CN114018482B - 一种曲轴动平衡机 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及动平衡机领域，公开了一种曲轴动平衡机，其包括摆架，摆架上方依次设置用于支撑曲轴的支撑机构和驱动曲轴转动的驱动机构，驱动机构包括滑动设置在摆架上的主轴箱、转动设置在主轴箱内部的驱动主轴、设置在驱动主轴上的平衡组件和驱动驱动主轴转动的驱动电机，主轴箱沿待校验曲轴轴线方向滑动，驱动主轴与待校验的曲轴同轴设置，驱动主轴靠近支撑机构的一端延伸出主轴箱并设置拨销，拨销用于与曲轴后端插接配合，平衡组件用于抵消曲轴的不平衡力矩；摆架底部还设置用于监测曲轴转动状态的检测机构。本申请具有提升三缸曲轴进行动平衡校验精度的效果。
Description
技术领域
本申请涉及动平衡机领域，尤其是涉及一种曲轴动平衡机。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。为了平衡曲轴旋转离心力及其力矩，会在曲轴上加平衡重，平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑，在增加平衡重后需要对曲轴进行动平衡校验，以保证曲轴转动的平稳性。
当前三缸曲轴会在一缸和三缸的曲柄上设置平衡重，两个平衡重绕主轴颈的轴线均匀分布。当曲轴转动时，一个平衡重的惯性力朝上，另一个平衡重的惯性力朝下，两个平衡重的惯性力合力为零。但三缸曲轴的重量分布相对于其旋转轴向的中心不对称，由于惯性力对于支点取力矩，两个惯性力矩的方向相同，导致合力矩不为零由此产生不平衡力矩。当支点存在旷量的情况下会产生摇摆，影响三缸曲轴的动平衡校验的精度。
发明内容
为了提升对三缸曲轴进行动平衡校验的精度，本申请提供一种曲轴动平衡机。
本申请提供的一种曲轴动平衡机采用如下的技术方案：
一种曲轴动平衡机，包括摆架，所述摆架上方依次设置用于支撑曲轴的支撑机构和驱动曲轴转动的驱动机构，所述驱动机构包括滑动设置在所述摆架上的主轴箱、转动设置在主轴箱内部的驱动主轴、设置在驱动主轴上的平衡组件和驱动驱动主轴转动的驱动电机，所述主轴箱沿待校验曲轴轴线方向滑动，所述驱动主轴与待校验的曲轴同轴设置，所述驱动主轴靠近所述支撑机构的一端延伸出所述主轴箱并设置拨销，所述拨销用于与曲轴后端插接配合，所述平衡组件用于抵消曲轴转动时产生的不平衡力矩；所述摆架底部还设置用于监测曲轴转动状态的检测机构。
通过采用上述技术方案，对曲轴进行校验时，利用支撑机构对曲轴的两端进行支撑，并使曲轴的后端朝向主轴箱，而后主轴箱向曲轴滑动，直至拨销插入曲轴上的孔内，而后利用驱动电机带动驱动主轴转动，在驱动主轴转动过程中，通过平衡组件抵消曲轴的不平衡力矩，减小曲轴转动时产生摇摆的可能性，并通过检测机构监测曲轴的转动状态，从而提升对三缸曲轴进行动平衡校验的精度。
可选的，所述平衡组件包括固定设置在所述驱动主轴上的当量盘、设置在当量盘上的当量块，所述当量盘沿所述驱动主轴轴线方向设置两个，所述当量块在每个所述当量盘上均设置一组，每组所述当量块设置有若干个，两组所述当量块沿所述驱动主轴轴线方向均匀分布，其中靠近平衡重的一组所述当量块与靠近所述驱动机构的平衡重两者的连接线平行于所述驱动主轴轴线。
通过采用上述技术方案，利用在当量盘上设置当量块使驱动主轴形成与三缸主轴相似的不平衡形式，在驱动主轴的转动过程中产生与三缸曲轴相反的不平衡力矩，利用带有平衡组件的驱动主轴直接连接三缸曲轴，驱动主轴与三缸曲轴两者同步转动，不存在转速上的误差，以最优的方式将配重的当量环质量拟合到曲轴上，从而使驱动主轴上的不平衡力矩抵消曲轴转动产生的不平衡力矩，使三缸曲轴不易摇摆，最大程度还原曲轴最终的工作状态，最终提升对三缸曲轴进行动平衡校验的精度。
