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曲軸動平衡加工的技術要點是什么?

2020-09-25
作者:RAKU
鏈接:https://www.zhihu.com/question/22098425/answer/29676832
來源:知乎
著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權,非商業轉載請注明出處。

第一,在內燃機關行業里面,涉及到5C的都屬于公司機密,
ISO里面的確有相應的平衡調整規格,(ISO1940?)
但那只是個粗泛的技術指針,
每個公司對調整曲軸的動平衡都有自己的獨特管理方式,
專利里面有關此類的內容也有很多,
離人盡皆知我覺得還是有一定距離的。
譬如,船用柴油機曲軸一般是630級,汽車是40級。
5C的制造加工利潤比較高,
原因也是由于其絕大多數工藝都具有其獨特性。

第二,曲軸的熱鍛件在內燃機關里面的應用要比鑄件多。
由于生產性相對較低,成本的確要高一些。
汽車發動機里面的曲軸有一些也是鍛件。
鑄件里面有一個致命的問題,疲勞強度相對較低。
不過在汽車這樣的民用級別,
鑄件因為生產性優良應用的也的確較多。低壓高壓什么就不多談了。

第三,開補償孔加工要求微米精度這句話不明白為什么會被駁斥。

第四,曲軸表面是需要施以表面處理的,
比較一般的是氧化鐵(黑色),還有一些更高級的,
目的是防銹,提高表面硬度或者提高和套環的適合性。

第五,曲軸的旋轉精度極為重要,所以在補償打孔之前,
對中心軸的真圓度和表面粗度管理非常苛刻。
現在很廉價的一些曲軸也都上了多級打磨機。

第六,調整動荷重是一個躲不過去的工藝,標準設備也有很多了,
根據設備選定時的要求不同,設計指標也不一樣。
偏平衡的原因是由于旋轉體的重心和旋轉中心不在同一個點而造成的。


根據上圖可以推導出下面的公式。

那么由公式就可以知道,
對調整平衡的管理就有了三種不同的指標:
質量m,質量半徑積mR和偏心距離e
用這三種指標來作為衡量基準都可以,互相是可以換算的。


我在前文中提到了平衡率,這個是一個很重要的曲軸設計指標。
但在現場生產中多用“質量”這個單位進行管理。
標準的設備設計方案如下圖:


動偏荷重(Dynamic Unbalance)的測量精度以現在技術水平可以測量到本體重量的
50萬分之1。可能還有更牛的設備,我知識有限不了解。

另外,有些曲軸加工為了降低旋轉時造成的機油攪拌阻力,
不采用打孔的方式來調整動平衡,而是對配重進行流體形狀切削。
參考下圖。


這種調整的方式需要專用機,成本會高些。


--------------------------------被駁斥前的分界線------------------------------------------------------------
瀉藥。
回答之前順便說一句,
知乎的哥們邀請的問題越來越多有點跟不上,
請不要一看見汽車倆字就把收藏夾里的關注對象一括全邀請了......
曲軸的加工技術屬于公司機密,
具體的內容實在是不能共享,抱歉。
淺顯的講一下。

曲軸的動平衡分為軸方向平衡和旋轉方向平衡,
我們在加工中Z下功夫的主要是旋轉平衡。
曲軸通常是鍛造件,熱鍛后的成品精度較差。
在數道各種加工之后,
通過一個測平衡的裝置來測量曲軸的平衡度,
通過這個結果在下一個工藝對配重塊部位鉆各種深淺的孔來調整整體的旋轉平衡。
這是粗調整,之后再通過更加精密的平衡度測量機,
再對之前的孔進行精細微調。。
之后會高壓沖洗工件再吹干再測量。
一般至少測量三次。
整個過程都是全自動的,
平衡度測量機會自動反饋給下一個工藝的數控機床進行指導加工。
為了減少不同工具對開孔精度的影響,
鉆孔時的孔徑大小,間距一般都是規定好的。
剩下的就是開孔數和孔深了。
鉆孔的精度都是微米級,具體精度根據應用范圍不同會有不同的設定。
測量平衡的時候,主要是關注一個設計指標,即平衡率(K)。

K=旋轉部分的偏平衡重量/(連桿加氣缸總重量)
具體參照下圖的計算表:


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