RU2842587C1 - Способ дефектации коленчатых валов автотракторных двигателей внутреннего сгорания в процессе капитального ремонта - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам дефектации коленчатых валов автотракторных двигателей внутреннего сгорания в процессе капитального ремонта. В способе мерительный инструмент в виде пары лазерных измерителей расстояния перемещается вдоль каждой шейки коленчатого вала, производя измерение 2 радиусов в 5 поясах по длине шейки. Для измерения в каждом поясе производят поворот вала на заданный угол до совершения полного оборота, на угол 10 градусов, что соответствует 36 измерениям. Полученная кольцевая диаграмма сравнивается с эталонной, смоделированной по заводскому рабочему чертежу моделью вала. Устанавливают величину погрешности прогиба по коренным шейкам коленчатого вала, величину закручивания и односторонней выработки по шатунным шейкам, на основании чего осуществляют дефектацию коленчатого вала. Технический результат - определение величины односторонних выработок, получение их различия от погрешностей прогиба и закручивания вала, снижение трудоемкости дефектации, повышение ее объективности путем исключения влияние человеческого фактора на процесс измерения. 7 ил.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дефектации коленчатых валов, в частности в автотракторном машиностроении, или контроля диаметров деталей.

Известен способ дефектации коленчатых валов, заключающийся в измерении диаметров при помощи микрометра [Технология ремонта машин. Дефектация деталей машин. Новосибирск, 2020. – С. 16]. В случае использования более точного лазерного микрометра данный способ позволяет достичь вполне приемлемую точность, но не даёт возможность выделить смещение осей шатунных шеек, образующееся за счёт односторонних асимметричных выработок, так как измеряется действительный диаметр, то есть оси эллипса.

Наиболее близким является теневой способ измерения диаметров шеек (патент RU 2301968 С1 G01В 11/08 G01В 11/24, Бюл. № 18), который включает вращение детали, сканирование ее в поперечной плоскости пучком излучения лазерного источника, фиксацию по границам теневого участка точек касания пучком излучения поверхности детали и определения диаметра по расстоянию между этими точками касания. Измерения проводят в двух заданных поперечных сечениях во взаимно перпендикулярных продольных плоскостях детали, при этом шейка вала помещается поперёк пучка лазерного излучения и отбрасывает тень на приёмник. Таким образом, получается результирующий размер с достаточной точностью, а также возможно фиксировать конусность и эллипсность шейки.

Недостатком указанного способа является невозможность определения односторонних выработок и смещения оси виртуального эллипса изношенной шейки. Также невозможно определить прямым измерением прогиб и закручивание вала. Помимо указанного, затруднено различие указанных погрешностей.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа бесконтактной автоматической дефектации коленчатых валов, позволяющего повысить производительность и точность дефектации, путем измерения и определения отклонений геометрической формы, а именно, односторонних выработок, что даёт возможность получения их различия от погрешностей прогиба и закручивания вала, и взаимного расположения рабочих поверхностей, а также исключить негативное влияние человеческого фактора.

Поставленная задача решается за счет того, что у деталей контролируются параметры, которые изменяются в процессе их эксплуатации, при помощи мерительного инструмента, выполненного в виде пары лазерных измерителей расстояния, установленных соосно со встречными излучателями и перемещаемого по рабочим поверхностям изделия посредством настольно-фрезерного портального станка с ЧПУ, тем самым обеспечивается технологичность базирования (система координат или оси отсчета), а также необходимая и достаточная точность позиционирования инструмента.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение базирования коленчатого вала.

На фиг. 2 пример результата замера прогиба по коренным шейкам (пунктиром изображена эталонная модель вала, смоделированной по заводскому рабочему чертежу).

На фиг. 3 пример сравнения кольцевой диаграммы вала по коренным шейкам с эталонной, смоделированной по заводскому рабочему чертежу 3D моделью.

На фиг. 4 и фиг. 5 примеры замеров односторонних выработок по шатунным шейкам в поясах 2-3-4 с поворотом на заданный угол.

На фиг. 6 и фиг. 7 примеры замера закручивания по шатунным шейкам в поясах 1-2-3-4-5 с поворотом на заданный угол.

Контролируемый коленчатый вал базируется в центрах с дополнительной фиксацией по отверстию под установочные штифты маховика, что обеспечивает заданное угловое положение. Таким образом, выполняется принцип совмещения баз. Для осуществления поворота коленчатого вала на заданный угол используется шаговый электродвигатель напрямую, либо применяется делительная головка.

