包絡(luò)線測(cè)量技術(shù)在檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦和連桿瓦故障上的應(yīng)用
2019-09-28 李松 李崇劍 黎宏塊 薛志光
【摘 要】主軸瓦和連桿軸瓦是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的關(guān)鍵零部件,為了更準(zhǔn)確地測(cè)量出軸瓦的裝配情況,論文結(jié)合*的包絡(luò)線檢測(cè)原理,設(shè)計(jì)了新型的回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)方案,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線質(zhì)量控制水平。
【關(guān)鍵詞】回轉(zhuǎn)力矩;包絡(luò)線;發(fā)動(dòng)機(jī);軸瓦
1 引言
發(fā)動(dòng)機(jī)上的軸瓦分兩種,一種是連桿軸瓦,安裝在連桿大頭與曲軸連桿頸處;另一種是主軸瓦,安裝在缸體曲軸孔與曲軸主軸頸處。軸瓦起軸承作用,防止曲軸直接與機(jī)體摩擦[1]。新型的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用輕量化設(shè)計(jì),有些汽車生產(chǎn)廠用鋁合金代替鋼制的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體,由于鋁合金的材質(zhì)比較軟,在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中,難免會(huì)有鋁屑產(chǎn)生,如果這些鋁屑落在曲軸里,在曲軸旋轉(zhuǎn)的過程中會(huì)對(duì)軸瓦造成劃傷,將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和使用壽命產(chǎn)生重大影響。本文設(shè)計(jì)的包絡(luò)線檢測(cè)系統(tǒng),能夠精準(zhǔn)地測(cè)量出軸瓦和連桿瓦安裝狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了軸瓦故障在回轉(zhuǎn)力矩測(cè)量中的全過程監(jiān)測(cè)。
2 曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)的目的
劃傷是發(fā)動(dòng)機(jī)常見的失效模式之一,它直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功能性和耐久性[2]。在發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工、組裝過程中,經(jīng)常出現(xiàn)清潔度差、切屑、焊渣、型砂等積存與主油道及鉆孔中的死角處未清理干凈,配件毛刺未清除,在裝配中脫落而混入潤(rùn)滑油,操作工漏裝主軸瓦片或連桿瓦片。為了防止上述裝配事故發(fā)生,需要一套靈敏且準(zhǔn)確的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),經(jīng)過多年的技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累,很多發(fā)動(dòng)機(jī)廠商都采用在安裝主軸瓦后進(jìn)行漏裝檢測(cè),活塞連桿裝配結(jié)束后,進(jìn)行活塞連桿總成回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)。通過回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)能在一定程度上降低發(fā)動(dòng)機(jī)的廢品廢件率。
3 曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)現(xiàn)狀
現(xiàn)在曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)的內(nèi)容包括:曲軸和活塞連桿總成啟動(dòng)力矩,曲軸活塞連桿回轉(zhuǎn)力矩,曲軸活塞連桿平均回轉(zhuǎn)力矩。采用聯(lián)軸器將扭矩傳感器和伺服電機(jī)連接在一起,設(shè)置適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率和通訊協(xié)議,伺服電機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)測(cè)量扭矩值,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC或工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。在傳統(tǒng)的鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)殼體裝配線上,這種測(cè)量方法能夠在一定程度上檢測(cè)出裝配質(zhì)量情況,但是在某發(fā)動(dòng)機(jī)廠采用新型的鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的試驗(yàn)中,我們經(jīng)過對(duì)比測(cè)試后發(fā)現(xiàn),當(dāng)軸瓦上的鋁屑直徑小于2000μm時(shí),測(cè)量啟動(dòng)力矩、回轉(zhuǎn)力矩和平均回轉(zhuǎn)力矩的測(cè)量方法都不能檢測(cè)出鋁屑的劃傷故障。
