CN112318367A - 船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架及其校调方法 - Google Patents

Abstract

一种船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架及其校调方法，所述中心架包括上支撑架、下支撑架和三个长度可调整的支撑部件；其中下支撑架固定于车床上，上部设有U形槽腔，上支撑架通过定位螺杆和铰链螺杆可拆卸地连接于该下支撑架上且与U形槽腔形成封闭腔孔；两个支撑部件对称地安装于U形槽腔下部两侧的下支撑架上，另一个支撑部件竖直地固定于上支撑架的中央，三个支撑部件均匀地分布于同一圆周上且轴线指向该圆周的圆心，该三个支撑部件对穿过上支撑架与下支撑架之间的封闭腔孔的活塞杆进行支撑，并且通过调整长度对该活塞杆进行精确定位。本发明减少了活塞杆的磨损，提高了定位精度，具有操作简单、校调精度高、稳定性好的优点，实现了活塞杆顶尖孔的高精度加工。

Description

船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架及其校调方法

技术领域

本发明涉及大型低速柴油机零件的加工，涉及一种船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架及其校调方法，属于柴油机制造技术领域。

背景技术

活塞杆是大功率低速船用柴油机中非常重要的零件之一，请参阅图1，其由大外圆141、杆身142和扁端143构成，属大型长轴类工件。图示7G80MEC型活塞杆14的总长为4695mm，杆身142的直径为310mm，长度为4060mm，重量约5.5吨。杆身142上安装有填料函，用来防止滑油进入扫气箱；在柴油机运转过程中，填料函与活塞杆杆身142的密封精度取决于两者的间隙，若杆身142的圆柱度精度差，容易造成填料函泄放超标，影响柴油机运行的可靠性。

活塞杆杆身142的精加工为磨削加工，以中心孔144作为磨削各外圆的定位元素，通过顶尖装夹活塞杆14，因此活塞杆中心孔144的精度对磨削质量有直接的影响。

目前常用轴类顶尖孔的加工和修磨主要在车床、钻床或专用顶尖孔磨床上进行；然而船用柴油机活塞杆作为超长轴类零件，顶尖孔只能在车床上进行加工，在实际操作中，采用卡盘夹住活塞杆的一端，另一端用中心架托住的定位方式。传统的中心架是机床的标准配件，中心架上的支撑部分通常采用柱状支撑臂和套孔配合的方式对活塞杆进行定位，套孔上利用螺栓对柱状支撑臂的位置进行锁紧，由于螺栓直接压紧柱状支撑臂，因此在加工过程中，车刀接触高速旋转的工件所产生的振动会传递给柱状支撑臂，进而造成柱状支撑臂产生细微的相对滑动，从而影响工件的加工精度。中心架通常使用尼龙或铜块支撑工件，由于活塞杆通常重达5吨，转动产生的摩擦会造成尼龙或铜块较为严重的磨损，因而需要不断调整柱状支撑臂，否则磨损会导致活塞杆位置偏移，影响活塞杆的加工质量和精度。

综上所述，现有传统的中心架不适应大型低速柴油机活塞杆的加工现状，因此需要一套高强度、高精度的定位装置和校调方法，以满足生产需要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提高大型低速柴油机活塞杆中心孔的加工精度，本发明公开一种船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架及其校调方法，用于活塞杆磨削加工前中心孔，克服现有中心架定位精度差、校调误差大的缺陷，保证活塞杆顶尖孔的高精度加工。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架，安装于车床上，所述活塞杆为圆柱体结构，包括大外圆、杆身和扁端；其特征在于：所述的中心架包括上支撑架、下支撑架和三个长度可调整的支撑部件；

所述下支撑架固定于车床上，上部设有开口向上的U形槽腔，该U形槽腔的一侧固定有定位螺杆，另一侧通过铰链轴连接有铰链螺杆；所述上支撑架通过该定位螺杆和铰链螺杆可拆卸地连接于所述下支撑架上且与所述U形槽腔形成封闭腔孔；

两个所述支撑部件对称地安装于所述U形槽腔下部两侧的下支撑架上，另一个支撑部件竖直地固定于所述上支撑架的中央，三个支撑部件均匀地分布于同一圆周上且轴线指向该圆周的圆心，该三个支撑部件对穿过所述上支撑架与下支撑架之间的封闭腔孔的活塞杆进行支撑，并且通过调整长度对该活塞杆进行精确定位。

