提高发动机曲轴自动平衡机测量稳定性的方法

提高发动机曲轴自动平衡机

测量稳定性的方法

谢金龙，刘智翔

（四川省宜宾普什汽车零部件有限公司，四川宜宾 644007）

摘要：汽车发动机曲轴动平衡量值大，会产生振动现象，甚至让驾驶员无法接受以致影响正常驾驶。对于曲轴的动平衡量值在设计中有严格的要求，若曲轴动平衡量值不稳定，加工置信率差，会导致发动机异常振动。本研究分析影响动曲轴平衡机测量不稳定性的原因，旨在让动平衡测量精度置信率达标，并寻求提升动平衡测量稳定性的方法。文中采用了平衡机定标砝码的制定，解决分离比问题和增设创新轴向定位装置方法，解决了曲轴动平衡不稳定性问题。

关键词：汽车发动机；曲轴自动平衡机；测量

中图分类号：U666.16+1 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2018.04.010 文章编号：1006－0316 (2018) 04－0042－05

A Method for Improving Measurement Stability of Engine Crankshaft Automatic Balancer

XIE Jinlong，LIU Zhixiang

( PUSH Auto Parts Co., Ltd., Yibin644007, China )

Abstract：The large value of the crankshaft dynamic balance of an automobile engine may cause vibrations even to the extent that the driver cannot accept it and normal driving is affected. There are strict requirements on the dynamic balance of the crankshaft. If the crankshaft's dynamic balance is unstable and the machining confidence is poor, it will cause abnormal engine vibration. This study analyzes the reasons that affect the instability of the crankshaft balancing machine measurement. The purpose is to make the dynamic balance measurement meet the standard of accuracy and to seek ways to improve the stability of the dynamic balance measurement. The formulation of balancing machine calibration weights was adopted to solve the problem of separation ratio and to develop a method of adding innovative axial positioning devices, which solved the instability problem of crankshaft dynamic balance.

Key words：automobile engine；crankshaft automatic balancing machine；measurement

汽车发动机曲轴36道加工工序中，曲轴动平衡加工被列为关键加工工序，动平衡加工精度差，会导致车辆在行驶中的振动过大而影响行驶平稳性，甚至会引起曲轴断裂带来安全事故。动平衡测试技术、信号处理技术发展迅速，发表的相关文献和测试系统也比较多[1-5]，虽然在机加工中进行了一系列的检测调整和对比，但是，曲轴的动平衡稳定性还不够好，还需要进一步对测量稳定性查找原因和寻求新的解决方法。

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1 曲轴自动平衡机测量精度要求

通常曲轴动平衡加工的精度会根据汽车发动机厂家的要求而规定。如一款型号为P1的曲轴，发动机厂家要求动平衡精度为15 g·cm。曲轴生产厂家不仅需要将精度加工到15 g·cm以内，重复测量误差不能超过3 g·cm，且在全自动平衡机的测量精度置信率达到95%以上。

目前全自动平衡机能达到曲轴工艺生产要求，重复测量值超过6 g·cm（要求3 g·cm以内），置信率达不到95%，测量值不稳定。测量值记录如表1所示，测试时间为2016.11.10～2016.11.20，测试机床为一车间自动平衡机，产品型号为P1。

表1 动平衡标件量值记录

角度/° 量值/g·cm 角度/° 量值/g·cm

小头大头小头大头小头大头小头大头

255 279 2.89 2.29 249279 3.10 5.13

254 275 5.13 2.90 253278 2.30 6.10

253 280 6.10 6.20 254280 2.90 7.10

255 281 7.10 8.10 255282 6.20 2.20

249 280 2.20 2.89 250280 8.10 2.60

250 278 2.60 3.20 253281 2.89 2.90

251 279 2.90 3.50 251282 3.20 6.20

255 280 6.20 5.20 256278 3.50 5.20

256 281 5.20 4.10 249279 5.20 3.10

253 280 3.10 8.10 250281 4.10 8.10

248 282 8.30 2.89 254280 8.10 2.89

249 280 2.89 2.29 253280 2.89 2.29

2 曲轴动平衡测量不稳定原因分析

2.1 机械干涉

在实际生产过程中这些因素主要体现在以下几个方面[6]：

（1）制造过程中机械加工不精确，传感器连接杆有间隙。传感器连接杆与机床固定件之间有间隙，且无铁屑等杂质的干涉、卡阻。

（2）升降托架电机外壳有无外部干涉。这就机床操作人员在测量加工中经常遇到的问题，曲轴的大头和小头测量值时好时坏，小头测量值偏小的主要原因，小头侧的托架电机外壳与机床外壳只有约5 mm的间隙，测量时如果有铁屑卡在间隙里就会阻碍小头侧整个测量摆架的运动，进而影响称量结果。

（3）维修过程中改变状态，气管、电线与摆架发生干扰。机床使用的压缩空气气管、电缆线与测量摆架如发生干涉，测量值也会收到一定的影响。

（4）运行过程中转子不均匀磨损，摆架上的护罩如果没有紧固，在测量过程中会参摆，影响测量。

2.2 工装夹具

在换型时，轴向限位块，支撑瓦的状态也会影响测量：

（1）轴向限位的位置调整。在工件旋转的过程中，起到实际轴向窜动限位作用的是两个轴承，而铜瓦的作用是在去重钻削时防止曲轴在切削时由于切削力在摆动的称量摆架上产生位移，而影响钻削深度。在铜瓦的安装时，应避免与工件端面产生摩擦，与轴颈有0.3～0.5 mm的间隙。轴向限位轴承也应与端面有0.3～0.5 mm间隙且要避开圆角防止工件旋转时有“爬坡”现象。定时检查轴承是否动作灵活无卡阻。

（2）支撑瓦。合金瓦应该紧固在工装上，并定期研磨，每次研磨要研磨至轴颈无污物为最好。陶瓷支撑瓦由于加工工艺应该浮动于工装上，使其充分接触轴颈。换装陶瓷瓦时检查瓦是否有活动间隙，瓦面是否全部接触轴颈，避免陶瓷瓦磨损不均匀。

2.3 辅助材料

（1）润滑。支撑瓦与工件之间的润滑依靠机床自带的油雾润滑，没有润滑或者润滑不均匀会导致瓦块磨损，也会导致称量不准确，是极其重要的。润滑系统在使用调节过程中应保证前后支撑架的出气量大小基本相同，检测方式为用白纸放在出油孔的地方能在白纸上形成