曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙測量機的研發(fā)與設(shè)計

錢寶石

（大連智云自動化裝備股份有限公司 ，遼寧 大連 116039）

曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙測量機的研發(fā)與設(shè)計

錢寶石

（大連智云自動化裝備股份有限公司 ，遼寧 大連 116039）

在發(fā)動機裝配過程中，發(fā)動機曲軸回轉(zhuǎn)力矩和軸向間隙是兩個較為關(guān)鍵的質(zhì)量參數(shù)，本文介紹了曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙在線自動測量的關(guān)鍵技術(shù)，以及設(shè)計過程中的注意事項，對測量技術(shù)研究人員具有一定的參考價值。

曲軸；回轉(zhuǎn)力矩；軸向間隙；發(fā)動機；裝配

CLC NO.:U464.2Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-45-02

背景

汽車發(fā)動機的主軸(曲軸、凸輪軸等)部件、活塞工裝配質(zhì)量對發(fā)動機的性能影響很大，其影響的重要指標之一就是主軸旋轉(zhuǎn)時摩擦力矩的大小。因此在發(fā)動機裝配過程中，在主軸部件和活塞部件組裝后都設(shè)有主軸摩擦力矩檢測工位。如果曲軸回轉(zhuǎn)力矩過大或過小，說明裝配存在缺陷，可能造成曲軸卡死或空轉(zhuǎn)對整機裝配造成嚴重影響。發(fā)動機曲軸的軸向限位裝置為兩個半圓形的止推墊片，分別安裝

在發(fā)動機氣缸體第四道主軸承座的兩側(cè)，并支承載軸承蓋上。如果曲軸的軸向竄動量過大，可能會造成曲軸、氣缸體、軸承蓋等處急劇擦傷，產(chǎn)生不正常的響聲。如不及時地檢查和調(diào)整，不但止推片的磨損速度會急劇增加，而且止推片還會掉入油底殼中，造成發(fā)動機損壞。

國內(nèi)某公司在發(fā)動機裝配的過程中，多次出現(xiàn)曲軸旋轉(zhuǎn)力矩值超差現(xiàn)象，直接影響到了整機的裝配質(zhì)量和裝配進度，并引發(fā)大量用戶索賠的現(xiàn)象。因此研發(fā)與設(shè)計發(fā)動機裝配中曲軸回轉(zhuǎn)力矩和軸向間隙的實時在線測量機，具有重要意義。

1、曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙測量機的功能概述

曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙測量機的基本功能是自動測量發(fā)動機沒有裝配活塞時的曲軸回轉(zhuǎn)力矩以及曲軸的軸向間隙。機床自動對測量結(jié)果進行判斷，并把檢測結(jié)果顯示在工控機上。

如圖1，托盤帶著工件進入本工位，經(jīng)托盤定位裝置定位后，升降裝置下降到指定高度，夾緊缸體，依次自動測量曲軸回轉(zhuǎn)力矩和軸向間隙（自動對測量結(jié)果進行判斷），將缸體松開，升降裝置上升到原位，托盤定位裝置退回，托盤放行。

2、曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙測量機各部分構(gòu)成及工作原理

曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙測量機的主要部件有：

基礎(chǔ)定位部分：底座、立柱、托盤定位裝置。

功能部分：升降裝置、力矩測量裝置、間隙測量裝置。

輔助部分：潤滑裝置、防護、氣動設(shè)備、電氣設(shè)備等。

2.1 基礎(chǔ)定位部分

底座、立柱：作為各部件安裝的基礎(chǔ)。底座底部安裝調(diào)整設(shè)備用的調(diào)整地腳；當(dāng)工件較大，機床較大時，要慎重考慮機床基礎(chǔ)的剛性。

