CN109373929A - 一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，包括机体、伺服电机和阶梯轴，伺服电机与阶梯轴传动连接，阶梯轴上安装有曲轴试件、定位盘和螺母，定位盘设有红外反射片和定位孔，还包括滑台，滑台上安装导向柱和丝杠，导向柱和丝杠上传动连接有横杆，横杆安装有镜头和定位柱，定位柱的端部设有定位珠，曲轴试件的一侧设有轴瓦夹具，轴瓦夹具上安装有轴瓦试件，轴瓦夹具与机体之间设有液压缸和导柱。本发明提供的柴油机曲轴轴颈表面测量装置，使用红外对管实现计数和粗定位，采用定位珠实现精确定位，且可防止测量时曲轴试件的转动，消除测量位置的偏差，测量精度高，可以与计算机连接实现快速数字化测量。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机曲轴轴颈表面测量装置及测量方法，具体涉及船用柴油机曲轴轴颈表面多点原位测量装置及测量方法，属于摩擦磨损健康监测技术领域。
背景技术
船用柴油机在工作时，由于燃料燃烧产生的压力、相连接的运动机构产生的惯性力和力矩使得曲轴各部分产生弯曲、扭转、剪切和拉压等交变应力。曲轴作为柴油机承受载荷最大、工作环境最恶劣的核心零部件之一，在磨合初期时，磨损剧烈，在工作的时候，曲轴各部分应力分布是不均匀的，特别是在轴颈过渡圆角处会出现严重的应力集中现象，并且随着摩擦时间的增加，会使摩擦部位出现温度过高，导致出现轴颈擦伤、磨合表面形貌、金相组织和磨粒形态发生变化等情况，而磨合表面形貌与摩擦磨损质量密切相关。因此，需要对曲轴在摩擦磨损测试过程中的表面形貌进行测量。
目前曲轴摩擦磨损的测量装置及测量方法较多，但是都不具备多点原位测量的功能。大量的测量装置及测试方法都是曲轴经过摩擦磨损实验之后，把曲轴取下来，然后放到特定的仪器下去测量表面形貌，这样就会存在前后测量部位的不同，导致测量出现误差，不利于实验结果的准确性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置及测量方法。能够在不取下曲轴试件的情况下，在某一固定点重复测量多次，以此来判断同一位置下不同时刻的曲轴摩擦磨损性能；也能在某一时刻下，多点测量不同位置的数据，以此来判断同一时刻下不同位置的曲轴摩擦磨损性能。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，包括机体、伺服电机和阶梯轴，所述伺服电机安装在所述机体上并与所述阶梯轴传动连接，所述阶梯轴通过轴承支撑，所述阶梯轴上安装有曲轴试件、定位盘和螺母，所述螺母通过所述定位盘将所述曲轴试件压紧在所述阶梯轴的轴肩上，所述定位盘为圆环形，其端面设有红外反射片，与所述红外反射片同一径向位置的外圆周面上设有定位孔，还包括滑台，所述滑台安装有红外对管和与所述阶梯轴垂直的导向柱和丝杠，所述红外对管与所述红外反射片的位置对应，所述导向柱和所述丝杠上传动连接有与所述阶梯轴平行的横杆，所述横杆朝向所述阶梯轴的一侧安装有镜头和定位柱，所述定位柱的端部设有与所述定位孔相配的定位珠，所述曲轴试件的一侧设有轴瓦夹具，所述轴瓦夹具上安装有与所述曲轴试件相配的轴瓦试件，所述轴瓦夹具与机体之间设有液压缸和导柱。
进一步，所述定位盘的端面沿圆周方向设有四个所述红外反射片，外圆周面对应设有四个所述定位孔。
进一步，所述螺母和所述定位盘之间设有橡胶垫片。用来增大摩擦，并且起到防松和传递扭矩的作用。
进一步，所述曲轴试件和所述定位盘之间设有曲轴销钉，可有效防止其相对转动。
进一步，所述轴瓦试件和所述轴瓦夹具之间设有轴瓦销钉，可有效防止其相对转动。
测试方法
本发明还提供上述柴油机曲轴轴颈表面测量装置的测试方法：
第一步：将所述曲轴试件的区域根据所述红外反射片进行编号；
第二步：启动所述伺服电机和所述液压缸，所述伺服电机按照试验转速转动，所述液压缸在试验压力下使得所述轴瓦试件压在所述曲轴试件上；
第三步：所述红外对管工作并开始计数，当所述红外反射片转动到所述红外对管对应位置时，所述伺服电机停转；
