CN109623358A - 一种应对细短轴的同轴度调节机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应对细短轴的同轴度调节机构，包含第一夹紧模块、第二夹紧模块、第一刻度标尺、第二刻度标尺、调整销和三轴调整模块；第一夹紧模块、第二夹紧模块均包含夹紧轴套、调整鞘管和锁紧销；夹紧轴套包含开口圆管、两个夹紧片、夹紧螺栓和夹紧螺母；三轴调整模块包含固定框、调整框、调整板和刻度芯棒。本发明能够进行三轴调整，通过角向偏差调整、平行偏差调整克服了发动机与测功机连接的同轴度的问题，提高了同轴度调整效率，降低了调整成本。

Description

一种应对细短轴的同轴度调节机构
技术领域
本发明涉及一种同轴度调节工装，尤其涉及一种应对细短轴的同轴度调节机构。
背景技术
发动机的性能标定是发动机开发试验过程中的必由之路，不同的发动机使用工况上是存在差异的，常见的工况有：1、恒速工况；2、发动机功率与曲轴转速有一定的函数关系；3、发动机的功率和转速都在很大的范围内独立变化。以上不管哪种工况下使用的发动机，在开发中都应该进行测功机台架试验。而进行测功机台架实验的时候，当同轴度误差超差后，轴的位置不正，将造成轴承上受有附加力，从而严重地降低轴承的使用寿命，并严重损害发动机曲轴，还会造成机器振动，机器噪音增加，能量消耗增加，零件疲劳破坏等一系列不良影响。因此，发动机与测功机连接的同轴度就需要额外的重视。
发动机与测功机之间的同轴度调节传统上是应用千分表进行轴与轴之间的互调。将百分表固定在一个基准轴上，百分表测量杆指在调整轴的表面上，然后仅旋转基准轴而不旋转调整轴，由此根据表上读数进行调整。调整角向偏差时，将千分表的表针接触到另一根轴的外圆面；调整平行偏差时，将千分表的表针接触到另一根轴的轮毂端面。通过对千分表的数值观测与计算，左右移动且加减薄铜片以调整发动机位置，最终达到同轴度的调整。
使用传统的千分表调整同轴度存在着一些不足，第一，调整时，需要不断的记录千分表的数值进行计算，以确定最优的对中性，调整时间较长；第二，由于调整的表架尺寸较大且千分表的尺寸较大，不适用于轴径较小且轴间距较窄的场合；第三，由于两轴的不一致转动，将导致一定的径向跳动和端面跳动误差；第四，测试人员需要学习专业的千分尺的读数及操作规范。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种应对细短轴的同轴度调节机构。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种应对细短轴的同轴度调节机构，包含第一夹紧模块、第二夹紧模块、第一刻度标尺、第二刻度标尺、调整销和三轴调整模块；
所述第一夹紧模块、第二夹紧模块均包含夹紧轴套、调整鞘管和锁紧销；所述夹紧轴套包含开口圆管、两个夹紧片、夹紧螺栓和夹紧螺母；所述两个夹紧片平行设置、分别和所述开口圆管开口通槽的两侧固连，且两个夹紧片上对应设有供所述夹紧螺栓穿过的通孔；所述夹紧螺栓依次穿过两个夹紧片上的通孔后和所述夹紧螺母螺纹连接；所述夹紧螺栓、夹紧螺母用于配合调整所述开口圆管的开口程度，使得夹紧轴套能够紧紧固定住其内的细短轴；所述调整鞘管呈空心管状，一端和所述夹紧轴套开口圆管的壁面固连、另一端开口，且调整鞘管的关闭上设有螺纹孔；所述锁紧销上和所述调整鞘管上的螺纹孔螺纹连接；
所述三轴调整模块包含固定框、调整框、调整板和刻度芯棒；
所述固定框、调整框均呈正方形方框，所述调整板呈正方形；所述固定框套在所述调整框外，固定框两侧的内壁中心均设有横向转轴，调整框两侧的外壁上设有和固定框两侧内壁上横向转轴相匹配的转动孔，使得调整框能够相对固定框绕其两侧内壁上的横向转轴自由转动；所述调整框套在所述调整板外，调整框上下的内壁中心均设有竖向转轴，调整板上下的外壁上设有和调整框上下内壁上竖向转轴相匹配的转动孔，使得调整板能够相对调整框绕其上下内壁上的竖向转轴自由转动；
所述刻度芯棒的一端和所述调整板的中心固连，其棒身上设有刻度；