进一步地，所述的U形槽腔的开口宽度比所述活塞杆的杆身的直径大20～50毫米。

进一步地，所述的上支撑架和下支撑架上设有安装所述支撑部件的凹槽，该支撑部件包括滚轮组件、两压紧块、两导板、支撑臂、调节螺杆和盖板；

所述支撑臂嵌入所述凹槽中，截面为“工”字型结构，底面和侧面与该凹槽接触，两所述导板分别固定于所述凹槽的两侧且插入所述支撑臂两侧的侧槽中，对所述支撑臂起引导作用，两所述压紧块分别固定于所述凹槽的两侧且插入所述支撑臂两侧的侧槽中，通过拧紧螺丝固定住所述支撑臂的位置，所述盖板固定于所述凹槽的外端面，所述调节螺杆连接于该盖板上且采用梯形螺纹与所述支撑臂连接，该调节螺杆的旋转带动所述支撑臂在所述凹槽中滑动，以调整所述支撑部件的长度，所述滚轮组件安装在所述支撑臂的头部且与所述活塞杆的杆身的外圆接触。

进一步地，所述的滚轮组件包括双列圆柱轴承、滚轮环和滚轮轴；所述双列圆柱轴承过盈地压入所述滚轮环的内孔中，所述滚轮轴穿过所述双列圆柱轴承的内环孔且与所述支撑臂固定连接，装配后，滚轮组件高于支撑臂，所述滚轮环绕所述滚轮轴旋转且与所述活塞杆接触。

进一步地，所述的滚轮环的外径与所述活塞杆的最大直径之比不超过1：3。

进一步地，所述的支撑臂的底面上开设有沿纵向的导槽，所述凹槽内的底部固定有定位销，该定位销插入所述导槽中，以对所述支撑臂起到导向作用。

本发明的另一技术方案如下：

一种上述船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架的校调方法，包括以下具体步骤：

1)在车床上安装所述中心架，初步调整三个支撑臂和卡盘的位置；

2)使用四爪卡盘夹住活塞杆的一端，用尾座的顶尖顶紧该活塞杆另一端的中心孔，旋转所述调节螺杆调整三个支撑臂的长度，使所述滚轮环接触所述活塞杆的杆身，退回尾座和顶尖；

3)将固定在车床上的百分表的表头点触所述活塞杆靠近所述卡盘一侧的杆身上，旋转所述卡盘，校圆后依次夹紧卡爪；

4)将百分表通过磁性表座固定在所述活塞杆的任意位置上，该百分表的表头点触所述卡盘任意位置，旋转卡盘一周，观察所述百分表的示值范围，获得所述杆身的倾斜度；

5)记录0°、90°、180°和270°角度位置上所述百分表的示值，标出最高点和最低点的位置，旋动所述调节螺杆移动所述支撑臂来调整两个支撑部件的滚轮组件的位置，使各角度位置上所述百分表的示值差达到最小，然后通过螺丝压紧所述导板，将所述支撑臂的位置固定住；

6)反复进行步骤5)，直至所述百分表的示值差范围≤0.02mm，达到合格要求，完成校调；

7)校调合格后，在车床上进行所述活塞杆的中心孔的加工。

本发明采用定制的中心架和专用的校调方法，为加工高质量的中心孔打下了基础。与现有技术相比，本发明达到了如下有益效果：

1、与活塞杆接触的是旋转的滚轮环，将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩擦力，减少了活塞杆和滚轮环的磨损，提高了定位精度，实现了活塞杆顶尖孔的高精度加工；

2、滚轮环直径与活塞杆最大加工直径之比不超过1：3，一方面不会因为转速过高而发热，另一方面大直径滚轮能够承受较大的活塞杆重量；

3、工字型结构的支撑臂使中心架的稳定性更好。

4、本发明校调活塞杆倾斜度的方法操作简单，校调精度高。

附图说明

图1是活塞杆外形简图。

图2是本发明的结构简图。

图3是图2的左视图。

图4是图2中的A-A剖视图。

图5是图2中的B-B剖视图。

图中：

1-上支撑架，2-定位螺杆，3-铰链螺杆，4-铰链轴，5-滚轮组件,51-双列圆柱轴承，52-滚轮环，53-滚轮轴，6-压紧块，7-导板，8-定位销，9-螺丝，11-调节螺杆，12-盖板，13-支撑臂，14-活塞杆，141-大外圆，142-杆身，143-扁端，144-中心孔，15-下支撑架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进进一步的详细说明，但不能以此限制本发明的保护范围。

请结合参阅图2和图3，所述中心架安装于车床上，用于对船用柴油机的活塞杆进行定位支撑，所述活塞杆为圆柱体结构；该定位支撑用中心架由上支撑架1、定位螺杆2、铰链螺杆3、铰链轴4、三个支撑部件和下支撑架15装配而成；

所述下支撑架15的下部通过螺栓固定于车床的导轨上，上部设有开口向上的U形槽腔，该U形槽腔的开口宽度比加工的活塞杆杆身的最大直径大20～50毫米；所述上支撑架1通过一侧的定位螺杆2和另一侧的铰链螺杆3可拆卸地连接固定于所述下支撑架15U形槽腔的上开口上，从而所述上支撑架1与下支撑架15的U形槽腔封闭形成半圆环的腔孔，用于穿过所述船用柴油机活塞杆。