4 包絡(luò)線檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦故障方面的應(yīng)用
4.1包絡(luò)線原理
包絡(luò)線是與該曲線族的每條線都有至少一點(diǎn)相切的一條曲線,公式為(A-s)x+sy=(A-s)(s)。包絡(luò)線可以全程記錄發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)間曲線,通過模擬故障試驗(yàn)和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,可以設(shè)置合理的安全閾值,保障發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦故障的成功檢測(cè)。
4.2驅(qū)動(dòng)裝置
驅(qū)動(dòng)裝置由升降裝置和旋轉(zhuǎn)電機(jī)組成,升降裝置主要采用伺服電機(jī)帶動(dòng)測(cè)試平臺(tái),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)托盤到位后,二次定位升起,升降裝置下落,將發(fā)動(dòng)機(jī)固定后,回轉(zhuǎn)力矩測(cè)試裝置伸出,封堵到位,旋轉(zhuǎn)電機(jī)此時(shí)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)力矩按設(shè)置的角度旋轉(zhuǎn)。
4.3回轉(zhuǎn)力矩測(cè)試與顯示裝置
包絡(luò)線回轉(zhuǎn)力矩測(cè)量裝置由扭矩傳感器以及扭矩—時(shí)間曲線顯示器組成。扭矩傳感器將實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給顯示器,通過自身算法,在屏幕上顯示出活塞由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)反復(fù)6次的包絡(luò)線。根據(jù)大量樣本,可以設(shè)置不同機(jī)型的包絡(luò)線合格范圍,如果檢測(cè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)上、下止點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡超過的預(yù)設(shè)的合格范圍,設(shè)備會(huì)自動(dòng)報(bào)警,升降裝置退回到原位后,放行到返修段。
從圖3可以看出包絡(luò)線分成四個(gè)部分,包絡(luò)線的設(shè)置范圍是根據(jù)上千臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)后得到的,與傳統(tǒng)的值、最小值和平均值的測(cè)量方法好的地方就是,包絡(luò)線的檢測(cè)更細(xì)化,瓦片微小的損傷都可以通過此套系統(tǒng)檢測(cè)出來。
4.4包絡(luò)線檢測(cè)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)
由于軸瓦和連桿瓦上的鋁屑過小,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法包括啟動(dòng)力矩,回轉(zhuǎn)力矩,平均回轉(zhuǎn)力矩只能檢測(cè)出較大的異物劃傷,對(duì)細(xì)小的扭矩變化檢測(cè)不夠。新型的包絡(luò)線檢測(cè)技術(shù)可以根據(jù)上千臺(tái)合格發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí),得到一個(gè)合格判定曲線(如圖3所示),不僅包含了傳統(tǒng)的三種測(cè)量方法,而且將全過程監(jiān)控劃分成四個(gè)區(qū)域,能夠在扭矩和時(shí)間曲線里全過程監(jiān)測(cè)曲軸力矩變化,當(dāng)檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)的力矩時(shí)間曲線超過設(shè)定的曲線范圍時(shí),可以判定軸瓦或連桿瓦安裝故障,需要進(jìn)行返修處理。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展以及新型材料的不斷應(yīng)用,裝配檢測(cè)技術(shù)也要不斷地進(jìn)行更新,本文所設(shè)計(jì)的新型的發(fā)動(dòng)機(jī)包絡(luò)線回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)技術(shù)能夠識(shí)別出細(xì)小的軸瓦或連桿瓦故障,很好地解決了發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦和連桿瓦劃傷和磨損的檢測(cè)問題,并且在某發(fā)動(dòng)機(jī)廠裝配線上進(jìn)行了成功驗(yàn)證,有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的質(zhì)量控制水平。
【參考文獻(xiàn)】
【1】鄭軍.發(fā)動(dòng)機(jī)原理與汽車?yán)碚揫M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,2009.
【2】李志.發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦劃傷問題的分析及解決方法[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2014(05):13.
來源:《中小企業(yè)管理與科技·中旬刊》2019年1期