可选的，所述当量盘上沿自身圆周方向开设若干安装孔，每个所述当量块上均穿设有连接螺栓，所述连接螺栓穿过所述当量块后与所述安装孔螺纹连接。
通过采用上述技术方案，将当量块通过连接螺栓连接在当量盘上，可根据三缸曲轴的平衡重配置情况对当量块的位置和重量进行调节，以扩大对三缸曲轴的适用范围；此外，当量盘上的当量块拆下后，可以对不存在不平衡力矩的曲轴进行动平衡校验，以适应各种类型曲轴的动平衡校验。
可选的，所述支撑机构包括滑动设置在所述摆架上的两个支撑组件，所述支撑组件上设置有快速换型组件。
通过采用上述技术方案，利用两个支撑组件对曲轴的两端进行支撑，使曲轴支撑更加稳定，快速换型组件可快速调节支撑组件，使支撑机构适应不同型号曲轴。
可选的，所述摆架上靠近所述主轴箱的一端设置有驱动气缸，所述驱动气缸的活塞杆贯穿所述摆架，所述驱动气缸的活塞杆沿所述摆架长度方向运动，所述驱动气缸的活塞杆上固定设置连接块，所述主轴箱的底部固定设置光轴锁紧座，所述光轴锁紧座上穿设有驱动杆，所述驱动杆靠近所述连接块的一端设置缓冲挡板，所述缓冲挡板与所述连接块可拆卸连接。
通过采用上述技术方案，利用驱动气缸带动连接块沿摆架长度方向运动，从而使光轴锁紧座带动主轴箱同步滑动，设置缓冲挡板可使缓冲挡板之间承受来自连接块的推力，使主轴箱受到的推力更加柔和，减小主轴箱在由静至动的过程中产生的冲击和振动。
可选的，所述驱动杆远离所述连接块的一端设置缓冲器，所述缓冲器的一端与所述摆架固定连接，另一端与所述驱动杆固定连接。
通过采用上述技术方案，利用缓冲器对驱动杆的运动起到导向和限位的作用，其次缓冲器具有缓冲效果，在主轴箱运动的过程中吸收冲击和振动，使主轴箱运动更加平稳，同时使拨销与三缸曲轴上的孔进行插接配合更加平稳，减小三缸曲轴受到冲击产生运动的可能性，提升对三缸曲轴进行动平衡校验的精度。
可选的，所述摆架上设置有挡头机构，所述挡头机构包括滑动设置在所述摆架上的滑块板、固定设置在滑块板上的立座、转动设置在立座上的挡头转轴、固定连接在挡头转轴一端的挡头杆以及驱动挡头转轴转动的挡头气缸，所述滑块板沿所述摆架长度方向滑动，所述挡头转轴轴线与所述摆架长度方向平行，所述挡头转轴的另一端固定连接有推臂，所述挡头气缸的缸体与所述滑块板铰接，所述挡头气缸的活塞杆与所述推臂远离所述挡头转轴的一端铰接。
通过采用上述技术方案，在曲轴转动的过程中，利用挡头气缸带动推臂运动，从使挡头转轴转动，实现挡头杆的转动，使挡头杆的一端与曲轴的主轴颈表面抵触，对转动的曲轴进行按压，提升曲轴转动过程中的稳定性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.对曲轴进行校验时，利用支撑机构对曲轴的两端进行支撑，并使曲轴的后端朝向主轴箱，而后主轴箱向曲轴滑动，直至拨销插入曲轴上的孔内，而后利用驱动电机带动驱动主轴转动，通过平衡组件抵消曲轴的不平衡力矩，减小曲轴转动时产生的不平衡力矩，并通过检测机构监测曲轴的转动状态，从而提升对三缸曲轴进行动平衡校验的精度；
2.利用在当量盘上设置当量块使驱动主轴形成与三缸主轴相似的不平衡形式，在驱动主轴的转动过程中其自身会同样产生不平衡力矩，带有平衡组件的驱动主轴直接连接三缸曲轴，驱动主轴与三缸曲轴两者不存在转速上的误差，以最优的方式将配重的当量环质量拟合到曲轴上，从而使驱动主轴上的不平衡力矩抵消曲轴转动产生的不平衡力矩，使三缸曲轴不易摇摆，最大程度还原曲轴最终的工作状态，最终提升对三缸曲轴进行动平衡校验的精度；
3.将当量块通过连接螺栓连接在当量盘上，可根据三缸曲轴的平衡重配置情况对当量块的位置和重量进行调节，以扩大对三缸曲轴的适用范围；此外，当量盘上的当量块拆下后，可以对不存在不平衡力矩的曲轴进行动平衡校验，以适应各种类型曲轴的动平衡校验。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图。