所述定位螺杆2通过螺纹连接于所述下支撑架1上。所述铰链螺杆3的下部通过穿置于所述下支撑架15上的铰链轴4连接于所述U形槽腔的一侧，并且能够绕该铰链轴4转动；所述上支撑架1的同一侧设有开口槽，所述铰链螺杆3的上部能够嵌入该开口槽中，再通过螺母将所述上支撑架1连接固定于所述下支撑架15上。安装时先用定位螺杆2穿入所述上支撑架1的定位孔后用螺母进行固定，然后转动所述上支撑架1到位，将铰链螺杆3从所述下支撑架15的缺口处转入所述上支撑架1的缺口内，最后用螺母固定。

两个所述支撑部件对称地安装于所述U形槽腔下部两侧的下支撑架15上，该下支撑架15上设有两个用于设置所述支撑部件的凹槽，另一个支撑部件竖直地固定于所述上支撑架1的中央，该上支撑架1上设有用于设置所述支撑部件的凹槽；三个支撑部件均匀地分布于同一圆周上且轴线指向该圆周的圆心，该三个支撑部件将穿过所述上支撑架1与下支撑架15之间的活塞杆14支撑住，并通过调整长度对该活塞杆14进行精确定位。

所述支撑部件包括滚轮组件5、两压紧块6、两导板7、定位销8、支撑臂13、调节螺杆11和盖板12。

所述支撑臂13的截面为“工”字型结构，按规定尺寸进行加工，工字型的结构使中心架稳定性更好；该支撑臂13嵌入所述上支撑架1或下支撑架15的凹槽中，下部的底面和侧面与凹槽接触，所述支撑臂13的底面上开设有沿纵向的导槽。请参阅图5，所述定位销8固定于所述凹槽内的底部，并且插入所述支撑臂13的导槽中，以对所述支撑臂13起到导向作用。请参阅图4，两所述导板7分别固定于所述上支撑架1或下支撑架15的凹槽的两侧，并且插入所述支撑臂13两侧的侧槽中，与该侧槽配合。请参阅图2，所述盖板12固定于所述凹槽的外端面，所述调节螺杆11连接且穿过该盖板12，并且采用梯形螺纹与所述支撑臂13连接；该调节螺杆11的旋转带动所述支撑臂13在所述凹槽中沿着所述定位销8滑动，见图5。

请参阅图5，两所述压紧块6分别通过螺丝9固定于所述上支撑架1或下支撑架15的凹槽的两侧，并且插入所述支撑臂13两侧的侧槽中；拧紧该螺丝9后，能够通过所述压紧块6将所述支撑臂13的位置进行固定。

请结合参阅图2和图4，所述滚轮组件5安装在所述支撑臂13的头部上。该滚轮组件5包括双列圆柱轴承51、滚轮环52和滚轮轴53；所述滚轮环52的外径与最大的加工活塞杆直径之比不超过1：3，一方面所述滚轮环52不会因为转速过高而发热，另一方面大直径的滚轮环52才能承受活塞杆14的重量；所述双列圆柱轴承51过盈地压入所述滚轮环52的内孔中，所述滚轮轴53穿过所述双列圆柱轴承51的内环孔并且通过螺钉与所述支撑臂13固定连接。装配后，所述滚轮组件5高于所述支撑臂13，所述滚轮环52绕着所述滚轮轴53旋转，并且该滚轮环52转动后与活塞杆杆身的外圆接触贴合。旋转的滚轮环52与所述活塞杆14接触，摩擦力小。

以下以7G80MEC型活塞杆为例，具体说明所述定位支撑用中心架的安装校调方法。所述校调方法包括如下步骤：

a、根据活塞杆杆身12的尺寸，初步调整所述中心架的三个支撑臂和车床的四爪卡盘的位置；

b、使用四爪卡盘夹紧活塞杆的圆端141，用尾座顶尖顶紧活塞杆扁端143的中心孔，初步调整中心架的三个支撑臂13，使滚轮贴近活塞杆杆身12，最后退回尾座顶尖；

c、将百分表的表头打在靠近四爪卡盘侧的活塞杆的杆身12上，校圆后分别依次夹紧四爪卡盘的卡爪；

d、将磁性表座将百分表固定在活塞杆的任意位置上，表头放置在四爪卡盘的任意位置上，旋转四爪卡盘，观察百分表的示值范围，即为活塞杆其杆身12的倾斜度；

e、根据百分表在0°、90°、180°、270°位置上的数值，标出高点和低点位置，通过调整两个支撑臂13上滚轮组件5的位置，尽量使数值差最小，调整时，先微微松开螺丝，使压在支撑臂13上的压板6松开，然后旋动调节螺杆以移动支撑臂13，使滚轮组件上的活塞杆产生位移，再观察百分表数值的变化；

f、要求百分表示值差的范围≤0.02mm为校调合格，若示值差超范围，则通过上述方法反复调节支撑臂13上的调节螺杆，再复校杆身12的跳动，直至示值差合格；

g、校调合格后，在此状态下完成活塞杆中心孔144的加工。

以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架，安装于车床上，所述活塞杆为圆柱体结构，包括大外圆、杆身和扁端；其特征在于：所述的中心架包括上支撑架、下支撑架和三个长度可调整的支撑部件；

