CN1285886C - 泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法 - Google Patents

Abstract

一种机械部件检测领域的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，利用喷油泵内轴的轴向窜动位移来测量喷油泵内轴的轴向间隙，先将喷油泵从上方以较大压紧力压紧，下部的轴向顶升机构沿喷油泵内轴的轴向将内轴顶起，上部轴承外环压入量测量杆依靠弹簧力保持紧贴与内轴上部，通过传感器测量数据确定喷油泵内轴的轴向间隙，当轴向间隙值达到工艺要求时，由另一个传感器测量内轴轴承外环端面到泵体端面的高度。本发明具有机械结构简单，性价比良好，测量过程可靠、客观、准确、重复精度高，操作简便迅速显著的优点；并客观地反映被测对象在实际工作状态下的动态情况，消除了各零部件公差和系统误差对测量结果的影响，适合于生产线大批量测量时使用。

Description

泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法

技术领域

本发明涉及一种轴向配合间隙动态检测方法，具体是一种泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法。用于机械部件检测领域。

背景技术

喷油泵由喷油泵体、泵油机构、油量调节机构、驱动机构等若干个机械部件或零件组装而成。凸轮轴是喷油泵驱动机构的主要部件，对凸轮轴的轴向间隙要求很严。该间隙过大，滚轮传动部件对凸轮工作表面的冲击加大，造成凸轮表面的早期磨损而改变供油提前角度；同时易造成凸轮轴运转不平稳，供油量发生周期性变化，使发动机运转不平稳，对发动机工作性能有很大影响。因此该间隙在生产制造流程中必须受控，必须100％检测。

经对现有技术文献的检索，尚未发现与本发明技术相同或者类似的文献报道。目前常用的具体操作方法一种为手工检测，该手工方法是先将两个轴承外环分别压入泵体两端的轴承孔内，已压入轴承内环的内轴装入泵体内，用距离测量装置分别测量内轴轴承外环端面到泵体端面的高度h2和内轴轴承外环端面到轴承定位法兰面的高度(即定位法兰的深度)h1；h1与h2的差值为内轴轴向间隙的测量值，然后根据内轴装配工艺要求，选取不同的调整垫片，以此保证达到规定的装配轴向间隙。这种手工检测方法设备简单，但其缺点在于测量过程为静态测量，内轴为静止状态，测量结果未能反映在实际工作的旋转状态下内轴的轴向偏差和轴承本身的配合工差，影响测量精度。另一种为半自动检测方法，该半自动检测采用一台专用设备，首先一端已固定好定位法兰的泵体组件放置预设备工装上(此时该端的内轴轴承的内环、外环均已装配完)，上方压紧另一端的轴承外环(该端的轴承外环的压入量已预留一定的间隙)，旋转机构带动内轴转动，轴向顶杆顶起内轴沿轴向移动位移就是内轴的轴向窜动间隙，此位移量由设备上传感器测出显示，由手工调整轴承外环的压入量至工艺要求；上部压紧装置放开后，用距离测量装置测量内轴轴承外环端面到泵体端面的高度h2。这种方法虽然在内轴旋转状态下对内轴进行轴向预紧，但因手工调整外环的压入量，重复性和可靠性难以保证，同时因内轴轴承外环端面到泵体端面的高度h2是在无轴向预紧状态力下，由于轴承在轴向的微量弹性恢复位移和小振幅的摆动，测量精度也会有所变化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，使其对喷油泵内轴轴向配合间隙进行直接的动态测量，测量时始终保持内轴为动态旋转工作状态，而且测量时内轴、轴承都处于预紧的实际情况，避免了静态和两次操作对测量精度和效率的影响，无需复杂机构或设备，测量所需时间短，重复精度高，测量结果独立于操作者的主观操作，达到客观、准确、快速的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明利用喷油泵内轴的轴向窜动位移来测量喷油泵内轴的轴向间隙，先将喷油泵从上方以较大压紧力压紧，下部的轴向 顶升机构沿喷油泵内轴的轴向将内轴顶起，上部轴承外环压入量测量杆依靠弹簧力保持紧贴与内轴上部，通过所配置的传感器测量数据确定喷油泵内轴的轴向间隙，当轴向间隙值达到工艺要求时，由另一个传感器测量内轴轴承外环端面到泵体端面的高度。

以下对本发明作进一步的说明，具体实现过程如下：

采用压入电机按预设定压入量压入与泵体内轴相配合的轴盖件至大于设计高度0.5～2mm，再由转动电机带动泵体内轴转动若干圈后，轴向 顶升机构向上顶紧泵体内轴，此时由轴承压入位置传感器测出上位数值，再使轴向 顶升机构放开向上顶紧力，上部压紧机构内弹簧向下顶紧泵体内轴，此时由压入位置传感器测出下位数值，该二个数值差即为当时状态下的泵体内轴轴向间隙。

