9L32/40曲軸連桿頸相位角和偏心距的檢測方法

張祖林，丑洋洋

中車資陽機車有限公司 四川資陽 641301

1 序言

曲軸連桿頸相位角和偏心距精度是曲軸的一項重要指標，關系到發(fā)動機功率、平穩(wěn)性等工作性能。在曲軸生產(chǎn)品種多、精度要求嚴格，以及產(chǎn)量逐年提高的情況下，如何采用誤差小、效率高的檢測方法顯得十分必要。

2 9L32/40曲軸技術要求

9L32/40曲軸如圖1所示，其相關尺寸及技術要求如圖2所示。主軸頸、連桿頸直徑均為相位角偏差：以第1連桿頸中心線為基準，各連桿頸相對其角度偏差為±10′或中心位移±0.6mm，且要求各擋連桿頸偏差盡量分布均勻，避免在任意一擋的偏差累積。偏心距為（200±0.15）mm。

圖1 9L32/40曲軸

圖2 9L32/40曲軸的尺寸及技術要求

3 用數(shù)顯高度尺測量連桿頸相位角高度偏差值

3.1 各連桿頸的理論角度坐標高度值計算

第1連桿頸位于水平位置的情況如圖3所示。設第1連桿頸中心線坐標為（1/2沖程，0）。1/2沖程即連桿頸中心與主軸頸中心的距離，也叫偏心距。

圖3 第1連桿頸位于水平位置

根據(jù)三角函數(shù)誘導公式計算各連桿頸中心坐標如下。

1）第4連桿頸：位于第2象限，與第1連桿頸中心線夾角為120°，sin120°＝sin（180°－60°）＝sin60°，第4連桿頸中心Y坐標為200mm×sin60°＝173.21mm。

2）第2連桿頸：位于第3象限，與第1連桿頸中心線夾角為240°，sin240°＝sin（180°＋60°）＝－sin60°，第2連桿頸中心Y坐標為200mm×（－sin60°）＝－173.21mm。

3）第3連桿頸：位于第2象限，與第1連桿頸中心線夾角為160°，sin160°＝sin（180°－20°）＝sin20°，第3連桿頸中心Y坐標為200mm×sin20°＝ 68.40mm。

4）第9連桿頸：位于第3象限，與第1連桿頸中心線夾角為200°，sin200°＝sin（180°＋20°）＝－sin20°，第9連桿頸中心Y坐標為200mm×（－sin20°）＝－68.40mm。

5）第5連桿頸：位于第4象限，與第1連桿頸中心線夾角為280°，sin280°＝sin（360°－80°）＝－sin80°，第5連桿頸中心Y坐標為200mm×（－sin80°）＝－196.96mm。

6）第6連桿頸：位于第1象限，與第1連桿頸中心線夾角為80°，第6連桿頸中心Y坐標為200mm×sin80°＝196.96mm。

7）第7連桿頸：位于第1象限，與第1連桿頸中心線夾角為40°，第7連桿頸中心Y坐標為200mm×sin40°＝128.56mm。

8）第8連桿頸：位于第4象限，與第1連桿頸中心線夾角為320°，sin320°＝sin（360°－40°）＝－sin40°，第8連桿頸中心Y坐標為200mm×（－sin40°）＝－128.56mm。

3.2 實物檢測

9L32/40曲軸相位角的檢測是將曲軸放置在專用的大理石檢測平臺（經(jīng)過計量，大理石檢測平臺的精度級別可達到1級水平以上）上，按照圖樣要求支撐第1、第3、第5、第7和第9主軸頸，其中第1、第9主軸頸使用固定支撐架（見圖4），此支撐架為曲軸專用支撐架，用來檢測中、大型曲軸；第3、第5和第7主軸頸使用浮動支撐架（見圖5），然后用數(shù)顯高度尺檢測其主軸頸中心線是否在同一高度。實際操作是先測量每個支撐主軸頸的實際尺寸是否相同，如有差異，排除誤差；再檢測每個支撐主軸頸上輪廓線是否在同一高度，如有誤差，微調(diào)支撐架螺母，使每個支撐主軸頸中心線等高，然后再將第1連桿頸放置在水平方向，使第1連桿頸與主軸頸等高（見圖6）。9L32/40曲軸主軸頸、連桿頸外圓尺寸、公差相同，實際就是將主軸頸上輪廓線與連桿頸上輪廓線調(diào)至同一水平高度（如主軸頸與連桿頸的實際尺寸有差別，排除誤差）。將第1、第9主軸頸支撐架兩端的螺母鎖緊，固定曲軸，防止曲軸在檢測連桿頸相位角高度值的過程中因發(fā)生轉(zhuǎn)動而影響曲軸連桿頸相位角檢測結果，然后開始檢測各連桿頸的角度偏差值。

