CN115430992B - 一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机装配技术领域，且公开了一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法，包括冷却凸轮轴、加热齿轮、装配、自然恢复步骤。本发明通过现采用凸轮轴轴径液氮冷却+齿轮加热的压装方式，可以高质量、高精度的完成压装，凸轮轴轴径浸泡在液氮池内、齿轮放在加热设备中，通过热胀冷缩的原理，凸轮轴轴径缩小、齿轮孔径增大，由原来的过盈配合装配转变为间隙配合装配，从而保证了产品质量的稳定性与可靠性。采用本发明专利可实现航空活塞发动机的凸轮轴与齿轮装配，装配操作方便，压装合格率高，通过持久试验证明装配方法安全可靠，便于操作。

Description

一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法

技术领域

本发明涉及发动机装配技术领域，具体为一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法。

背景技术

航空活塞发动机上的每个零部件都有重量要求，所以在零部件开发时工程师们就会考虑在满足产品性能及其功能前提尽量减轻零部件重量，因此凸轮轴驱动齿轮中间处于镂空状态，为了提高产品质量稳定性，设计时在凸轮轴轴径增加定位销，但也因此增加了装配难度。现有技术中，由于齿轮在加热时齿轮表面受热不均匀，以及散热速度快等因素，导致压装力过大而造成凸轮轴轴径切削、定位销变形等异常现象，因此传统的齿轮加热压装的方式无法满足产品要求。

航空活塞发动机安装进、排气凸轮轴需要安装三种齿轮，每个齿轮形状与壁厚各不相同，加热不均匀，散热速度也不同，压装位移、压装力不同，经过多方调试一台伺服压机无法满足压装需求，也导致齿轮压装不合格。

发明内容

针对背景技术中提出的现有发动机凸轮轴与齿轮装配方法在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法，具备装配方便、压装合格率高的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法，包括以下步骤：

S1、冷却凸轮轴：将存储在液氮自增压器皿中的液氮转输至液氮罐中，所述凸轮轴放置在液氮罐中进行冷却，且凸轮轴的底端位于液氮罐底部的上方；

S2、加热齿轮：将齿轮放在中频加热器的线圈中部，启动中频加热器的加热功能，将齿轮加热到设定温度后，启动中频加热器的保温功能，给齿轮持续保温；

S3、装配：将冷却至设定温度的凸轮轴，以及加热至设定温度的齿轮同时取出，并放置在伺服压机的固定位置上，启动伺服压机，对凸轮轴和齿轮进行压装，形成凸轮轴和齿轮总成；

S4、自然恢复：将压装好的凸轮轴和齿轮总成摆放至转运小车上，将凸轮轴和齿轮转运至无尘无风室内，使得凸轮轴和齿轮总成自然恢复至室温状态。

优选的，所述液氮罐的顶部设有限位盖，所述限位盖的顶面上开设有通槽以及限位槽，所述限位槽设于通槽的外周，所述凸轮轴从通槽处延伸至液氮罐的内部，所述凸轮轴上的半圆键卡接在限位槽中。

优选的，所述液氮罐上的限位盖包括两个半圆盖，所述通槽的侧面贯穿半圆盖的中部，所述通槽的内径大于凸轮轴的外径，所述凸轮轴从通槽的侧面移动至通槽中部。

优选的，所述限位盖上活动套接有浮杆，所述浮杆位于液氮罐内部的一端固定连接有浮球，所述浮球漂浮在液氮的表面，所述浮杆上设有刻度。

优选的，所述齿轮有若干个，若干个所述齿轮同时使用中频加热器进行加热，所述冷却后的凸轮轴的外径小于加热后的齿轮的最小内径，多个齿轮可放置在同一个中频加热器内，所述中频加热器的加热温度与最小内径齿轮所需的加热温度相匹配。

优选的，所述伺服压机包括有若干个可固定齿轮的固定座，若干个齿轮按位于凸轮轴上的顺序同时设置在固定座上，凸轮轴在短时间内穿过若干个齿轮，并保持一定时间，再使用转运小车将凸轮轴和齿轮总成转移至无尘无风室。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过采用凸轮轴轴径液氮冷却和齿轮加热的压装方式，可以高质量、高精度地完成压装，凸轮轴轴径浸泡在液氮池内、齿轮放在加热设备中，通过热胀冷缩的原理，凸轮轴轴径缩小、齿轮孔径增大，由原来的过盈配合装配转变为间隙配合装配，从而保证了产品质量的稳定性与可靠性。采用本发明专利可实现航空活塞发动机的凸轮轴与齿轮装配，装配操作方便，压装合格率高，通过持久试验证明装配方法安全可靠，便于操作。

2、本发明通过对三个齿轮同时进行加热、压装的方式，可将三个齿轮同时装配到凸轮轴上，避免对凸轮轴进行多次冷却，防止凸轮轴多次冷却造成的材料应力疲劳而损坏，提高凸轮轴压装后的质量，延长凸轮轴和齿轮总成的使用寿命。

附图说明

图1为本申请流程示意图；

图2为本申请液氮罐的剖视图；

图3为本申请液氮罐的结构示意图；

图4为本申请半圆盖的结构示意图。

图中：1、液氮罐；2、限位盖；201、半圆盖；202、通槽；203、限位槽；204、浮杆；205、浮球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法，在使用该装配方法进行装配的过程中，包括液氮自增压器皿，液氮罐1，从液氮自增压器皿中转输至液氮罐1中的液氮，以及待装配的凸轮轴和齿轮，用于给齿轮加热的中频加热器，用于压装的伺服压机，用于转送压装后凸轮轴和齿轮总成的转运小车。

