曲轴静平衡力矩的精确测量

　　曲轴静平衡力矩是单缸柴油机曲轴的一个重要参数,它的大小直接影响到柴油机的功率、油耗,是影响柴油机震动的一个主要因素,对柴油机的使用寿命有直接的影响。在曲轴生产过程和产品入库检验过程中如何快速、准确地测量其静平衡力矩,从而对生产过程中的质量进行动态控制以及对产成品进行把关检验,多年来一直是曲轴生产企业和柴油机主机厂研究的重要内容。本人在多年和有关从事柴油机曲轴质量检测人员的科研合作中,受托盘天平的启发,共同设计了游标式曲轴静平衡力矩检测仪。几年来,这种检测方法在同行业中得到了广泛的推广应用。下面以S195成品曲轴为例来简要讲述这种检测仪的设计思路和使用方法[1-3]。

　　1　技术要求

　　S195曲轴成品的静平衡力矩图纸要求为(0. 85±0. 005)N·m,这个精度,如果不能准确地测量出来,就无法保证曲轴的平衡,最终直接影响到整机的质量。

　　2　原静平衡力矩检测仪的结构及其分析

　　2. 1　原结构

　　如图1所示,原检测仪由秤杆、套筒、平键、主副砝码等组成,秤杆压配在套筒径向孔内,秤杆相对于套筒左右对称,平键压配在套筒的键槽内,测量时曲轴如图1所示水平放置,将套筒套在曲轴30齿轮轴径上,秤杆呈水平。主砝码、副砝码用细线挂在图示规定位置上,主砝码重4. 5N,距曲轴轴径中心距离为0. 18 m,产生的平衡力矩为4. 5N×0. 18 m = 0. 81 N·m,副砝码重0. 5N,距曲轴轴径中心距离为0. 08 m,产生的平衡力矩为0. 5 N×0. 08 m =0. 04 N·m,主副砝码产生的总力矩为0. 85 N·m,等于曲轴设计理想静平衡力矩。当曲轴静平衡力矩不等于设计理想静平衡力矩,曲轴两主轴径放置在支点(平衡导轨)上时,曲轴就会产生翻转,这时调节副砝码的位置直到曲轴静止、秤杆水平不动为止,读取副砝码偏离零位的距离,计算出实际的曲轴静平衡力矩。如副砝码向右移动0. 01m时曲轴处于平衡状态,那么此曲轴的静平衡力矩偏差为0. 01 m×0. 5 N=0. 005 N·m,依次类推。

　　2. 2　分析

　　误差偏大。测量时,主副砝码用细绳吊在秤杆上,测量过程中会左右晃动,当细绳与秤杆不垂直时,实际力臂不等于细绳在秤杆上的显示的读数,导致力臂变化,最终导致力矩变化,测量数值不准。

　　测量范围小。如图1所示,秤杆每格间距为0. 01 m,副砝码只能在+8格~-4格之间移动,能测量的力矩范围为+0. 024N·m~-0. 012

　　N·m,当曲轴静平衡力矩偏差超过这个范围时就不能测量。

　　秤杆、主砝码、副砝码为3个单独部件,操作不方便。

　　3　现静平衡力矩检测仪的结构及其分析