一种曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置

技术领域

本发明属于检测装置领域，尤其涉及一种曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置。

背景技术

发动机曲轴是发动机中非常重要的零部件之一，用于将活塞和连杆传来的气体力转变为转矩输出，以驱动与其相连的动力工具，如飞轮和前端皮带轮等，此外还驱动发动机本身的配气机构及其各种运动附件。因此可以说曲轴的旋转是发动机的动力源，也是整个机械系统的源动力。

发动机工作时，曲轴受到很大的气体压力和惯性力的作用，传递很大扭矩，同时曲轴受到拉、压、弯、扭等周期性交变载荷的作用，因此这对曲轴的加工精度和装配精度提出了很高的要求。其中曲轴主轴颈圆度及曲轴的同轴度精度是非常重要的加工精度之一，同时曲轴又装配在发动机缸体上的轴承孔内，曲轴主轴颈圆度影响与轴承孔的装配的间隙，曲轴的同轴度精度则影响整个发动机运行的平稳性。

通常曲轴主轴颈的同轴度误差应不大于0.05mm，误差较大称之为曲轴弯曲。当曲轴同轴度超过误差值，将加剧活塞连杆组和气缸的磨损，同时影响润滑油膜的间隙，进而加剧曲轴主轴颈与缸体上轴承孔的磨损，严重时会使曲轴疲劳折断，造成发动机报废。因此在研发试制阶段或是批量生产阶段(即曲轴装配前)有必要对每一根发动机曲轴主轴颈圆度误差和曲轴同轴度误差进行检测，保证合格后才能进行后续与缸体上的轴承孔装配。

以四缸直列发动机为例，曲轴五个档的主轴颈与缸体上的五个轴承孔相互配合，这种配合间隙需要非常小，使发动机在高速运行过程中，曲轴主轴颈与缸体上的轴承孔之前形成润滑油膜，这层油膜降低了曲轴的摩擦系数和机械损失，以提高发动机的工作效率，使整个发动机运行更加平稳，震动噪声更低。

公开号为CN106017276A、公开日为2016年10月12日的中国专利申请文件公开了一种曲轴中心距检测工具，其中发动机曲轴主轴颈圆度误差检测装置是将曲轴两端的主轴颈分别放置在检验平板上的两块V形支承上，将百分表表座固定在平板上，通过调整表架，使表触头对准曲轴中心主轴颈上。校对百分表，然后用手缓慢转动曲轴一周，读取百分表最大和最小指示值，此值之差的一半即为曲轴主轴颈圆度误差。同样的方法测量同一根曲轴上其它档各主轴颈圆度的误差。此装置测得的曲轴主轴颈圆度误差应不大于0.05mm，则判定此曲轴合格。

上述现有曲轴主轴颈圆度误差检测工具的结构简单，使用一个百分表安装在百分表座上进行检测。每次只能测量曲轴上一个档主轴颈的圆度误差，测量其它档主轴颈圆度误差时，就需要移动百分表座并重新校准百分表指针。这样同一根曲轴上各档位的主轴颈圆度误差没有形成连续的测量步骤，百分表在移动和调整过程中也存在人为操作误差，大大影响最终的测量示值，降低测量精度。同时现有技术中测量曲轴圆度误差没有一个统一的基准，使用百分表测量时，测量人员的技能水平高低参差不齐，这样测量出来的数据存在很大的浮动，对于仅允许有0.05mm误差的曲轴圆度来说，测量精度明显不够要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置，以提高曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差的测量效率和精度。

本发明提供了一种曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置，包括：支架，具有支撑杆和底座；测量模块，用于测量待测曲轴的主轴颈圆度和同轴度；校准组件，用于对测量模块进行测量前校准；尾座顶尖固定组件，用于将待测曲轴和校准组件安装到支架上；其中，测量模块经校准后测量待测曲轴的主轴颈圆度和同轴度，以对待测曲轴的主轴颈圆度和同轴度进行误差检测。