参阅附图3和附图4，其中，液氮罐1的顶部设有限位盖2，限位盖包括两个对称的半圆盖201，其中一个半圆盖201上开设有上下贯通的通槽202，通槽202的侧面镂空，在该半圆盖201上开设有位于通槽202的外周的限位槽203，限位槽203的形状与凸轮轴上的半圆键形状相同，通槽202的内径略大于凸轮轴的外径，凸轮轴从通槽202侧面镂空处移动至通槽202的内部，并使得半圆键卡接在限位槽203上，从而使得凸轮轴可以悬挂在限位盖2上，凸轮轴的底端位于液氮罐1底部的上方，使得凸轮轴的底端不与液氮罐1的底面相接触。

参阅附图2，在限位盖2的其中一个半圆盖201上活动套接有浮杆204，浮杆204的底端位于液氮罐1的内部，且连接有浮球205，浮球205漂浮在液氮的表面，在浮杆204上设有刻度，根据浮杆204所显示的刻度可得知液氮罐1内的液氮的液位。

另外，伺服压机上用于固定齿轮的固定座的数量至少要大于单次压装的齿轮的数量，因此可以保证同时将若干个齿轮同时压装到凸轮轴上。

参阅附图1，包括以下步骤：

S1：冷却凸轮轴：将存储在液氮自增压器皿中的液氮转输至液氮罐中，所述凸轮轴放置在液氮罐中进行冷却，且凸轮轴的底端位于液氮罐底部的上方；

S2、加热齿轮：将齿轮放在中频加热器的线圈中部，启动中频加热器的加热功能，将齿轮加热到设定温度后，启动中频加热器的保温功能，给齿轮持续保温；

S3、装配：将冷却至设定温度的凸轮轴以及加热至设定温度的齿轮同时取出，并放置在伺服压机的固定位置上，启动伺服压机，对凸轮轴和齿轮进行压装，形成凸轮轴和齿轮总成；

S4、自然恢复：将压装好的凸轮轴和齿轮总成摆放至转运小车上，将凸轮轴和齿轮转运至无尘无风室内，使得凸轮轴和齿轮自然恢复至室温状态。

一般航空活塞发动机安装进、排气凸轮轴需要安装三种齿轮，在步骤S2中，需三个齿轮同时加热，若使用三个中频加热器对三个齿轮进行加热，则保证每个加热膨胀的齿轮内径大于冷却收缩的凸轮轴外径，使得凸轮轴可以插入齿轮中。

若将三个齿轮同时放置在一个中频加热器中，则在保证三个齿轮不被损坏的前提下，将中频加热器的温度设定为：保证加热膨胀后最小内径的齿轮的内径大于冷却收缩后的凸轮轴外径，这样则可以保证三个齿轮均能够套接到凸轮轴上。

在步骤S3中，当将凸轮轴下压穿过三个齿轮后，悬空提拉住凸轮轴，使得凸轮轴由于吸收热量而逐渐膨胀，齿轮由于散热而逐渐收缩，当凸轮轴与齿轮基本结合紧密，在转运过程中不易相对移动后，将凸轮轴和齿轮总成转移到转运小车上，移动至无尘无风室内自然恢复至室温，在此过程中，避免凸轮轴和齿轮总成振动。

上述中频加热器的加热温度以及凸轮轴在液氮中冷却的时长可通过多次试验获得，并可经过对冷却后凸轮轴与常温凸轮轴进行数据分析，分析凸轮轴各项性能是否在要求的范围之内，压装后尺寸检测是否满足产品要求而设定上述装配过程中所需参数。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种航空活塞发动机凸轮轴与齿轮装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、冷却凸轮轴：将存储在液氮自增压器皿中的液氮转输至液氮罐中，所述凸轮轴放置在液氮罐中进行冷却，且凸轮轴的底端位于液氮罐底部的上方；

S2、加热齿轮：将齿轮放在中频加热器的线圈中部，启动中频加热器的加热功能，将齿轮加热到设定温度后，启动中频加热器的保温功能，给齿轮持续保温；

S3、装配：将冷却至设定温度的凸轮轴，以及加热至设定温度的齿轮同时取出，并放置在伺服压机的固定位置上，启动伺服压机，对凸轮轴和齿轮进行压装，形成凸轮轴和齿轮总成；

S4、自然恢复：将压装好的凸轮轴和齿轮总成摆放至转运小车上，将凸轮轴和齿轮转运至无尘无风室内，使得凸轮轴和齿轮总成自然恢复至室温状态；

所述液氮罐的顶部设有限位盖，所述限位盖的顶面上开设有通槽以及限位槽，所述限位槽设于通槽的外周，所述凸轮轴从通槽处延伸至液氮罐的内部，所述凸轮轴上的半圆键卡接在限位槽中；

所述液氮罐上的限位盖包括两个半圆盖，所述通槽的侧面贯穿半圆盖的中部，所述通槽的内径大于凸轮轴的外径，所述凸轮轴从通槽的侧面移动至通槽中部；

所述限位盖上活动套接有浮杆，所述浮杆位于液氮罐内部的一端固定连接有浮球，所述浮球漂浮在液氮的表面，所述浮杆上设有刻度；

所述齿轮有若干个，若干个所述齿轮同时使用中频加热器进行加热，所述冷却后的凸轮轴的外径小于加热后的齿轮的最小内径，多个齿轮可放置在同一个中频加热器内，所述中频加热器的加热温度与最小内径齿轮所需的加热温度相匹配；

所述伺服压机包括有若干个可固定齿轮的固定座，若干个齿轮按位于凸轮轴上的顺序同时设置在固定座上，凸轮轴在短时间内穿过若干个齿轮，并保持一定时间，再使用转运小车将凸轮轴和齿轮总成转移至无尘无风室。

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