托盤定位裝置：托盤定位裝置安裝在底座上，托盤帶著工件進入本工位，經(jīng)托盤定位裝置實現(xiàn)托盤的精確定位。

2.2 功能部分的工作原理

2.2.1 升降裝置

升降裝置主要由驅(qū)動部分和導(dǎo)向部分組成。當(dāng)載荷較小時，優(yōu)先采用氣缸驅(qū)動。當(dāng)載荷較大時，優(yōu)先選用電機驅(qū)動。升降裝置需要停止的位置數(shù)大于2時，可采用伺服電機驅(qū)動。電機驅(qū)動時載荷較大時要考慮在升降裝置上增加平衡氣缸，一般在立柱左右兩側(cè)各安裝一個平衡氣缸（氣缸升降時不加平衡氣缸）。選取平衡氣缸時要估算載荷重量，原則上平衡氣缸要能平衡掉所有載荷重量。平衡氣缸要配精密減壓閥，調(diào)試時通過調(diào)節(jié)減壓閥的壓力，使升降電機用很小的力就能驅(qū)動升降裝置。

導(dǎo)向部分采用直線導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠傳遞動力（電機驅(qū)動時）。

2.2.2 回轉(zhuǎn)力矩測量裝置

力矩測量裝置一般有兩種方式：電動扳手回轉(zhuǎn)，測量；伺服電機回轉(zhuǎn)，扭矩傳感器測量。兩種方式比較詳見表1。

表1

本文以伺服電機回轉(zhuǎn)方式進行說明。如圖2所示，用伺服電機進行回轉(zhuǎn)，用聯(lián)軸器將電機軸和扭矩傳感器聯(lián)在一起，扭矩傳感器和回轉(zhuǎn)盤之間通過扭矩限制器進行聯(lián)接。扭矩限制器的作用是保護扭矩傳感器和伺服電機，當(dāng)回轉(zhuǎn)力矩大于扭矩限制器的保護值（保護值可以在一定范圍內(nèi)進行設(shè)定）時，扭矩限制器內(nèi)部自動脫落，電機空轉(zhuǎn)，從而起到保護作用。人工復(fù)位后扭矩限制器正常工作。

2.2.3 間隙測量裝置

間隙測量裝置采用位移傳感器進行測量。缸體夾緊的前提下，左（力小的一端，暫定為左側(cè)）推靠氣缸先推靠曲軸，位移傳感器有一個讀數(shù)A；右（力大的一端，暫定為右側(cè)）推靠氣缸（力量比左推靠氣缸大）推靠曲軸（左推靠氣缸一直處于推靠狀態(tài)），位移傳感器有一個讀數(shù)B。B減去A所得的差即為曲軸的軸向間隙。

3、結(jié)論

隨著汽車企業(yè)規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)節(jié)拍不斷提高，對發(fā)動機自動裝配設(shè)備的研究越來越受到研發(fā)部門的重視。

本文所設(shè)計的曲軸回轉(zhuǎn)力矩及軸向間隙測量機能夠滿足發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)對質(zhì)量及效率的要求，該設(shè)備使用PLC控制，自動化程度高，勞動強度低，工作效率高，對測出的技術(shù)數(shù)據(jù)自動采集處理，不合格具有自動報警提示，整個設(shè)備噪音低，安全可靠。該設(shè)備的使用，對我國發(fā)動機裝配技術(shù)的發(fā)展具有促進作用。

[1] 鄭 軍，發(fā)動機原理與汽車理論【M】.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

[2] 李 軍，汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修【M】.重慶：重慶大學(xué)出版社，2006.

[3] 王荔巖，發(fā)動機裝配技術(shù)淺談【J】.黑龍江科技信息，2010（23）:49.

[4] 孫立琴等，汽車發(fā)動機和變速箱自動化裝配技術(shù)【J】.工藝與裝備，2009（3:）：59-62.

Design of crankshaft rotation torque and axial clearance measurement machine

Qian Baoshi
（Dalian Zhiyun Automation Equipment Co., Ltd., Dalian Liaoning 116039）

Engine crankshaft rotation torque and axial clearance are two key parameters in the process of engine assembly, This paper mainly introduces the key technologies of the crankshaft rotation torque and axial clearance on-line measurement automatically, as well as the matters needing attention in the process of design, it has a lot of reference value for designer who is researching the measurement technology.

crankshaft; rotation torque; axial clearance; engine; assembling

U 464.2

A

1671-7988(2014)08-45-02

錢寶石，就職于大連智云自動化裝備股份有限公司。