第四步：转动所述滑台旋钮，带动丝杠转动使得所述横杆运动，从而使得所述定位柱端部的所述定位珠进入所述定位盘上的所述定位孔中；
第五步：使用镜头对所述曲轴试件进行测量。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供的柴油机曲轴轴颈表面测量装置，使用红外对管发射的红外线由设置在定位盘上的红外反射片反射回后，实现了计数和粗定位，采用定位珠和定位孔实现了精确定位，且可防止测量时曲轴试件的转动，消除测量位置的偏差，实现了曲轴轴径表面的多点原位测量，定位孔设置在定位盘上，定位盘可以重复使用，减少了曲轴试件的加工难度和避免了对曲轴试件的损坏；镜头可以是形貌仪镜头、蔡氏显微仪镜头和磨粒形态测量镜头等，不局限于某一固定的镜头，扩大了装置的使用范围；由于曲轴轴颈表面多点原位测量，是在不取下轴颈的情况下进行的，测量位置精确，测量精度高，可以与计算机连接实现快速数字化测量。
附图说明
图1是本发明实施例的示意图；
图2是本发明实施例中定位盘的端面图；
图3为本发明实施例的测量方法流程图；
图中：1为机体、2为导柱、3为液压缸、4为轴瓦夹具、5为曲轴销钉、6为橡胶垫片、7为螺母、8为红外对管、9为红外反射片、10为滑台、11为导向柱、12为丝杠、13为滑台旋钮、14为轴承、15为轴瓦销钉、16为伺服电机、17为轴瓦试件、18为阶梯轴、19为曲轴试件、20为定位盘、21为镜头、22为定位柱、23为横杆、24为定位孔、25为定位珠。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和方向术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
如图1和图2所示：为本发明的一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，包括机体1、伺服电机16和阶梯轴18，所述伺服电机16安装在所述机体1上并与所述阶梯轴18传动连接，所述阶梯轴18通过轴承14支撑，所述阶梯轴18上安装有曲轴试件19、定位盘20和螺母7，所述螺母7通过所述定位盘20将所述曲轴试件19压紧在所述阶梯轴18的轴肩上，所述定位盘20为圆环形，其端面设有红外反射片9，与所述红外反射片9同一径向位置的外圆周面上设有定位孔24，还包括滑台10，所述滑台10安装有红外对管8和与所述阶梯轴18垂直的导向柱11和丝杠12，所述红外对管8与所述红外反射片9的位置对应，所述导向柱11和所述丝杠12上传动连接有与所述阶梯轴18平行的横杆23，所述横杆23朝向所述阶梯轴18的一侧安装有镜头21和定位柱22，所述定位柱22的端部设有与所述定位孔24相配的定位珠25，所述曲轴试件19的一侧设有轴瓦夹具4，所述轴瓦夹具4上安装有与所述曲轴试件19相配的轴瓦试件17，所述轴瓦夹具4与机体1之间设有液压缸3和导柱2。
所述定位盘20的端面沿圆周方向设有四个所述红外反射片9，外圆周面对应设有四个所述定位孔24。
所述螺母7和所述定位盘20之间设有橡胶垫片6。
所述曲轴试件19和所述定位盘20之间设有曲轴销钉5。
所述轴瓦试件17和所述轴瓦夹具4之间设有轴瓦销钉15。
如图3所示，为本发明的一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置的测试方法，具体步骤是：
第一步：将所述曲轴试件19的区域根据所述红外反射片9进行编号，依次编号a、b、c和d，与其相对应的所述曲轴试件19的区域分别为A、B、C和D，
第二步：启动所述伺服电机16和所述液压缸3，所述伺服电机16按照试验转速转动，所述液压缸3在试验压力下使得所述轴瓦试件19压在所述曲轴试件19上；
第三步：所述红外对管8工作并开始计数，计数用K表示，当所述红外反射片9转动到所述红外对管8对应位置时，所述伺服电机16停转；
第四步：转动所述滑台旋钮13，带动丝杠12转动使得所述横杆23运动，从而使得所述定位柱22端部的所述定位珠25进入所述定位盘20上的所述定位孔24中；
第五步：使用镜头对所述曲轴试件19进行测量。
