CN111397790A - 连杆小头衬套极限扭矩检测装置 - Google Patents

连杆小头衬套极限扭矩检测装置 Download PDF

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贾志宁
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宋晓明
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Abstract

本发明提供了一种连杆小头衬套极限扭矩检测装置，包括用于支撑待检测连杆的底座、用于固定待检测连杆的固定装置以及用于检测衬套与待检测连杆之间极限扭矩的检测机构，衬套套装于待检测连杆的小孔内，且二者过盈配合连接，检测机构包括检测销和两个扭矩扳手，检测销套装于衬套内孔并通过粘结剂与衬套连接，检测销两端均伸出衬套，两个扭矩扳手分别与检测销的两端卡接连接。如此设置，能够直观、准确地得到连杆小头衬套的极限扭矩，相对于现有技术中估算的方式，本发明提供的连杆小头衬套极限扭矩检测装置测得过盈力更准确，从而解决了现有连杆小头衬套极限扭矩检测困难的问题，提高连杆与衬套工作安全性能。

Description

连杆小头衬套极限扭矩检测装置
技术领域
本发明涉及内燃机连杆检测技术领域，更具体地说，涉及一种连杆小头衬套极限扭矩检测装置。
背景技术
内燃机工业是国家重要的基础产业，广泛应用于交通运输、航空航天、农业机械以及国防装备领域，在很大程度推动社会的快速发展。曲柄连杆机构是内燃机的核心部件，而衬套是曲柄连杆机构中连接活塞销和连杆小头的关键部件。衬套和连杆小头之间过盈配合连接，连杆小头与衬套之间发生机械干涉，通过材料间发生塑性变形产生的挤压力(过盈力)来传递扭矩。如果外部扭矩大于衬套与连杆小头之间的过盈力产生的极限扭矩，则连杆小头与衬套之间将会发生微动，甚至滑动，致使机械系统不能正常工作或者提前失效。
现有技术中为保证连杆小头与衬套的连接可靠性，都是通过发动机设计参数计算得到传递载荷产生的扭矩从而反算连杆衬套之间的过盈力范围值，进而计算得到过盈量的范围值。这种计算得到的过盈量产生的过盈力是否能够满足内燃机连杆小头扭矩的需要，需要进一步评估才能确定。因此，如何直接、准确地获取连杆小头与衬套之间极限扭矩是本领域技术人员所亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够直接、准确地获取连杆小头与衬套之间极限扭矩的连杆小头衬套极限扭矩检测装置。
为解决上述问题，本发明提供了一种连杆小头衬套极限扭矩检测装置，包括用于支撑待检测连杆的底座、用于固定所述待检测连杆的固定装置以及用于检测衬套与所述待检测连杆之间极限扭矩的检测机构，所述衬套套装于所述待检测连杆小头的小孔内，且二者过盈配合连接，所述检测机构包括检测销和两个扭矩扳手，所述检测销套装于所述衬套内孔并通过粘结剂与所述衬套连接，所述检测销两端均伸出所述衬套，两个所述扭矩扳手分别与所述检测销的两端卡接连接。
优选地，所述固定装置包括定位芯轴和V型块，所述定位芯轴一端与所述底座连接，另一端用于伸入所述待检测连杆的大孔内，所述V型块的V型面用于与所述待检测连杆的所述小孔所在的一端的外侧相抵。
优选地，所述底座上设有供所述定位芯轴伸入的定位孔，所述定位芯轴一端伸入所述定位孔，另一端用于伸入所述待检测连杆的所述大孔内。
优选地，所述定位芯轴通过紧固件与所述底座可拆卸地相连接。
优选地，所述V型块的数量为两个，两个所述V型块分别通过紧固件与所述底座连接，两个所述V型块关于所述待检测连杆的所述大孔与所述小孔之间的连线对称。
优选地，各个所述V型块上均设有沿靠近和远离所述待检测连杆的方向延伸的长槽，所述紧固件穿过所述长槽与所述底座螺纹连接以将所述V型块固定。
