[發明專利]一種大型半組合船用曲軸的裝配方法

有效

• 申請號: 201310058109.6
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN104002095A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 馬志鴻;劉超明;馮軍;周煥軍;周俊棟;許增祥;嚴峻;馬煒;王震宇;杜勝寶;宗亮亮;許鵬
• 申請（專利權）人: 上海船用曲軸有限公司
• 主分類號: B23P11/02
• 分類號: B23P11/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 張堅

技術領域

本發明涉及機械加工技術領域，尤其涉及一種大型半組合船用曲軸的裝配方法。

背景技術

大型半組合船用曲軸是低速大馬力柴油發動機最核心的部件之一，半組合式曲軸由曲拐、軸頸、推力軸、法蘭軸幾部分組成。曲軸制造流程主要包括真空冶煉、真空澆注、鍛造、熱處理、粗加工、紅套和整軸精加工。這些流程中最關鍵的環節是如何制造具有良好冶金質量的鍛件和如何將曲拐和軸頸等各部分連接在一起。實際過程中，在對各部分零件進行粗加工后，常常采用紅套的方法將柴油機曲軸的各部分連接起來。

紅套是利用金屬的熱脹冷縮原理，將曲拐紅套孔加熱使其脹大到一定的尺寸，快速將軸頸放入曲拐紅套孔中，待曲拐紅套孔冷卻后抱緊軸頸。通過表面接觸壓力將幾部分同質或異質材料永久連接地在一起，是一種既經濟又可靠的重要連接方式。許多無法通過整體鑄造或鍛造方法制造的大型軸類零件，均采用紅套方法實現各部分的連接。

目前廣泛采用的紅套方法：首先將曲拐放平，對曲拐的紅套孔部位進行加熱，紅套孔發生膨脹，然后緩慢插入軸頸，直到軸頸上的擋環與放置在曲臂表面上的墊塊相接觸為止，最后整體冷卻到室溫，實現曲拐與軸頸之間的緊密連接，這個過程稱為單套。然后，將所有單套在一起的各部分采用相似的紅套方法連接起來，直到各部分曲拐和軸頸都被連接在一起，成為整體的曲軸，這個過程稱為復套。而曲軸紅套長度的控制即是通過墊塊來控制的，通過墊塊來控制曲軸的長度和軸頸的伸出量，也就是說墊塊的計算方法是曲軸紅套長度控制的關鍵。

與曲軸紅套長度控制的重要性相反的是，目前關于這方面的定量分析卻并不充分，目前通行的作法是根據軸頸紅套擋環外長度減去曲壁壁厚，再減去1mm的伸出量即為墊塊尺寸，該計算方式脫離了生產實際，忽略了零件的加工誤差、加熱后的零件尺寸變化等，整根曲軸紅套后總長很容易出現超差現象，進而影響曲軸后期精加工的質量。但是目前采用上述計算方式的原因是：紅套過程涉及零件加熱和冷卻過程，以及材料熱膨脹變形、彈性變形和塑性變形，是一個耦合了傳熱、變形、接觸等物理過程的綜合問題。尤其對于像曲軸這樣非軸對稱的幾何體來說，在加熱冷卻過程中存在很多不可控因素，并且不同型號的曲軸的曲臂變形量不同，導致曲臂冷卻后伸出量大小不一，又兼整根曲軸所有零件的曲臂厚度和軸頸紅套擋環外長度有一定的偏差范圍，故此只能通過這樣簡單的計算方式來控制曲軸總長，而主要依靠后期精加工來彌補這種不足。

發明內容

本發明實施例的目的是針對現有技術結構上的缺點，提出一種大型半組合船用曲軸的裝配方法。

為了達到上述發明目的，本發明實施例提出的一種大型半組合船用曲軸的裝配方法是通過以下技術方案實現的:

一種大型半組合船用曲軸的裝配方法，適用于曲軸上各曲拐和中間主軸頸、自由端軸頸以及輸出端軸頸連接時的長度控制，其特征在于包括如下步驟：

A、在所述中間主軸頸、自由端軸頸以及輸出端軸頸的外周面上加工繞其周向分布的擋環；

B、測量上述的各軸頸和曲拐的外形尺寸，包括：軸頸擋環外的外圓部分長度D，曲拐內開檔尺寸DB，曲拐單臂厚DA，中間主軸頸兩擋環外端面間的間距L；

C、基于曲軸的軸間距設計值B和上述步驟所獲得的各測量值，計算中間主軸頸插入曲拐紅套孔后的伸出量l，通過如下公式計算：l=DB/2+D+L/2-B/2；

D、計算各支撐位置處的墊塊的厚度h，根據如下公式計算：

用于所述曲拐與所述自由端軸頸或輸出端軸頸之間連接的墊塊厚度h=D-DA-l’-y；

用于所述曲拐和所述中間主軸頸之間單套連接的墊塊厚度h=D-DA-l-x；

用于所述曲拐和所述中間主軸頸之間復套連接的墊塊厚度h=D-DA-l-y；

所述x的取值范圍為0.1-0.8mm，所述y的取值范圍為0.05-0.7mm，且所述x比y大0.05mm-0.1mm；

所述l’的取值為1mm；

E、根據上述步驟獲得的各墊塊厚度h，加工相應厚度的墊塊，且每一支撐位置處的墊塊的數量為至少三塊；

F、加熱曲拐使其紅套孔內徑脹大到紅套要求，并將對應的墊塊放置在該曲拐端面的支撐位置上，之后吊放軸頸插入曲拐紅套孔中直至其擋環壓迫所述墊塊。

所述x的取值范圍為0.2-0.6mm;所述y的取值范圍為0.1-0.5mm。

每一支撐位置處的墊塊的數量為三塊。