自重挠度对大型曲轴校直机在线检测系统的影响

　　0引言

　　曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，属于复杂轴类零件。锻钢曲轴加工中因材质不均匀和加工应力释放，曲轴主轴颈轴心线会产生弯曲变形，8缸直列式船用发动机锻钢曲轴在软氮化热处理后，废品率高达30%。大型曲轴校直机是实现校直加工的重要设备。曲轴弯曲变形的在线测量是校直决策的重要依据，因此，可靠、精确、高效地获取零件变形是曲轴校直机在线检测系统的重要任务。

        文献[1-3]研究了3缸球墨铸铁曲轴压力校直过程，认为通过精密控制校直压力，辅以低温回火消除残余应力等工艺，可以实现曲轴校直。文献[4]开发出了曲轴综合检测虚拟仪，用于小型曲轴综合测量。文献[5-6]讨论了平板精度对手工检测大型曲轴的影响。目前，关于大型曲轴校直机在线检测系统的研究尚未见报道。本文针对目前手工检测大型曲轴的现状，设计了曲轴校直机在线检测系统，采用最小二乘法测量曲轴主轴颈的直线度。通过有限元法计算曲轴刚度，研究了自重挠度对曲轴主轴颈在线测量的影响，采用二次插值法计算不同角度的重力挠度，消除重力挠度对曲轴测量值的影响。本文设计的曲轴在线检测系统已在YH40-160型曲轴校直机上应用，可实现曲轴主轴颈直线度检测，检测时间由过去手工检测的30min缩短为4s。

　　1曲轴手工检测过程

　　1.1　原有检测装置

　    　8缸直列式船用发动机锻钢曲轴在粗车、精　磨 等 加 工 后，主 轴 颈 圆 度 已 符 合 要 求(0.0025mm)，最后进行软氮化热处理。因热处理影响，9段主轴颈弯曲量超差高达30%，需要进行校直。大型曲轴零件质量大、形状复杂，手工检测十分困难。原有手工曲轴检测需要图1a、图1b所示的工装设备。在手动检测中，为克服曲轴自重影响，采用多点支撑法实现曲轴直线度的测量，如图1c所示。

　　直列式8缸曲轴的直径为152mm，长度达2.8m，其手动检测的工序如下：

       (1)固定支撑曲轴。将3组图1a所示的V形支架放在图1b所示的检测平台上，支撑轴颈1、9，再支撑轴颈5。

　　(2)调平操作。首先调节轴颈1、9V形架高度，实现A、C点等高。然后通过高度尺测量轴颈1、5、9处A、B、C点的高度，调节轴颈5处的V形块高度，当B点的高度值与A、C点的高度值相比小于0.03mm　时，则认为调平完成。

       (3)旋转检测曲轴圆跳动，判断曲轴直线度。　缓慢旋转曲轴，用加长测杆的百分表测量主轴颈2、3、4、5、6、7、8的跳动量，通过跳动量参数检测曲轴主轴颈是否小于直线度要求。