所述第一位移传感器检测三个所述V型加载头所对应的三个连杆轴颈之间的相对位置关系；
步骤5，根据所述相对位置关系和加载参数计算并设定所述V型加载头的设定加载量和设定加载力；
步骤6，所述V型加载头根据所述设定加载量和所述设定加载力对所述待矫正连杆轴颈进行施压矫正；
步骤7，所述第一位移传感器实时检测所述三个连杆轴颈，得到所述三个连杆轴颈之间的实时相对变形量，压力传感器检测所述V型加载头的实时加载力，并判断所述实时相对变形量是否与预定值相等；
步骤8，当所述实时相对变形量不等于预定值时，调整所述加载参数并回到所述步骤5，当所述实时相对变形量等于预定值时，判断所述实时加载力是否在第二预定值范围内；
步骤9，当所述实时加载力超出第二预定值范围时，调整所述加载参数并回到所述步骤5，当所述实时加载力在第二预定值范围内时，所述V型加载头复位；
步骤10，采用所述第一位移传感器检测所述V型加载头复位后的三个连杆轴颈之间的矫正相对位置关系，并判断所述矫正相对位置关系是否在第三预定值范围内；
步骤11，当所述矫正相对位置关系超出第三预定值范围时，调整所述加载参数并回到所述步骤5，当所述矫正相对位置关系在所述第三预定值范围内时，回到步骤1，直至每个所述连杆轴颈的位置关系在第一预定值范围内时，矫正完成。
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