С целью привязки мерительного инструмента используется контрольная (калибровочная) оправка диаметром 25…40 мм с минимальным биением. Калибровка выполняется у посадочной поверхности оправки в точке наиболее близко расположенной к передней бабке. Коррекция положения по осям Y и Z производится на максимально возможном расстоянии от первого контрольного замера, то есть в точке ближайшей к задней бабке. При сканирующем перемещении мерительного инструмента по оси Z создаётся виртуальная касательная к вершине реального профиля шейки, и в точке касания снимается методом триангуляции единственно возможный реальный размер относительно эталонной оси, который фиксируется. По совершении полного оборота по зафиксированным размерам возможно построение реальной диаграммы профиля шейки и сравнение её с эталонным профилем.

Мерительный инструмент, выполненный в виде пары лазерных измерителей расстояния, установленных соосно со встречными излучателями, перемещается сканирующим движением вдоль каждой шейки коленчатого вала по оси Z, производя измерение по оси Y 2 радиусов в 5 поясах по длине шейки и в каждой из угловых позиций в соответствии с заданный углом поворота до совершения полного оборота на угол 10 градусов, что соответствует 36 измерениям. При этом измерения в первом и пятом поясах являются контрольными, так как они в процессе эксплуатации практически не контактируют с ответной деталью, следовательно, не подвержены износу. Полученная кольцевая диаграмма сравнивается с эталонной моделью вала, смоделированной по заводскому рабочему чертежу.

При первом сканирующем измерении в поясе 1 получаем значения двух радиусов, которые должны достаточно точно совпадать с действительной осью шейки вала, так как износ в поясах замеров 1 и 5 в процессе эксплуатации практически не происходит из-за отсутствия контакта с контрповерхностью. Замер в поясах 2-3-4 первой точке дает мнимое положение оси, которое будет скорректировано последующими замерами радиальных размеров углового положения с шагом 10 градусов путем измерения во всех 36 точках.

Замер прогиба осуществляется по коренным шейкам посредством замера в поясах 1 или 5, где 6 ось эталонной модели шейки, а 7 ось виртуального эллипса в результате износа. Полученная кольцевая диаграмма, сравнивается с эталонной моделью вала, смоделированной по заводскому рабочему чертежу. В результате анализа диаграмм фиксируется величина наибольшей погрешности (прогиба) .

Замер односторонних выработок осуществляется по шатунным шейкам посредством замеров в поясах 2-3-4. Представлены примеры замера, которые рассмотрены в одном поясе. Зафиксированные первые результаты замеров свидетельствует об односторонней выработке, однако последующие измерения дают показания о равномерности износа.

Замер закручивания осуществляется по шатунным шейкам посредством замеров в поясах 1-2-3-4-5. Представлены примеры замеров, которые рассмотрены в одном поясе и дающие показания по величине закручивания, а именно смещения оси виртуального эллипса в результате износа Y и Z.

Таким образом, предлагаемый способ дефектации коленчатых валов позволяет определить величину односторонних выработок, что даёт возможность получения их различия от погрешностей прогиба и закручивания вала, снижается трудоемкость дефектации и повышается ее объективность путем исключения влияние человеческого фактора на процесс измерения.

Claims (1)

1. Способ дефектации коленчатых валов автотракторных двигателей внутреннего сгорания в процессе капитального ремонта, включающий мерительный инструмент, выполненный в виде пары лазерных измерителей расстояния, установленных соосно со встречными излучателями, перемещающийся вдоль каждой шейки коленчатого вала, отличающийся тем, что производятся измерения 2 радиусов в 5 поясах по длине шейки, при этом в каждом поясе совершают поворот вала на заданный угол до полного оборота на угол 10 градусов, что соответствует 36 измерениям, при сканирующем перемещении мерительного инструмента по оси Z в каждом из поясов измерения и в каждой угловой позиции, при этом по зафиксированным размерам осуществляют построение реальной кольцевой диаграммы профиля шейки коленчатого вала и сравнивают её с эталонным профилем модели коленчатого вала, устанавливают величину погрешности прогиба по коренным шейкам коленчатого вала, а также величину закручивания и односторонней выработки по шатунным шейкам, на основании чего осуществляют дефектацию коленчатого вала.