作为本发明的进一步优化，测量模块包括第一导轨，第一导轨沿竖向设置在支架的底座上，第一导轨上活动安装有水平设置的横梁，横梁的两侧分别设置有第一测量表和第二测量表，横梁可在第一导轨上沿竖向移动以带动第一测量表和第二测量表上下移动，横梁的下方设置有可对横梁限位的第二定位螺母，第一测量表和第二测量表可测量待测曲轴的主轴颈圆度和同轴度。

作为本发明的进一步优化，第一测量表包括沿竖向延伸的第一测量杆，第一测量杆的端部具有第一测量头，第二测量表包括沿竖向延伸的第二测量杆，第二测量杆的端部具有第二测量头，第一测量杆和第二测量杆均可沿竖向伸缩移动而与待测曲轴的外圆面接触或分离，以实现对待测曲轴进行测量和变换测量位置。

作为本发明的进一步优化，测量模块还包括第二导轨和第三定位螺母，第二导轨沿横向延伸且设置在支架的底座上，第一导轨的下端设置在第二导轨中并可在第二导轨中水平横向移动，第三定位螺母套置在第一导轨上，第三定位螺母可将第一导轨的下端与第二导轨固定连接，以限定第一导轨的位置。

作为本发明的进一步优化，支架的支撑杆呈U字形，包括横杆以及与横杆活动连接的两条支腿，支架的底座上设置有调节槽，支撑杆的两条支腿的端部伸入调节槽中并可在调节槽中沿水平横向移动，支撑杆的支腿上套置有第一定位螺母，支撑杆的两条支腿间的宽度调节好后，旋转第一定位螺母可对支腿进行定位。

作为本发明的进一步优化，调节槽为长条形的调节槽或间隔设置且共线的两调节槽。

作为本发明的进一步优化，尾座顶尖固定组件包括尾座组件和顶尖组件，尾座组件设置在支撑杆的支腿上，顶尖组件活动安装在尾座组件中，校准组件或待测曲轴的两端面设置有凹孔，顶尖组件的尖头插入凹孔中以从两侧夹持校准组件或待测曲轴。

作为本发明的进一步优化，校准组件或待测曲轴上的凹孔设置在端面的中心，以确保待测曲轴的回转中心轴线与待测曲轴的实际轴线同轴。

作为本发明的进一步优化，尾座顶尖固定组件还包括手柄部，手柄部与顶尖组件相连，摇动手柄部可驱动顶尖组件在尾座组件中转动，顶尖组件转动进而带动待测曲轴转动，从而完成待测曲轴的主轴颈圆度测量。

作为本发明的进一步优化，校准组件为校准芯棒，校准芯棒的外径与待测曲轴的主轴颈的外径尺寸相同，校准芯棒的同轴度等级高于待测曲轴的公差等级要求。

本发明的曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置操作简单、制造成本低、同时对于检测能力不需要很高的要求、测量精度达0.001mm、能够满足回转类零件的圆度和同轴度测量。

本发明的曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置具有以下优点：

1)检测过程中，曲轴沿中心轴线旋转，确保检测基准与加工基准相同，减少测量误差；

2)采用两组千分表测量相邻档的主轴颈尺寸，测量效率高，对同一档位的主轴颈重复测量取取平均值，降低测量误差，适合在企业车间、研发机构使用；

3)通用性好，功能多样，可对多种曲轴同时进行主轴颈圆度和曲轴同轴度误差测量。

附图说明

图1为本发明安装有待测曲轴的曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置的结构示意图；

图2为本发明的曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置的结构示意图；

图3为本发明的曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置中的测量模块的结构示意图。

附图标记说明：

10-支撑杆 101-第一定位螺母 11-底座 110-调节槽 2-测量模块 200-第一测量表 201-第二测量表 210-第一测量杆 211-第二测量杆 220-第一测量头 221-第二测量头23-第一导轨 231-第二定位螺母 24-第二导轨 241-第三定位螺母 25-横梁 30-尾座组件31-顶尖组件 32-手柄部 40-校准芯棒 50-待测曲轴 501-主轴颈