上部压紧机构连有一个辅助高度测量传感器，当确定轴向间隙在设计范围内直接读出轴盖件至泵体外端面的高度值，便于直接满足生产过程需要。

压入电机完成一次压入轴盖件后，其施加在轴盖件上的压力不撤除，并大于轴向 顶升机构的向上顶升力。

压入位置传感器和辅助高度测量传感器在测量过程的机械运动结束1～2秒后才进行数值读数。

测量过程及读数的整个环节重复3～5次检测循环次数，并以该组数值的均方差表示间隙值，以消除泵体系统零件精度造成的误差。

间隙量值大于设计位移量值，则压入电机按设计位移量值自动向下压入轴盖件，该设计位移量值为当前间隙量值的1/3～1/5。

在整个测量过程中，喷油泵的上方压紧力必须大于下方轴向顶升杆向上的顶紧力及轴承外环压入机构在压入轴承外环时的压入力，避免轴向顶升杆及轴承外环压入产生的反作用力运动带动整个泵体轴向位移而产生的测量精度不准确。

本发明具有显著的优点，(1)机械结构简单，可根据测量精度要求选择设备工装、仪器和仪表等级，保证良好的性价比。(2)测量过程可靠，操作简便迅速，测量结果客观准确。(3)充分反映了被测对象在实际工作状态下的动态情况，重复精度高，消除了各零部件公差和系统误差对测量结果的影响。适合于生产线大批量测量时使用。

具体实施方式

以下结合本发明的检测方法提供实施例：

实施例1，应用本发明方法完成喷油泵内轴轴向配合间隙的动态检测：

1)先将喷油泵的一端装入的内轴轴承的内环、外环，内轴放入，由定位法兰或其他轴承固定用零部件固定，待检测端的内轴轴承外环预留0.8mm的间隙未完全压到位。此时喷油泵内轴轴向为松动的，应用本发明方法就是要测量制该松动裕量即被测的轴向间隙值，并自动控制至符合工艺要求。

2)测量时，将已安装固定的定位法兰(或其他轴承固定用零部件)端向下放置在定位工装上，待测喷油泵的待检测端的内轴向上，其内轴处于设备的定位工装中。

3)定位工装下方的轴向 顶升机构有一根可上下运动的轴向顶升杆，轴向顶升杆从工装下方紧贴内轴下端的工艺顶针孔内壁，且由弹簧保证与内轴不发生轴向移动。

4)测量时，设备上方的上部压紧机构从上方将喷油泵的泵体压紧，防止测量时喷油泵因轴向窜动而影响测量精度。上部压紧机构的压紧力设计为大于下方的轴向顶升顶杆向上的顶紧力和轴承外环压入力。

5)与上部压紧机构相连的轴承外环压入量测量杆同内轴上端的工艺顶针孔内壁紧贴，且由弹簧保证与内轴不发生轴向移动。上部轴承外环压入量测量杆弹簧的弹性力大于轴向顶杆弹簧的弹性力。为保证上部轴承外环压入量测量杆和轴向顶升杆的测量时的同轴度，以内轴两端的加工工艺顶针孔作为上部测量杆和轴向顶升杆的定位基准。上部轴承外环压入量测量杆和下部轴向顶升杆端部材料硬度选择高于内轴的硬度。

6)内轴旋转机构的旋转拨叉与内轴上的键槽相匹配，内轴旋转机构转动，该拨叉靠弹簧力自动进入键槽中，带动内轴一同旋转，实现检测时内轴的动态测量。

7)内轴旋转时，轴向顶升杆向上运动，将内轴向上顶起，使内轴上端的轴承内环与泵体上端的内轴外环顶紧，与内轴紧贴的轴承外环压入量测量杆也随之向上运动；内轴停止旋转。由于向上运动过程至顶紧及内轴旋转停止过程有一个机械不稳定时间，因此，内轴停止旋转后延迟1.5秒时间，保证顶紧状态处于稳定后，再由设备的轴承压入位置传感器S1读数，为上位测量值。设备检测内轴轴向间隙所用的传感器可以是接触式传感器，也可以是非接触式传感器。

8)轴向顶升杆向下运动复位后，内轴由于重力和上部轴承外环压入量测量杆弹簧的弹性力作用下落，而上部轴承外环压入量测量杆依靠弹簧始终紧贴轴承外环，并稳定2秒后，设备的轴承压入位置传感器S1读数为下位测量值。

9)上位测量值与下位测量值的差为内轴此时的轴向间隙δ。上位测量值和下位测量值可以是具体数值，再计算其差值确定内轴的轴向间隙值；也可以将上位测量值自动置为“0”值，则测得的下位测量值为绝对值，即是内轴的在某一位置的轴向间隙值。