图2是本申请实施例中体现支撑机构结构的示意图。
图3是图2中A处放大图。
图4是本申请实施例中体现驱动机构结构的示意图。
图5是本申请实施例中体现平衡组件结构的示意图。
图6是本申请实施例中体现驱动气缸的活塞杆与主轴箱连接关系的示意图。
图7是本申请实施例中体现当量块分布位置的示意图。
图8是本申请实施例中体现挡头机构结构的示意图。
附图标记说明：
01、曲轴；02、平衡重；1、摆架；11、线轨；12、驱动气缸；13、连接块；2、支撑机构；21、支撑组件；211、滑动座；2111、滑块；2112、滑槽；212、支撑座；213、支架本体；214、转盘；215、输油管；22、快速换型组件；221、举升气缸；222、安装座；223、支撑螺栓；3、驱动机构；31、主轴箱；311、光轴锁紧座；312、驱动杆；313、缓冲挡板；314、缓冲器；315、盖板；316、滑移块；3161、滑移槽；32、驱动主轴；321、拨销；33、平衡组件；331、当量盘；3311、安装孔；332、当量块；333、连接螺栓；34、驱动电机；4、检测机构；5、挡头机构；51、滑块板；52、立座；53、挡头转轴；54、挡头杆；55、挡头气缸；56、推臂。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种曲轴动平衡机。参照图1，一种曲轴动平衡机包括摆架1，在摆架1上方依次设置支撑机构2和驱动机构3，在摆架1的底部设置检测机构4。对三缸曲轴01进行动平衡校验时，将三缸曲轴01放置在支撑机构2上，利用支撑机构2对其进行支撑，而后利用驱动机构3驱动三缸曲轴01转动，在转动的过程中检测机构4监测三缸曲轴01的转动状态，对三缸曲轴01进行动平衡校验。
参照图2和图3，支撑机构2包括两个支撑组件21，每个支撑组件21均包括滑动座211、支撑座212和支架本体213，在摆架1上沿自身长度方向固定设置线轨11，线轨11平行设置有两个，滑动座211沿摆架1宽度方向设置，在每个滑动座211的底部均设置两个滑块2111，滑块2111上沿线轨11长度方向开设滑槽2112，线轨11与滑槽2112滑动配合。
参照图2，支撑座212在滑动座211上滑动设置有两个，支撑座212沿滑动座211长度方向滑动，两个支撑座212沿滑动座211长度方向设置，支架本体213位于两个支撑座212之间，支架本体213靠近支撑座212的一侧与支架本体213抵触，并与支架本体213滑动配合。在两个支架本体213相互靠近的一侧均转动设置有两个转盘214，两个转盘214沿摆架1宽度方向设置，两个转盘214之间留有间隙。在支撑组件21工作时，三缸曲轴01的端部架设在两个转盘214之间。在每个支架本体213上均固定设置两个输油管215，输油管215的出油端位于转盘214上方，用于对转盘214加润滑油。
参照图2，为了对不同直径的三缸曲轴01进行支撑，使三缸曲轴01的轴线保持在同一高度，在每个支撑组件21上均设置有快速换型组件22，快速换型组件22包括举升气缸221、安装座222和支撑螺栓223，举升气缸221固定设置在滑动座211的底部，举升气缸221沿滑动座211长度方向设置有两个，举升气缸221的活塞杆沿竖直方向运动，举升气缸221的活塞杆贯穿滑动座211，并与支架本体213底部抵触。
参照图2，安装座222设置在每个支架本体213长度方向的两侧均设置有一个，安装座222靠近支架本体213的一侧与支架本体213转动连接，在安装座222的外周面上螺纹连接有多个支撑螺栓223，本实施例以三个为例，且每个支撑螺栓223的长度不同，靠近滑动座211的支撑螺栓223与滑动座211抵触。