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置包括支架、测量模块2、尾座顶尖固定组件以及校准组件组成，其中校准组件和待测曲轴通过尾座顶尖固定组件安装在支架上，校准组件可以是校准芯棒40，并且用于对测量模块2进行测量前校准，测量模块2可对待测曲轴进行测量，以测量待测曲轴的主轴颈圆度误差和同轴度误差，从而检测曲轴是否合格。

上述支架包括支撑杆10和底座11，支撑杆10包括两条支腿且呈U字形，待测曲轴通过尾座顶尖固定组件固定在支撑杆10上，支撑杆10的下侧两端与底座11相连。优选地，底座11上设置有调节槽110，例如长条形调节槽或共线且间隔设置的两调节槽110，支撑杆10的下侧两端可安装或插入到调节槽110中并通过第一定位螺母101与底座11相连，通过旋转第一定位螺母101可拧紧或松开支撑杆10下端与底座11的连接，旋转松开第一定位螺母101后，支撑杆10可沿调节槽110在底座11水平/横向移动，支撑杆10移动操作完成后，拧紧可再次将支撑杆10下端与底座11固定连接，从而实现沿横向方向调节支撑杆10的宽度(也即两条支腿之间的间距)，方便尾座顶尖固定组件与待测曲轴以及校准芯棒40相连。

尾座顶尖固定组件包括尾座组件30、顶尖组件31以及与顶尖组件31相连的手柄部32，尾座组件设置在支撑杆的支腿上，顶尖组件活动安装在尾座组件中。顶尖组件31的尖头分别与校准芯棒40或曲轴50的两端相连，校准芯棒40和曲轴50的两端面设置有凹孔，以方便顶尖组件31的尖头插入，以从两侧对校准芯棒40和曲轴50进行夹持，此中心孔与曲轴的中心轴线同轴，确保回转中心轴线与曲轴或校准芯棒的实际轴线同轴。例如与曲轴50的侧面中心点相连，顶尖组件31的尖头挤压或顶住曲轴50的侧面中心点，以将校准芯棒40或曲轴50固定在支撑杆10上。由此，采用两组尾座组件和顶尖组件来夹紧曲轴进行测量，保证了测量基准和曲轴的加工基准统一为曲轴的回转中心轴线，尾座组件上设置的手柄部可以简便地带动曲轴绕曲轴中心轴线回转。

校准芯棒40通过尾座顶尖固定组件安装在支撑杆10的上部，尾座顶尖固定组件分别设置在支撑杆10的两支腿上，校准芯棒40通过尾座组件30和顶尖组件31安装在两条支腿之间，以实现校准芯棒40与支撑杆的连接，摇动手柄部32可带动校准芯棒40转动。校准芯棒40的外径基本与主轴颈501的外径尺寸相同，校准芯棒40的同轴度等级高于待测曲轴50的公差等级要求，从而具备校准功能。校准芯棒设置在支撑杆上，根据检测结果可以随时校准测量模块的测量头和测量表，以确保测量过程中的数据精度。

待测曲轴50通过尾座顶尖固定组件安装在支撑杆10的下部，尾座顶尖固定组件分别设置在支撑杆10的两支腿上，其中尾座组件30、顶尖组件31可用于固定待测曲轴50，顶尖组件31的尖头分别与待测曲轴50的两端相连，例如与待测曲轴50的侧面中心点相连，以实现待测曲轴50与支撑杆的连接，摇动手柄部32可带动待测曲轴50转动。

