轴类零件的磨损分析与检测系统设计

　　发动机在运行一段时间后,其主要部件曲轴会存在不同程度的磨损,一般可根据曲轴的受力情况对其磨损进行研究,便于下一步的检测.在实际检测过程中,由于测量方法和评定方法的不当,可能会造成曲轴误废或者误收.传统的测试以千分表等仪器为手段,采用近似法测量,由于人的视觉误差等主观因素的影响,易导致测量数据的不准确.同时,由于手工测量数据不够多,而难以对零件做出精确评价.如果使用高、精、尖的测量仪器进行测量,成本会大

　　1 曲轴的磨损分析

　　曲轴是发动机的主要运动部件之一,它把活塞的直线往复运动通过连杆转变成主轴的回转运动曲轴的基本结构如图1所示,每个曲轴由主轴颈(安装在主轴承部位)、连杆轴颈(与连杆大头相连部位)、曲柄及平衡铁所组成.

　　曲轴运转中,主轴颈与轴瓦、连杆轴颈与连杆大头瓦之间由于相对运动而产生磨损.根据曲轴的工作特点和失效特征分析可知,磨损是曲轴的主要失效形式[1],曲轴的主轴颈和连杆轴颈都存在不同程度的磨损.连杆轴颈的径向不均匀磨损会引发连杆轴颈轴向的不均匀磨损,可导致连杆轴颈成锥形.主轴颈的不均匀磨损会降低主轴颈的同轴度,往往造成曲轴的断裂,也会使轴颈表面出现擦伤和烧伤现象.曲轴连杆轴颈的磨损量可通过圆度误差和直径大小来确定.

　　2 曲轴磨损检测

　　根据曲轴的磨损情况,我们对其主轴颈和连杆轴颈进行磨损检测[2].

　　2.1 检测原则

　　(1)为了克服传统测量方法的不足,实现自动检测,对常用的测量方法改进如下:以曲轴的回转中心为定位线,即以曲轴在磨削过程中的定位孔为中心,从而实现了加工基准与测量基准的统一.

　　(2)实现同时检测多个参数项目.

　　(3)为了能够自动得到曲轴的检测结果,需要设置被测曲轴的检测标准.

　　2.2 实现方法

　　(1)检测标准的设置

　　检测标准的设置主要用于被测曲轴检测标准的设置及标准轴基本尺寸的设置和显示,如检测点数,尺寸公差等.

　　(2)标准轴的测试

　　标准轴的测试主要完成标准轴有关项目的检测,同时用于各种传感器的标定,并将标准值记录下来,与被测曲轴进行比较得到被测轴的基本尺寸.

　　(3)工件的测量

　　工件的测量主要完成被测曲轴有关数据的测量,包括被测轴的基本尺寸(直径)以及被测轴的圆度误差和径向圆跳动误差的测量.测量被测轴的基本尺寸时,可以将被测轴测量时的电压与标准轴基本尺寸测量时的电压值相比较,并换算成相应的毫米值,从而得到被测轴的基本尺寸.被测轴的径向圆跳动误差的测量,可以得到被测轴整个圆周有限点的测量数值(例如24点),并从每组的测量数据中找到最大值和最小值,求出工件的跳动量,根据标准测量的基本尺寸对应的电压值转换成相应的毫米数值,从而计算出被测曲轴的径向圆跳动误差值.圆度的测量也是通过多点测量,应用最小二乘法找出最小二乘圆的圆心与轴心的偏移来确定圆度.