参照图2，在需要换型时，利用举升气缸221将支架本体213举起，而后选择对应的支撑螺栓223，使对应的支撑螺栓223朝向滑动座211，再将举升气缸221的活塞杆处于自由状态，使支架本体213自由下落，利用支撑螺栓223对支架本体213进行支撑，从而调节支架本体213的高度。
参照图4和图5，驱动机构3包括主轴箱31、驱动主轴32、平衡组件33和驱动电机34，主轴箱31位于摆架1的上方，在主轴箱31的顶部铰接有盖板315，在主轴箱31的底部固定设置滑移块316，滑移块316沿摆架1宽度方向设置两个，滑移块316上开设滑移槽3161，滑移槽3161与线轨11滑动配合。
参照图5和图6，在摆架1长度方向的一端固定设置有驱动气缸12，驱动气缸12的活塞杆沿摆架1长度方向运动，驱动气缸12的活塞杆贯穿摆架1，在驱动气缸12的活塞杆上固定连接有连接块13。在主轴箱31的底部固定设置光轴锁紧座311，光轴锁紧座311上穿设有驱动杆312，驱动杆312沿摆架1长度方向设置，在驱动杆312靠近连接块13的一端固定连接有缓冲挡板313，缓冲挡板313为柔性材质，缓冲挡板313与连接块13可拆卸连接，本实施例可拆卸连接方式为螺栓连接。当驱动气缸12的活塞杆伸缩时，驱动主轴箱31沿摆架1长度方向滑动。
参照图6，为了提升摆架1滑动的稳定性，在驱动杆312远离连接块13的一端设置缓冲器314，缓冲器314沿驱动杆312轴向设置，缓冲器314的一端与摆架1固定连接，另一端与驱动杆312固定连接。
参照图2、图5和图6，驱动主轴32转动设置在主轴箱31内部，驱动主轴32与待校验的三缸曲轴01同轴设置，驱动主轴32的两端均延伸出主轴箱31，驱动主轴32靠近支撑组件21的一端固定设置有拨销321。驱动电机34固定设置在主轴箱31的外部，驱动电机34的电机轴与驱动主轴32的另一端通过同步带连接。利用驱动气缸12推动主轴箱31滑动，使拨销321与三缸曲轴01后端上的孔插接配合，当驱动电机34工作时，利用同步带带动驱动主轴32转动，最终带动三缸曲轴01转动。
参照图5和图7，平衡组件33设置在驱动主轴32上，平衡组件33包括当量盘331和当量块332，当量盘331在驱动主轴32上固定设置有两个，当量盘331与驱动主轴32同轴设置，当量盘331靠近驱动主轴32的端部位置。当量块332在两个当量盘331互相靠近的一侧均设置有一组，两组当量块332沿驱动主轴32轴线方向均匀分布，本实施每组当量块332的数量为两个，利用两个当量块332合成一个质量，可降低选用的当量块332质量，减小使用一个较大质量的当量块332导致当量盘331局部过重的可能性。
参照图5，在两个当量盘331互相靠近的一侧均开设若干安装孔3311，若干安装孔3311沿当量盘331圆周方向均匀分布，当量块332呈阶梯轴状设置，当量块332的轴线与当量盘331轴线平行，在每个当量块332上均同轴穿设有连接螺栓333，连接螺栓333穿过当量块332，并与安装孔3311螺纹连接。
参照图7，互相靠近的一组当量块332与平衡重02，其当量块332质心位置与驱动主轴32轴线之间的夹角等于平衡重02与驱动主轴32轴线之间的夹角，使整个驱动主轴32与三缸曲轴01连接后形成一个平衡状态，减少转动时产生的不平衡力矩，提升三缸曲轴01动平衡校验的精度。
参照图7，在确定当量块332的质量时，先根据两个平衡重02之间的间距与平衡重02质量的乘积得出一个数值，此数值等于两组当量块332之间的间距与每组当量块332所合成质量的乘积，通过三缸曲轴01图纸上得出平衡重02的数值，而后进行换算每组当量块332合成的质量，最终确定每个当量块332的质量。
参照图1，检测机构4可以选用现有技术中任一种能安装至摆架1底部用于检测平衡的设备。