所述下支撑架固定于车床上，上部设有开口向上的U形槽腔，该U形槽腔的一侧固定有定位螺杆，另一侧通过铰链轴连接有铰链螺杆；所述上支撑架通过该定位螺杆和铰链螺杆可拆卸地连接于所述下支撑架上且与所述U形槽腔形成封闭腔孔；

两个所述支撑部件对称地安装于所述U形槽腔下部两侧的下支撑架上，另一个支撑部件竖直地固定于所述上支撑架的中央，三个支撑部件均匀地分布于同一圆周上且轴线指向该圆周的圆心，该三个支撑部件对穿过所述上支撑架与下支撑架之间的封闭腔孔的活塞杆进行支撑，并且通过调整长度对该活塞杆进行精确定位。

2.根据权利要求1所述的船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架，其特征在于：所述的U形槽腔的开口宽度比所述活塞杆的杆身的直径大20～50毫米。

3.根据权利要求1所述的船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架，其特征在于：所述的上支撑架和下支撑架上设有安装所述支撑部件的凹槽，该支撑部件包括滚轮组件、两压紧块、两导板、支撑臂、调节螺杆和盖板；

所述支撑臂嵌入所述凹槽中，截面为“工”字型结构，底面和侧面与该凹槽接触，两所述导板分别固定于所述凹槽的两侧且插入所述支撑臂两侧的侧槽中，对所述支撑臂起引导作用，两所述压紧块分别固定于所述凹槽的两侧且插入所述支撑臂两侧的侧槽中，通过拧紧螺丝固定住所述支撑臂的位置，所述盖板固定于所述凹槽的外端面，所述调节螺杆连接于该盖板上且采用梯形螺纹与所述支撑臂连接，该调节螺杆的旋转带动所述支撑臂在所述凹槽中滑动，以调整所述支撑部件的长度，所述滚轮组件安装在所述支撑臂的头部且与所述活塞杆的杆身的外圆接触。

4.根据权利要求3所述的船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架，其特征在于：所述的滚轮组件包括双列圆柱轴承、滚轮环和滚轮轴；所述双列圆柱轴承过盈地压入所述滚轮环的内孔中，所述滚轮轴穿过所述双列圆柱轴承的内环孔且与所述支撑臂固定连接，装配后，滚轮组件高于支撑臂，所述滚轮环绕所述滚轮轴旋转且与所述活塞杆接触。

5.根据权利要求4所述的船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架，其特征在于：所述的滚轮环的外径与所述活塞杆的最大直径之比不超过1：3。

6.根据权利要求3所述的船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架，其特征在于：所述的支撑臂的底面上开设有沿纵向的导槽，所述凹槽内的底部固定有定位销，该定位销插入所述导槽中，以对所述支撑臂起到导向作用。

7.一种权利要求1所述船用柴油机活塞杆定位支撑用中心架的校调方法，其特征在于：所述的校调方法包括以下具体步骤：

1)在车床上安装所述中心架，初步调整三个支撑臂和卡盘的位置；

2)使用四爪卡盘夹住活塞杆的一端，用尾座的顶尖顶紧该活塞杆另一端的中心孔，旋转所述调节螺杆调整三个支撑臂的长度，使所述滚轮环接触所述活塞杆的杆身，退回尾座和顶尖；

3)将固定在车床上的百分表的表头点触所述活塞杆靠近所述卡盘一侧的杆身上，旋转所述卡盘，校圆后依次夹紧卡爪；

4)将百分表通过磁性表座固定在所述活塞杆的任意位置上，该百分表的表头点触所述卡盘任意位置，旋转卡盘一周，观察所述百分表的示值范围，获得所述杆身的倾斜度；

5)记录0°、90°、180°和270°角度位置上所述百分表的示值，标出最高点和最低点的位置，旋动所述调节螺杆移动所述支撑臂来调整两个支撑部件的滚轮组件的位置，使各角度位置上所述百分表的示值差达到最小，然后通过螺丝压紧所述导板，将所述支撑臂的位置固定住；

6)反复进行步骤5)，直至所述百分表的示值差范围≤0.02mm，达到合格要求，完成校调；

7)校调合格后，在车床上进行所述活塞杆的中心孔的加工。

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