10)此时得到的轴向间隙δ为轴承内环与轴承外环在某一随机位置时时的间隙值，该轴向间隙值并未能全面反映由于轴承自身的公差和系统误差对轴向间隙值的影响，因此，重复步骤7)～步骤9)的测量过程4次，得到4组不同的轴向间隙δ数据，取该4组不同的轴向间隙δ数据的均方差作为轴承外环在某一压入位置时的轴向间隙值Δh。

11)当内轴的轴向间隙值Δh大于装配工艺要求的间隙值时，轴承压入装置启动，将轴承外环沿轴向压入，内轴外环的压入位移量由压入装置的压入电机的精确控制，为防止轴承外环压入过量，每次的压入位移量为1/3～1/5的Δh。压入装置的压入力设计为2.5倍的轴承外环压入泵体的压入力。压入电机可以采用步进电机，也可以采用交流伺服电机。

12)重复步骤7)～步骤10)的测量过程，直至测得的轴向间隙值符合装配工艺要求。

13)保持设备上方的上部压紧机构始终压紧泵体，并保持轴承外环的压入装置压紧轴承外环，与上部轴承外环压入量测量杆相连的设备的轴承外环高度测量传感器S2测量此时的轴承外环端面至泵体端面的高度并读数，为轴向预紧和动态测量状态下的内轴轴承外环端面到泵体端面的高度值h2。

应用本发明方法测量和控制喷油泵内轴轴向配合间隙，测量过程可靠，测量结果重复精度高，喷油泵内轴轴向配合间隙值的测量精度≤0.006mm；一次装夹被侧工件，即可自动测量出在具有轴向预紧和与实际工作状态相同情况下的轴向间隙值及内轴轴承外环端面到泵体端面的高度值h2，并消除各零部件公差和系统误差对测量结果的影响；操作简便迅速，整个操作过程仅185秒，适合于生产线大批量使用。

Claims (10)

1、一种泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征在于，利用喷油泵内轴的轴向窜动位移来测量喷油泵内轴的轴向间隙，先将喷油泵从上方以大的压紧力压紧，下部的轴向顶升机构沿喷油泵内轴的轴向将内轴顶起，上部轴承外环压入量测量杆依靠弹簧力保持与内轴上部紧贴，通过传感器测量数据确定喷油泵内轴的轴向间隙，当轴向间隙值达到工艺要求时，由另一个传感器测量内轴轴承外环端面到泵体端面的高度。

2、如权利要求1所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，所述的利用喷油泵内轴的轴向窜动位移来测量喷油泵内轴的轴向间隙，是指采用压入电机按预设定压入量压入与泵体内轴相配合的轴盖件至大于设定高度0.5～2mm，再由转动电机带动泵体内轴转动若干圈后，轴向顶升机构向上顶紧泵体内轴，此时由轴承压入位置传感器测出上位数值，再使轴向顶升机构放开向上顶紧力，上部压紧机构内弹簧向下顶紧泵体内轴，此时由压入位置传感器测出下位数值，该二个数值差即为当时状态下的泵体内轴轴向间隙。

3、如权利要求2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，上部压紧机构连有一个辅助高度测量传感器，当确定轴向间隙在设定范围内时，直接读出轴盖件至泵体外端面的高度值，压入位置传感器和辅助高度测量传感器在测量过程的机械运动结束1～2秒后才进行数值读数。

4、如权利要求2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，压入电机完成一次压入轴盖件后，其施加在轴盖件上的压力不撤除，并大于轴向顶升机构的向上顶升力。

5、如权利要求1或者2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，所述的上部轴承外环压入量测量杆，为保证其和轴向顶升机构中轴向顶升杆测量时的同轴度，以内轴两端的加工工艺顶针孔作为上部测量杆和轴向顶升机构的定位基准，上部轴承外环压入量测量杆和下部轴向顶升杆端部材料硬度选择高于内轴的硬度。

6、如权利要求1或者2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，测量过程及读数的整个环节重复3～5次检测循环次数，并以该组数值的均方差表示间隙值，以消除泵体系统零件精度造成的误差。

7、如权利要求1或者2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，间隙量值大于设定位移量值，则压入电机按设定位移量值自动向下压入轴盖件，该设定位移量值为当前间隙量值的1/3～1/5。

8、如权利要求2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，压入装置的压入力设定为2～3倍的轴承外环压入泵体的压入力。

9、如权利要求2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，压入电机采用步进电机，或者采用交流伺服电机。

10、如权利要求2所述的泵体内轴轴向配合间隙的动态检测方法，其特征是，压入位置传感器和辅助高度测量传感器采用接触式传感器，或者非接触式传感器。