如图3所示：在过程中所述红外对管8的计数K，当K≤4时，K＝1，表示所述红外对管8所对的为红外反射片a，也即所述镜头21所对应的为所述曲轴试件19的区域为A；以此类推，K＝2时，对应的区域为B；K＝3时，对应的区域为C；K＝4时，对应的区域为D；
当K>4时，K除以4的余数，余数定义为M，若M＝1，则表示所述红外对管所对的为红外反射片a，也即镜头21所对的为所述曲轴试件19的区域为A；依次类推，M＝2时，对应的区域为B；M＝3时，对应的区域为C；M＝0时，对应的区域为D。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (6)
1.一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，其特征在于，包括机体(1)、伺服电机(16)和阶梯轴(18)，所述伺服电机(16)安装在所述机体(1)上并与所述阶梯轴(18)传动连接，所述阶梯轴(18)通过轴承(14)支撑，所述阶梯轴(18)上安装有曲轴试件(19)、定位盘(20)和螺母(7)，所述螺母(7)通过所述定位盘(20)将所述曲轴试件(19)压紧在所述阶梯轴(18)的轴肩上，所述定位盘(20)为圆环形，其端面设有红外反射片(9)，与所述红外反射片(9)同一径向位置的外圆周面上设有定位孔(24)，还包括滑台(10)，所述滑台(10)安装有红外对管(8)和与所述阶梯轴(18)垂直的导向柱(11)和丝杠(12)，所述红外对管(8)与所述红外反射片(9)的位置对应，所述导向柱(11)和所述丝杠(12)上传动连接有与所述阶梯轴(18)平行的横杆(23)，所述横杆(23)朝向所述阶梯轴(18)的一侧安装有镜头(21)和定位柱(22)，所述定位柱(22)的端部设有与所述定位孔(24)相配的定位珠(25)，所述曲轴试件(19)的一侧设有轴瓦夹具(4)，所述轴瓦夹具(4)上安装有与所述曲轴试件(19)相配的轴瓦试件(17)，所述轴瓦夹具(4)与机体(1)之间设有液压缸(3)和导柱(2)。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，其特征在于，所述定位盘(20)的端面沿圆周方向设有四个所述红外反射片(9)，外圆周面对应设有四个所述定位孔(24)。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，其特征在于，所述螺母(7)和所述定位盘(20)之间设有橡胶垫片(6)。
4.根据权利要求1所述的一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，其特征在于，所述曲轴试件(19)和所述定位盘(20)之间设有曲轴销钉(5)。
5.根据权利要求1所述的一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置，其特征在于，所述轴瓦试件(17)和所述轴瓦夹具(4)之间设有轴瓦销钉(15)。
6.一种根据权利要求1至5任意一项所述的柴油机曲轴轴颈表面测量装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将所述曲轴试件(19)的区域根据所述红外反射片(9)进行编号；
第二步：启动所述伺服电机(16)和所述液压缸(3)，所述伺服电机(16)按照试验转速转动，所述液压缸(3)在试验压力下使得所述轴瓦试件(17)压在所述曲轴试件(19)上；
第三步：所述红外对管(8)工作并开始计数，当所述红外反射片(9)转动到所述红外对管(8)对应位置时，所述伺服电机(16)停转；
第四步：转动所述滑台旋钮(13)，带动丝杠(12)转动使得所述横杆(23)运动，从而使得所述定位柱(22)端部的所述定位珠(25)进入所述定位盘(20)上的所述定位孔(24)中；
第五步：使用镜头(21)对所述曲轴试件(19)进行测量。
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