优选地，还包括芯轴组，所述芯轴组包括多个直径不同的所述定位芯轴，所述芯轴组内所述定位芯轴可选择地安装于所述定位孔内，以对不同规格所述待检测连杆进行定位。
优选地，所述底座上与所述小孔对应的位置设有供所述检测销穿过的贯通孔。
优选地，所述底座的底面与所述小孔相对的位置设有供所述扭矩扳手伸入并转动的避让槽。
优选地，所述检测销的两端均为四棱柱结构。
本发明提供的技术方案中，一种连杆小头衬套极限扭矩检测装置，包括用于支撑待检测连杆的底座、用于固定待检测连杆的固定装置以及用于检测衬套与待检测连杆之间极限扭矩的检测机构，衬套套装于待检测连杆的小孔内，且二者过盈配合连接，检测机构包括检测销和两个扭矩扳手，检测销套装于衬套内孔并通过粘结剂与衬套连接，检测销两端均伸出衬套，两个扭矩扳手分别与检测销的两端卡接连接。
使用时，先将安装有衬套的连杆通过固定装置固定在底座上，然后再衬套内孔孔壁以及检测销的外周侧壁上涂抹粘结剂，将检测销伸入到衬套内，并使检测销的两端分别露出于衬套两端，使两个扭矩扳手分别与检测销的两端卡接连接，同时对两个扭矩扳手施加等大同向的作用力F，以形成主动力矩M，通过检测销传递至衬套，当衬套与连杆发生相对转动且扭矩数值下降时停止，记录两个扭矩扳手显示的扭矩的最大值Mmax，通过计算即可得到连杆小头与衬套之间的极限扭矩。如此设置，能够直观、准确地得到连杆小头衬套的极限扭矩，相对于现有技术中估算的方式，本发明提供的连杆小头衬套极限扭矩检测装置测得过盈力更准确，从而解决了现有连杆小头衬套极限扭矩检测困难的问题，提高连杆与衬套工作安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中连杆小头衬套极限扭矩检测装置的结构示意图；
图2为图1中连杆小头衬套极限扭矩检测装置的俯视图。
图1-图2中：
1、待检测连杆；2、定位芯轴；3、扭矩扳手；4、衬套；5、检测销；6、底座；7、第一螺钉；8、V型块；9、长槽；10、第二螺钉；11、避让槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本具体实施提供了一种能够直接、准确地获取连杆小头与衬套之间极限扭矩的连杆小头衬套极限扭矩检测装置。
以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
参考图1和图2所示，本发明实施例提供的一种连杆小头衬套极限扭矩检测装置，包括底座6、固定装置及检测机构。其中，底座6可以是基础板，其主要用于支撑待检测连杆1。其中，固定装置主要用于将待检测连杆1固定在底座6上。检测机构用于检测衬套4与待检测连杆1之间的极限扭矩。衬套4套装于待检测连杆1小头的小孔内，并且衬套4和小孔之间是过盈配合。检测机构包括检测销5和两个扭矩扳手3。检测销5用于套装在衬套4的内孔内并且通过粘结剂与衬套4固定连接，检测销5套装在衬套4内时，应当保证检测销5的两端都伸出衬套4之外。两个扭矩扳手3分别与检测销5的两端卡接。需要说明的是，扭矩扳手3属于现有技术中可以从市场购买的产品，使用扭矩扳手3进行旋拧检测销5时，可以在扭矩扳手3的显示屏上读取当前施加的力矩大小。
使用时，先将安装有衬套4的待检测连杆1通过固定装置固定在底座6上，然后在衬套4内孔孔壁以及检测销5的外周侧壁上涂抹粘结剂，将检测销5伸入到衬套4内，并使检测销5的两端分别露出于衬套4两端，通过粘结剂将检测销5和衬套4固定连接。然后使两个扭矩扳手3分别与检测销5的两端卡接连接，同时对两个扭矩扳手3施加等大同向的作用力F，以形成主动力矩M，通过检测销5传递至衬套4，当衬套4与连杆发生相对转动且扭矩数值下降时停止，记录两个扭矩扳手3显示的扭矩的最大值Mmax，通过计算即可得到连杆小头与衬套4之间的极限扭矩。如此设置，能够直观、准确地得到连杆小头衬套的极限扭矩，相对于现有技术中估算的方式，本发明提供的连杆小头衬套极限扭矩检测装置测得过盈力更准确，从而解决了现有连杆小头衬套极限扭矩检测困难的问题，提高连杆与衬套4工作安全性能。