参照图2和图8，为了对转动的三缸曲轴01进行定位，在摆架1上设置有挡头机构5，挡头机构5包括滑块板51、立座52、挡头转轴53、挡头杆54和挡头气缸55，滑块板51滑动设置在其中一个线轨11上，立座52固定设置在滑块板51上，挡头转轴53平行于线轨11设置，且挡头转轴53转动穿设立座52的顶端，挡头转轴53的两端均延伸出立座52。挡头杆54的一端与挡头转轴53固定连接，挡头转轴53的轴线与挡头杆54的轴线垂直，挡头杆54的一端固定连接有推臂56。
参照2和图8，挡头气缸55位于立座52远离挡头杆54的一侧，挡头气缸55的缸体与滑块板51铰接，挡头气缸55的活塞杆与推臂56远离挡头转轴53的一端铰接。当挡头气缸55的活塞杆伸缩时，推动推臂56带动挡头转轴53转动，从而使挡头杆54绕挡头转轴53轴线方向转动，使挡头杆54与三缸曲轴01的主轴颈抵触，对三缸曲轴01进行按压。
本申请实施例一种曲轴动平衡机的实施原理为：在测试前根据三缸曲轴01上平衡重02的质量对当量块332进行安装，而后根据三缸曲轴01的型号调节两个支架本体213的间距，以及支架本体213的高度，再将三缸曲轴01放置在支撑机构2上，利用两个支撑组件21对三缸曲轴01的两端进行支撑，再利用驱动气缸12带动主轴箱31滑动，使拨销321与三缸曲轴01后端的孔进行插接配合，而后利用挡头气缸55驱动挡头杆54运动，使挡头杆54与三缸曲轴01的主轴颈抵触。
此时，利用驱动电机34带动驱动主轴32转动，使三缸曲轴01与驱动主轴32同步转动，利用平衡组件33的不平衡力矩抵消三缸曲轴01的不平衡力矩，使三缸曲轴01不易摇摆，在三缸曲轴01转动的过程中，利用检测机构4对三缸曲轴01的转动状态进行检测，进行对三缸曲轴01的动平衡校验工作。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种曲轴动平衡机，其特征在于：包括摆架(1)，所述摆架(1)上方依次设置用于支撑曲轴(01)的支撑机构(2)和驱动曲轴(01)转动的驱动机构(3)，所述驱动机构(3)包括滑动设置在所述摆架(1)上的主轴箱(31)、转动设置在主轴箱(31)内部的驱动主轴(32)、设置在驱动主轴(32)上的平衡组件(33)和驱动驱动主轴(32)转动的驱动电机(34)，所述主轴箱(31)沿待校验曲轴(01)轴线方向滑动，所述驱动主轴(32)与待校验的曲轴(01)同轴设置，所述驱动主轴(32)靠近所述支撑机构(2)的一端延伸出所述主轴箱(31)并设置拨销(321)，所述拨销(321)用于与曲轴(01)后端插接配合，所述平衡组件(33)用于抵消曲轴(01)转动时产生的不平衡力矩；所述摆架(1)底部还设置用于监测曲轴(01)转动状态的检测机构(4)；
所述平衡组件(33)包括固定设置在所述驱动主轴(32)上的当量盘(331)、设置在当量盘(331)上的当量块(332)，所述当量盘(331)沿所述驱动主轴(32)轴线方向设置两个，所述当量块(332)在每个所述当量盘(331)上均设置一组，每组所述当量块(332)设置有若干个；
所述支撑机构(2)包括滑动设置在所述摆架(1)上的两个支撑组件(21)，每个支撑组件(21)均包括滑动座(211)、支撑座(212)和支架本体(213)，在摆架(1)上沿自身长度方向固定设置线轨(11)，线轨(11)平行设置有两个，滑动座(211)沿摆架(1)宽度方向设置，在每个滑动座(211)的底部均设置两个滑块(2111)，滑块(2111)上沿线轨(11)长度方向开设滑槽(2112)，线轨(11)与滑槽(2112)滑动配合，支撑座(212)在滑动座(211)上滑动设置有两个，支撑座(212)沿滑动座(211)长度方向滑动，两个支撑座(212)沿滑动座(211)长度方向设置，支架本体(213)位于两个支撑座(212)之间；