所述第一刻度标尺一端伸入第一夹紧模块的调整鞘管中，能够在第一夹紧模块的调整鞘管中上下自由滑动，另一端和所述固定框下侧外壁的中心固定相连；所述第一夹紧模块的锁紧销用于锁止或松开所述第一刻度标尺；
所述第二刻度标尺一端伸入第二夹紧模块的调整鞘管中，能够在第二夹紧模块的调整鞘管中上下自由滑动，另一端设有供所述刻度芯棒穿过通孔以及用于和所述调整销相配合锁止或松开刻度芯棒的螺纹孔；所述第二夹紧模块的锁紧销用于锁止或松开所述第二刻度标尺；
所述刻度芯棒的另一端穿过第二刻度标尺上的通孔，所述调整销和第二刻度标尺上的螺纹孔螺纹相连。
作为本发明一种应对细短轴的同轴度调节机构进一步的优化方案，还包含百分表；
所述百分表设置在所述第二刻度表尺上，包含表盘、刻度指针、第一齿轮、第二齿轮和连接杆；
所述表盘呈圆形，其周边设有刻度、中心设有供所述连接杆穿过的通孔；
所述第二齿轮的齿数大于第一齿轮的齿数，第一齿轮和第二齿轮啮合；
所述连接杆的一端和所述第二齿轮的转轴同轴固连，另一端穿过所述表盘中心的通孔和所述刻度指针的根部垂直固连；
所述刻度芯棒沿其长度方向设有齿条，所述第一齿轮和所述齿条啮合，使得调整刻度芯棒时，齿条带动第一齿轮转动、接着带动第二齿轮转动，进而带动指针转动、使其指向的刻度变化。
作为本发明一种应对细短轴的同轴度调节机构进一步的优化方案，还包含延长芯棒，所述延长芯棒的一端的端面上设有螺柱，所述刻度芯棒穿过第二刻度标尺一端的端面中心设有螺纹孔，所述延长芯棒通过其端面上端螺柱和所述刻度芯棒穿过第二刻度标尺一端端面中心的螺纹孔螺纹相连。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明相对现有技术，提供了一种校正同轴度的辅助调整工具，克服了发动机与测功机连接的同轴度的问题，提高了同轴度调整效率，降低了调整成本。
附图说明
图1为发明的结构组成示意图；
图2为调整平台示意图。
图中，1-第一夹紧模块的开口圆管，2-第一夹紧模块的两个夹紧片，3-第一夹紧模块的螺栓，4-第一夹紧模块的螺母，5-第一夹紧模块的调整销管，6-第一夹紧模块的锁紧销，7-第二夹紧模块的开口圆管，8-第二夹紧模块的两个夹紧片，9-第二夹紧模块的螺栓，10-第二夹紧模块的螺母，11-第二夹紧模块的调整销管，12-第二夹紧模块的锁紧销，13-第一刻度标尺，14-第二刻度标尺，15-调整销，16-三轴调整模块的固定框，17-三轴调整模块的调整框，18-三轴调整模块的调整板，19-三轴调整模块的刻度芯棒，20-百分表，21-指针，22-延伸螺纹孔，23横向转轴，24竖向转轴，25-底座，26-地脚导轨，27-发动机，28-支撑架，29-曲轴，30-测功机，31-测功机支座，32-联轴器，33-调整工装。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
常见的同轴度偏差主要是：平行偏差和角向偏差，当然还有复合偏差和间隙偏差。由于发动机与测功机的输出轴是细短轴，故这里只要调整平行偏差和角向偏差就可以了。
如图1所示，本发明公开了一种应对细短轴的同轴度调节机构，包含第一夹紧模块、第二夹紧模块、第一刻度标尺、第二刻度标尺、调整销和三轴调整模块。
第一夹紧模块、第二夹紧模块均包含夹紧轴套、调整鞘管和锁紧销；夹紧轴套包含开口圆管、两个夹紧片、夹紧螺栓和夹紧螺母；两个夹紧片平行设置、分别和开口圆管开口通槽的两侧固连，且两个夹紧片上对应设有供夹紧螺栓穿过的通孔；夹紧螺栓依次穿过两个夹紧片上的通孔后和夹紧螺母螺纹连接；夹紧螺栓、夹紧螺母用于配合调整开口圆管的开口程度，使得夹紧轴套能够紧紧固定住其内的细短轴；调整鞘管呈空心管状，一端和夹紧轴套开口圆管的壁面固连、另一端开口，且调整鞘管的关闭上设有螺纹孔；锁紧销上和调整鞘管上的螺纹孔螺纹连接。