分析可得，由于两个扭矩扳手3的扭矩相等，计算得到衬套4所能承受的极限扭矩Mlim＝2Mmax。
依据测得的极限扭矩Mlim可以计算出衬套4外侧与连杆小孔内侧的极限摩擦力Ff的值，计算公式如下：
Figure BSA0000206219370000051
式中Mlim——极限扭矩
D——连杆小孔和衬套4配合的公称直径。
依据测得的极限扭矩Mlim还可计算出衬套4与连杆小孔之间的径向极限压力P，计算公式如下：
Figure BSA0000206219370000052
式中Mlim——极限扭矩
D——连杆小头孔和衬套4配合的公称直径
l——配合长度
f——摩擦系数
Cr——衬套4(4)贴合率。
依据计算得出的径向极限压力P，可计算出衬套4与连杆小孔之间要求的最小过盈量δmin，计算公式如下：
Figure BSA0000206219370000053
式中δmin——最小过盈量(μm)
D——连杆小孔和衬套4配合的公称直径
P——径向极限压力
E1——衬套4钢背层材料的弹性模量
E2——连杆材料的弹性模量
C1——衬套4的刚性系数
C2——连杆小孔的刚性系数
Rz1——衬套4外圆的粗糙度Rz值
Rz2——连杆小孔的粗糙度Rz值
a——不同装配方法时的系数
采用涨缩法装配时：a＝0
采用压装法装配时：a＝0.8。
参考图1和图2所示，一些实施例中，固定装置包括定位芯轴2和V型块8，定位芯轴2一端与底座6连接，另一端用于伸入待检测连杆1的大孔内，V型块8的V型面用于与待检测连杆1的小孔所在的一端的外侧相抵。使用时，使定位芯轴2伸入到待检测连杆1的大孔内，以对待检测连杆1进行定位，再通过V型块8将待检测连杆1的小头的外侧壁定位固定。
一些实施例中，底座6上设有供定位芯轴2伸入的定位孔，定位芯轴2一端伸入定位孔，另一端用于伸入待检测连杆1的大孔内。在其他实施例中，连杆小头衬套极限扭矩检测装置还包括芯轴组，芯轴组包括多个直径不同的定位芯轴2，芯轴组内定位芯轴2可选择地安装于定位孔内，以对不同规格待检测连杆1进行定位。使用时，通过将相应的定位芯轴2插入到定位孔内，即可对不同规格的连杆进行定位，从而使得连杆小头衬套极限检测装置能够适应不同规格的连杆，并对其小头衬套的极限扭矩进行检测。
一些实施例中，定位芯轴2通过紧固件与底座6可拆卸地相连接。例如，可以参考图1所示，在底座6底部设置沉头孔，沉头孔与定位孔连通，而在定位芯轴2上设置螺纹孔，将第一螺钉7穿过沉头孔进入定位孔内而与定位芯轴2上的螺纹孔旋合，即将定位芯轴2固定，更换定位芯轴2时，只需将第一螺钉7拧下，更换合适的定位芯轴2即可，操作简单方便。
一些实施例中，V型块8的数量为两个，两个V型块8分别通过紧固件与底座6连接，两个V型块8关于待检测连杆1的大孔与小孔之间的连线对称。可选地，各个V型块8上均设有沿靠近和远离待检测连杆1的方向延伸的长槽9，第二螺钉10穿过长槽9与底座6螺纹连接以将V型块8固定。通过两个V型块8的定位与顶紧作用可以将待检测连杆1完成固定，防止在检测过程中，待检测连杆1发生位移，导致检测失败。当然通过设置长槽9，还能够使得两个V型块8可根据不同规格大小的连杆调整自身位置，以更好地适应不同规格的连杆。
参考图1所示，一些实施例中，底座6上与小孔对应的位置设有供检测销5穿过的贯通孔。检测销5的一端从衬套4上部穿出，另一端依次经过衬套4下部以及该贯通孔穿出，以供两个扭矩扳手3进行旋拧。当然为了便于对从底座6下端的检测销5进行旋拧，一些实施例中，底座6的底面设有供扭矩扳手3伸入并转动的避让槽11，通过设置避让槽11，扭矩扳手3就能方便地与从底座6下端伸出的定位销进行连接。