如图2-3所示，测量模块2包括第一导轨23、横梁25、第一测量表200以及第二测量表201，其中第一导轨23沿竖向设置，横梁25水平设置且活动安装在第一导轨23上。第一测量表200和第二测量表201分别设置在横梁25的两侧，并且优选关于照第一导轨23对称设置，第一测量表200和第二测量表201优选采用精度为0.001mm的千分表。第一测量表200包括沿竖向延伸的第一测量杆210，第一测量杆210的端部具有第一测量头220，第二测量表201包括沿竖向延伸的第二测量杆211，第二测量杆211的端部具有第二测量头221，第一测量杆210和第二测量杆211均可沿竖向伸缩移动。横梁25可在第一导轨23上沿竖向上下移动，第一导轨23上设置有第二定位螺母231，当沿竖向移动调节好横梁25的高度后，第二定位螺母231可对横梁25的高度进行限位。

进一步，测量模块2还包括第二导轨24和第三定位螺母241，第二导轨24横向延伸且设置在底座11上，第一导轨23的下端设置在第二导轨24中并可在第二导轨24中水平横向移动，第三定位螺母241套置在第一导轨23上，竖向设置的第一导轨23沿横向设置的第二导轨24移动后，第三定位螺母241可将第一导轨23的下端与第二导轨24固定连接，以限定第一导轨23的位置。

由此，完成校零后，移动测量头使测量头与曲轴主轴颈相接触，观察测量表的示值，完成曲轴同轴度误差检测；通过旋转手柄部带动曲轴50旋转，即可完成对相邻档的主轴颈501圆度误差进行检测，提高测量精度的同时也大大提高测量效率。

本发明的曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置的使用包括以下步骤(以包括五个档的曲轴为例说明)：

首先，在使用曲轴主轴颈圆度及曲轴同轴度误差检测装置之前，将测量模块2进行校准，包括将校准芯棒40固定在支撑杆10上部的尾座组件30、顶尖组件31之间，确保转动手柄部32可带动校准芯棒40轻松自由回转；松开第二定位螺母231将横梁25沿着第一导轨23上升至测量位置，调整第一测量杆210和第二测量杆211的伸出长度，使第一测量头220和第二测量头221分别与校准芯棒40外圆面相接触，旋转手柄部32带动校准芯棒40旋转一周，观察第一测量表200和第二测量表201的指针变化，调节第一测量表200和第二测量表201的指针，使他们对准表盘的零刻度。

接着，对测量模块2进行校零后，将待测曲轴50安装在支撑杆10下部的尾座组件30、顶尖组件31之间，松开第一定位螺母101调节支架，然后固定第一定位螺母101，松开第二定位螺母231使横梁25沿着第一导轨23向下移动，直到第一测量头220与曲轴50第一档的主轴颈501相接触，第二测量头221与主轴50第二档的主轴颈501相接触，锁紧第二定位螺母231固定横梁25，手摇手柄部32使曲轴50旋转一周，观察第一测量表200和第二测量表201的变化，圆度误差测量结果以回转中心为轴线，最大示值与最小示值的差即为此曲轴的同轴度误差值。

最后，松开第三定位螺母241使第一导轨23在第二导轨24上滑动直到第一测量头与主轴50第三档的主轴颈501相接触，第二测量头221与曲轴50第四档的主轴颈501相接触，锁紧第三定位螺母241使第一导轨23固定，操作手柄部32旋转曲轴50进行测量，其他相邻档位的测量依次参照上述的操作进行，从而完成对整个曲轴进行测量。

由于校准芯棒40的直径与待测曲轴50的主轴颈501的外直径相同，当第一测量表200和第二测量表201完成校零后，可以直接将横梁25沿着第一导轨23下降至支撑杆10的下部，使第一测量头220和第二测量头221对准曲轴50不同档位的主轴颈501进行测量，从而可以一次测量相邻两档位的主轴颈圆度误差，同时相邻两档位的主轴颈圆度误差可以重复测量，这样多次测量取平均值降低测量误差，测量完成后，不需要调整测量工具，只需将测量杆收回，松开固定螺母再沿着测量导轨水平方向移动至下一个曲轴主轴颈测量位置即可，再次旋转曲轴完成测量，从而提高了测量效率和测量精度。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。