三轴调整模块包含固定框、调整框、调整板和刻度芯棒；固定框、调整框均呈正方形方框，调整板呈正方形；固定框套在调整框外，固定框两侧的内壁中心均设有横向转轴，调整框两侧的外壁上设有和固定框两侧内壁上横向转轴相匹配的转动孔，使得调整框能够相对固定框绕其两侧内壁上的横向转轴自由转动；调整框套在调整板外，调整框上下的内壁中心均设有竖向转轴，调整板上下的外壁上设有和调整框上下内壁上竖向转轴相匹配的转动孔，使得调整板能够相对调整框绕其上下内壁上的竖向转轴自由转动；刻度芯棒的一端和调整板的中心固连，其棒身上设有刻度。
第一刻度标尺一端伸入第一夹紧模块的调整鞘管中，能够在第一夹紧模块的调整鞘管中上下自由滑动，另一端和固定框下侧外壁的中心固定相连；第一夹紧模块的锁紧销用于锁止或松开第一刻度标尺；
第二刻度标尺一端伸入第二夹紧模块的调整鞘管中，能够在第二夹紧模块的调整鞘管中上下自由滑动，另一端设有供刻度芯棒穿过通孔以及用于和调整销相配合锁止或松开刻度芯棒的螺纹孔；第二夹紧模块的锁紧销用于锁止或松开第二刻度标尺；
刻度芯棒的另一端穿过第二刻度标尺上的通孔，调整销和第二刻度标尺上的螺纹孔螺纹相连。
第一刻度标尺和第二刻度标尺可在调整销管中上下移动，实现可滑动的Z轴运动，且径向标尺上具有精度为1mm的刻度。调整板能够相对固定框绕Y轴和Z轴自由转动，刻度芯棒固定在可转动平面上延长并穿过第二刻度标尺，实现可滑动的X轴运动，且刻度芯棒上具有精度为1mm的刻度。
为了提高X轴上移动的测量精度，本发明还包含百分表；百分表设置在第二刻度表尺上，包含表盘、刻度指针、第一齿轮、第二齿轮和连接杆；表盘呈圆形，其周边设有刻度、中心设有供连接杆穿过的通孔；第二齿轮的齿数大于第一齿轮的齿数，第一齿轮和第二齿轮啮合；连接杆的一端和第二齿轮的转轴同轴固连，另一端穿过表盘中心的通孔和刻度指针的根部垂直固连；刻度芯棒沿其长度方向设有齿条，第一齿轮和齿条啮合，使得调整刻度芯棒时，齿条带动第一齿轮转动、接着带动第二齿轮转动，进而带动指针转动、使其指向的刻度变化。
百分表刻度分为100等分，精度为0.02mm。百分表的第二齿盘与刻度芯棒上0.5mm齿宽的齿条啮合，随着刻度芯棒的移动带动第一齿盘转动，进而带动第二齿盘转动，第二齿盘与指针同轴带动刻度指针转动。
为了能更好的适应更长的场合，本发明包含延长芯棒，所述延长芯棒的一端的端面上设有螺柱，所述刻度芯棒穿过第二刻度标尺一端的端面中心设有螺纹孔，所述延长芯棒通过其端面上端螺柱和所述刻度芯棒穿过第二刻度标尺一端端面中心的螺纹孔螺纹相连，用来延长刻度芯棒的长度。
本发明结构简单合理，在调整发动机与测功机的同轴度前。应该先拧紧测功机的地脚螺栓，宏观的保证测功机的水平及对中。然后通过调整发动机的上下左右的位置以适应测功机的输出轴。
如图2所示，使用时，先用高度尺测量出两轴上表面到基准底座的距离L1和L2，用游标卡尺测量发动机与测功机的输出轴直径M1和M2，推算出两轴中心到基准底座的高度H1和H2，通常仅由加工误差和基准误差导致的H1和H2不等，需要通过加减薄铜片，消除H1和H2之间的加工误差，从而保证两轴高度一致。由发动机与测功机的输出轴直径M1和M2得出两轴外径差为D=|M1-M2|/2,然后将左右两侧的夹轴基座夹紧在测功机和发动机的输出轴上，并用夹紧螺栓锁紧，保证左右两侧的测试平面在同一基准面上。调整径向刻度尺，消除由两轴外径差导致的高度差，保证刻度芯棒水平基准后，通过左右锁紧销紧固径向刻度尺。
调整6点和12点位置的同轴度，应保证发动机侧的径向标尺的锁紧销是松弛的，测功机侧和刻度芯棒的锁紧销是锁紧的。转动两侧输出轴使径向标尺垂直水平底座。通过调整发动机侧的径向标尺，保证可转动平面与固定平面齐平，记录下径向标尺的调整数值，最后通过远离测功机的发动机底座下加减厚度等同调整数值的薄铜片，完成6点和12点位置的平行偏差及角向偏差调整。
调整3点和9点位置的同轴度，应保证发动机侧的径向标尺的锁紧销是松弛的，测功机侧和刻度芯棒的锁紧销是锁紧的。顺时针转动两侧输出轴90°，使径向标尺平行水平底座，重新调回径向刻度尺，消除由两轴外径差导致的高度差，通过左右锁紧销紧固径向刻度尺。通过左右移动调整发动机位置，保证可转动平面保持水平，完成3点和9点位置的平行偏差及角向偏差调整。