圖4 固定支撐架

圖5 浮動支撐架

圖6 第1連桿頸與主軸頸等高

首先，將數(shù)顯高度尺推至第1主軸頸上輪廓線最高處，微調(diào)數(shù)顯高度尺，使百分表測量范圍指針指到1mm處、讀數(shù)指針指到0，將數(shù)顯高度尺的數(shù)值清零；再將數(shù)顯高度尺的數(shù)值升至173.21mm處鎖緊數(shù)顯高度尺，測量第4連桿頸高度偏差值（見圖7），即將數(shù)顯高度尺的百分表推至第4連桿頸輪廓線最高處，數(shù)顯高度尺百分表讀數(shù)指針移動的數(shù)值，就是第4連桿頸高度偏差值。其次，將數(shù)顯高度尺降至－173.21mm處，鎖緊數(shù)顯高度尺，測量第2連桿頸的高度偏差值。各連桿頸的操作方法相同，只是高度值不同而已。用同樣的方法依次把剩余的連桿頸高度偏差值測量出來，每個連桿頸實際高度值等于理論高度值加上實測的高度偏差值。

圖7 測量第4連桿頸高度偏差值

4 用數(shù)顯高度尺測量連桿頸偏心距

將數(shù)顯高度尺推至第1主軸頸輪廓線最高處，微調(diào)數(shù)顯高度尺，使百分表測量范圍指針指到1mm處、讀數(shù)指針指到0，將數(shù)顯高度尺的數(shù)值清零。升高數(shù)顯高度尺至200mm處，測量第1連桿頸的偏心距，將支撐架兩端的螺母松開，轉(zhuǎn)動曲軸，使第1連桿頸處于朝上90°位置，推數(shù)顯高度尺至連桿頸上輪廓線最高處，來回輕微轉(zhuǎn)動曲軸，找到最高點?？窗俜直碜x數(shù)指針移動的數(shù)值，就是第1連桿頸偏心距的偏差值（見圖8）。各連桿頸檢測偏心距的方法相同，依次把剩余連桿頸偏心距的偏差值測量出來。每個連桿頸的實際偏心距等于理論偏心距加上實測的偏心距偏差。

圖8 第1連桿頸偏心距偏差值的測量

5 用三角函數(shù)計算各連桿頸的角度

以第7連桿頸為例，如圖9所示，第7連桿頸中心線相對于第1連桿頸中心線角度為α，實際偏心距為R，用高度尺所測該連桿頸實際高度值為H，則第7連桿頸實際角度α＝arcsin（H/R），其他連桿頸計算方法相同。用同樣的方法依次把剩余連桿頸的實際相位角計算出來。

圖9 連桿頸中心相對角度計算示意

6 結束語

以前曲軸連桿頸相位角使用多面體檢測，偏心距通過專用的馬鞍規(guī)檢測，不同類型的曲軸需要不同的多面體和馬鞍規(guī)。隨著曲軸產(chǎn)量和種類的增多，大幅增加了工裝費用。使用數(shù)顯高度尺結合三角函數(shù)來測量和計算曲軸連桿頸相位角和偏心距，是一種簡單可靠、經(jīng)濟實用的方法。該方法還在其他類型曲軸的檢測上得到了很好的推廣應用，既減少了工裝費用，縮短了檢測時間，又提高了檢測效率。