所述支撑组件(21)上设置有快速换型组件(22)，快速换型组件(22)包括举升气缸(221)、安装座(222)和支撑螺栓(223)，举升气缸(221)固定设置在滑动座(211)的底部，举升气缸(221)沿滑动座(211)长度方向设置有两个，举升气缸(221)的活塞杆沿竖直方向运动，举升气缸(221)的活塞杆贯穿滑动座(211)，并与支架本体(213)底部抵触，安装座(222)在每个支架本体(213)长度方向的两侧均设置有一个，安装座(222)靠近支架本体(213)的一侧与支架本体(213)转动连接，在安装座(222)的外周面上螺纹连接有多个支撑螺栓(223)，且每个支撑螺栓(223)的长度不同，靠近滑动座(211)的支撑螺栓(223)与滑动座(211)抵触；
所述摆架(1)上设置有挡头机构(5)，所述挡头机构(5)包括滑动设置在所述摆架(1)上的滑块板(51)、固定设置在滑块板(51)上的立座(52)、转动设置在立座(52)上的挡头转轴(53)、固定连接在挡头转轴(53)一端的挡头杆(54)以及驱动挡头转轴(53)转动的挡头气缸(55)，所述滑块板(51)沿所述摆架(1)长度方向滑动，所述挡头转轴(53)轴线与所述摆架(1)长度方向平行，所述挡头转轴(53)的另一端固定连接有推臂(56)，所述挡头气缸(55)的缸体与所述滑块板(51)铰接，所述挡头气缸(55)的活塞杆与所述推臂(56)远离所述挡头转轴(53)的一端铰接。
2.根据权利要求1所述的一种曲轴动平衡机，其特征在于：所述当量盘(331)上沿自身圆周方向开设若干安装孔(3311)，每个所述当量块(332)上均穿设有连接螺栓(333)，所述连接螺栓(333)穿过所述当量块(332)后与所述安装孔(3311)螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种曲轴动平衡机，其特征在于：所述摆架(1)上靠近所述主轴箱(31)的一端设置有驱动气缸(12)，所述驱动气缸(12)的活塞杆贯穿所述摆架(1)，所述驱动气缸(12)的活塞杆沿所述摆架(1)长度方向运动，所述驱动气缸(12)的活塞杆上固定设置连接块(13)，所述主轴箱(31)的底部固定设置光轴锁紧座(311)，所述光轴锁紧座(311)上穿设有驱动杆(312)，所述驱动杆(312)靠近所述连接块(13)的一端设置缓冲挡板(313)，所述缓冲挡板(313)与所述连接块(13)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的一种曲轴动平衡机，其特征在于：所述驱动杆(312)远离所述连接块(13)的一端设置缓冲器(314)，所述缓冲器(314)的一端与所述摆架(1)固定连接，另一端与所述驱动杆(312)固定连接。
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Denomination of invention: A crankshaft dynamic balancing machine Effective date of registration: 20231206 Granted publication date: 20220812 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Branch Pledgor: SHANGHAI JIANPING DYNAMIC BALANCING MACHINE MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000805 |