完成了以上操作后，发动机与测功机基本保证了一定的对中性，接下来进行进一步的精确调整，保持刻度芯棒的水平的基础上，锁紧两侧的径向标尺的锁紧销，松开刻度芯棒的锁紧销，使之可来回滑动。不管是平行偏差还是角向偏差都将导致可转动平面与固定平面的角度差，以及导致3点、6点、9点、12点每个角度位置下的刻度芯棒的数值不同。通过微调发动机的上下左右位置，保证可转动平面与固定平面的对齐性，以及，保证在每个角度位置下的刻度芯棒的数值一致性。至此，便完成了发动机与测功机的同轴度调整。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）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。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种应对细短轴的同轴度调节机构，其特征在于，包含第一夹紧模块、第二夹紧模块、第一刻度标尺、第二刻度标尺、调整销和三轴调整模块；
所述第一夹紧模块、第二夹紧模块均包含夹紧轴套、调整鞘管和锁紧销；所述夹紧轴套包含开口圆管、两个夹紧片、夹紧螺栓和夹紧螺母；所述两个夹紧片平行设置、分别和所述开口圆管开口通槽的两侧固连，且两个夹紧片上对应设有供所述夹紧螺栓穿过的通孔；所述夹紧螺栓依次穿过两个夹紧片上的通孔后和所述夹紧螺母螺纹连接；所述夹紧螺栓、夹紧螺母用于配合调整所述开口圆管的开口程度，使得夹紧轴套能够紧紧固定住其内的细短轴；所述调整鞘管呈空心管状，一端和所述夹紧轴套开口圆管的壁面固连、另一端开口，且调整鞘管的关闭上设有螺纹孔；所述锁紧销上和所述调整鞘管上的螺纹孔螺纹连接；
所述三轴调整模块包含固定框、调整框、调整板和刻度芯棒；
所述固定框、调整框均呈正方形方框，所述调整板呈正方形；所述固定框套在所述调整框外，固定框两侧的内壁中心均设有横向转轴，调整框两侧的外壁上设有和固定框两侧内壁上横向转轴相匹配的转动孔，使得调整框能够相对固定框绕其两侧内壁上的横向转轴自由转动；所述调整框套在所述调整板外，调整框上下的内壁中心均设有竖向转轴，调整板上下的外壁上设有和调整框上下内壁上竖向转轴相匹配的转动孔，使得调整板能够相对调整框绕其上下内壁上的竖向转轴自由转动；
所述刻度芯棒的一端和所述调整板的中心固连，其棒身上设有刻度；
所述第一刻度标尺一端伸入第一夹紧模块的调整鞘管中，能够在第一夹紧模块的调整鞘管中上下自由滑动，另一端和所述固定框下侧外壁的中心固定相连；所述第一夹紧模块的锁紧销用于锁止或松开所述第一刻度标尺；
所述第二刻度标尺一端伸入第二夹紧模块的调整鞘管中，能够在第二夹紧模块的调整鞘管中上下自由滑动，另一端设有供所述刻度芯棒穿过通孔以及用于和所述调整销相配合锁止或松开刻度芯棒的螺纹孔；所述第二夹紧模块的锁紧销用于锁止或松开所述第二刻度标尺；
所述刻度芯棒的另一端穿过第二刻度标尺上的通孔，所述调整销和第二刻度标尺上的螺纹孔螺纹相连。
2.根据权利要求1所述的应对细短轴的同轴度调节机构，其特征在于，还包含百分表；
所述百分表设置在所述第二刻度表尺上，包含表盘、刻度指针、第一齿轮、第二齿轮和连接杆；
所述表盘呈圆形，其周边设有刻度、中心设有供所述连接杆穿过的通孔；
所述第二齿轮的齿数大于第一齿轮的齿数，第一齿轮和第二齿轮啮合；
所述连接杆的一端和所述第二齿轮的转轴同轴固连，另一端穿过所述表盘中心的通孔和所述刻度指针的根部垂直固连；
所述刻度芯棒沿其长度方向设有齿条，所述第一齿轮和所述齿条啮合，使得调整刻度芯棒时，齿条带动第一齿轮转动、接着带动第二齿轮转动，进而带动指针转动、使其指向的刻度变化。
3.根据权利要求1所述的应对细短轴的同轴度调节机构，其特征在于，还包含延长芯棒，所述延长芯棒的一端的端面上设有螺柱，所述刻度芯棒穿过第二刻度标尺一端的端面中心设有螺纹孔，所述延长芯棒通过其端面上端螺柱和所述刻度芯棒穿过第二刻度标尺一端端面中心的螺纹孔螺纹相连。
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