[发明专利]一种大型半组合船用曲轴的装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种大型半组合船用曲轴的装配方法。

背景技术

大型半组合船用曲轴是低速大马力柴油发动机最核心的部件之一，半组合式曲轴由曲拐、轴颈、推力轴、法兰轴几部分组成。曲轴制造流程主要包括真空冶炼、真空浇注、锻造、热处理、粗加工、红套和整轴精加工。这些流程中最关键的环节是如何制造具有良好冶金质量的锻件和如何将曲拐和轴颈等各部分连接在一起。实际过程中，在对各部分零件进行粗加工后，常常采用红套的方法将柴油机曲轴的各部分连接起来。

红套是利用金属的热胀冷缩原理，将曲拐红套孔加热使其胀大到一定的尺寸，快速将轴颈放入曲拐红套孔中，待曲拐红套孔冷却后抱紧轴颈。通过表面接触压力将几部分同质或异质材料永久连接地在一起，是一种既经济又可靠的重要连接方式。许多无法通过整体铸造或锻造方法制造的大型轴类零件，均采用红套方法实现各部分的连接。

目前广泛采用的红套方法：首先将曲拐放平，对曲拐的红套孔部位进行加热，红套孔发生膨胀，然后缓慢插入轴颈，直到轴颈上的挡环与放置在曲臂表面上的垫块相接触为止，最后整体冷却到室温，实现曲拐与轴颈之间的紧密连接，这个过程称为单套。然后，将所有单套在一起的各部分采用相似的红套方法连接起来，直到各部分曲拐和轴颈都被连接在一起，成为整体的曲轴，这个过程称为复套。而曲轴红套长度的控制即是通过垫块来控制的，通过垫块来控制曲轴的长度和轴颈的伸出量，也就是说垫块的计算方法是曲轴红套长度控制的关键。

与曲轴红套长度控制的重要性相反的是，目前关于这方面的定量分析却并不充分，目前通行的作法是根据轴颈红套挡环外长度减去曲壁壁厚，再减去1mm的伸出量即为垫块尺寸，该计算方式脱离了生产实际，忽略了零件的加工误差、加热后的零件尺寸变化等，整根曲轴红套后总长很容易出现超差现象，进而影响曲轴后期精加工的质量。但是目前采用上述计算方式的原因是：红套过程涉及零件加热和冷却过程，以及材料热膨胀变形、弹性变形和塑性变形，是一个耦合了传热、变形、接触等物理过程的综合问题。尤其对于像曲轴这样非轴对称的几何体来说，在加热冷却过程中存在很多不可控因素，并且不同型号的曲轴的曲臂变形量不同，导致曲臂冷却后伸出量大小不一，又兼整根曲轴所有零件的曲臂厚度和轴颈红套挡环外长度有一定的偏差范围，故此只能通过这样简单的计算方式来控制曲轴总长，而主要依靠后期精加工来弥补这种不足。

发明内容

本发明实施例的目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种大型半组合船用曲轴的装配方法。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提出的一种大型半组合船用曲轴的装配方法是通过以下技术方案实现的:

一种大型半组合船用曲轴的装配方法，适用于曲轴上各曲拐和中间主轴颈、自由端轴颈以及输出端轴颈连接时的长度控制，其特征在于包括如下步骤：

A、在所述中间主轴颈、自由端轴颈以及输出端轴颈的外周面上加工绕其周向分布的挡环；

B、测量上述的各轴颈和曲拐的外形尺寸，包括：轴颈挡环外的外圆部分长度D，曲拐内开档尺寸DB，曲拐单臂厚DA，中间主轴颈两挡环外端面间的间距L；

C、基于曲轴的轴间距设计值B和上述步骤所获得的各测量值，计算中间主轴颈插入曲拐红套孔后的伸出量l，通过如下公式计算：l=DB/2+D+L/2-B/2；

D、计算各支撑位置处的垫块的厚度h，根据如下公式计算：

用于所述曲拐与所述自由端轴颈或输出端轴颈之间连接的垫块厚度h=D-DA-l’-y；

用于所述曲拐和所述中间主轴颈之间单套连接的垫块厚度h=D-DA-l-x；

用于所述曲拐和所述中间主轴颈之间复套连接的垫块厚度h=D-DA-l-y；

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

所述l’的取值为1mm；

E、根据上述步骤获得的各垫块厚度h，加工相应厚度的垫块，且每一支撑位置处的垫块的数量为至少三块；

F、加热曲拐使其红套孔内径胀大到红套要求，并将对应的垫块放置在该曲拐端面的支撑位置上，之后吊放轴颈插入曲拐红套孔中直至其挡环压迫所述垫块。

所述x的取值范围为0.2-0.6mm;所述y的取值范围为0.1-0.5mm。

每一支撑位置处的垫块的数量为三块。