一些实施例中，检测销5的两端均为四棱柱结构。当然检测销5还可以根据扭矩扳手3具体的形状制成其他类型的结构，以用于与扭矩扳手3卡接。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颗特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，包括用于支撑待检测连杆(1)的底座(6)、用于固定所述待检测连杆(1)的固定装置以及用于检测衬套(4)与所述待检测连杆(1)之间极限扭矩的检测机构，所述衬套(4)套装于所述待检测连杆(1)小头的小孔内，且二者过盈配合连接，所述检测机构包括检测销(5)和两个扭矩扳手(3)，所述检测销(5)套装于所述衬套(4)内孔并通过粘结剂与所述衬套(4)连接，所述检测销(5)两端均伸出所述衬套(4)，两个所述扭矩扳手(3)分别与所述检测销(5)的两端卡接连接。
2.根据权利要求1所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，所述固定装置包括定位芯轴(2)和V型块(8)，所述定位芯轴(2)一端与所述底座(6)连接，另一端用于伸入所述待检测连杆(1)的大孔内，所述V型块(8)的V型面用于与所述待检测连杆(1)的所述小孔所在的一端的外侧相抵。
3.根据权利要求2所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，所述底座(6)上设有供所述定位芯轴(2)伸入的定位孔，所述定位芯轴(2)一端伸入所述定位孔，另一端用于伸入所述待检测连杆(1)的所述大孔内。
4.根据权利要求2所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，所述定位芯轴(2)通过紧固件与所述底座(6)可拆卸地相连接。
5.根据权利要求2所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，所述V型块(8)的数量为两个，两个所述V型块(8)分别通过紧固件与所述底座(6)连接，两个所述V型块(8)关于所述待检测连杆(1)的所述大孔与所述小孔之间的连线对称。
6.根据权利要求5所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，各个所述V型块(8)上均设有沿靠近和远离所述待检测连杆(1)的方向延伸的长槽(9)，所述紧固件穿过所述长槽(9)与所述底座(6)螺纹连接以将所述V型块(8)固定。
7.根据权利要求3所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，还包括芯轴组，所述芯轴组包括多个直径不同的所述定位芯轴(2)，所述芯轴组内所述定位芯轴(2)可选择地安装于所述定位孔内，以对不同规格所述待检测连杆(1)进行定位。
8.根据权利要求1所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，所述底座(6)上与所述小孔对应的位置设有供所述检测销(5)穿过的贯通孔。
9.根据权利要求8所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，所述底座(6)的底面与所述小孔相对的位置设有供所述扭矩扳手(3)伸入并转动的避让槽(11)。
10.根据权利要求1所述的连杆小头衬套极限扭矩检测装置，其特征在于，所述检测销(5)的两端均为四棱柱结构。
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