船用柴油机曲轴单拐弯曲疲劳试验的夹具及装配方法与流程

1.本发明涉及发动机曲轴单拐试验技术领域，具体地，涉及一种船用柴油机曲轴单拐弯曲疲劳试验的夹具及装配方法。


背景技术：

2.曲轴单拐弯曲疲劳试验是验证曲轴结构实际具备的疲劳强度的常用评价方法，常采用的方法为简谐振动的方法，将曲轴单拐弯曲疲劳试验件通过夹具固定在疲劳试验台上，使试验件与试验台组成一个整体，通过亚共振的放大作用考验曲轴圆角的疲劳性能。其中曲轴试验件能否通过夹具与试验台形成一个刚性体，为试验能否顺利开展的关键。
3.通过检索未有发现船用柴油机曲轴疲劳试验夹具的相关专利介绍，现有专利一般集中在车用曲轴疲劳试验夹具领域，曲轴直径较小，所需夹持力较小，不适用于直径较大的船用柴油机曲轴。较大直径的曲轴疲劳试验夹具常采用哈弗夹紧块及螺栓紧固的方式，随着被试曲轴轴颈的增大，曲轴单拐刚性增加，试验台通过夹具使曲轴达到弯曲变形的力越来越大，常常出现夹不紧(试验开始一段时间后，发现控制曲线异常，导致试验无法正常开展)或是夹紧了但存在夹具与试验件轴颈存在磨损，夹紧块与轴颈间产生了相对滑移，因曲轴单拐试验加载频次高，相对滑移产生的发热来不及散发，导致局部高温，材料发生相变，最终致使材料强度不能满足使用要求而开裂。
4.专利文献cn204177671u公开了一种发动机曲轴疲劳试验夹具。本实用新型提供一种发动机曲轴疲劳试验夹具，包括支座与主夹具，主夹具通过螺栓固定在支座上，还包括加载夹块、曲拐样件、第一弹簧钢板、连接钢板、弹簧钢板连接支座、力传感器、振动头，所述加载夹块、第一弹簧钢板、连接钢板、第二弹簧钢板、弹簧钢板连接支座、力传感器、振动头两两硬连接且都在同一条直线上，所述曲拐样件与所述加载夹块相连，所述主轴颈盖和所述连杆盖固定在所述主夹具上，但该设计针对船用柴油机较大的曲轴疲劳试验仍不能满足有效夹紧的要求。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种船用柴油机曲轴单拐弯曲疲劳试验的夹具及装配方法。
6.根据本发明提供的一种船用柴油机曲轴单拐弯曲疲劳试验的夹具，包括两个夹紧单元，分别用于曲轴单拐两侧轴颈的夹紧；
7.所述夹紧单元包括夹紧盖、夹持体、垫片以及下摆体，所述夹持体套装在所述轴颈上且所述垫片设置在所述夹持体和轴颈之间；
8.所述夹紧盖通过连接件与所述下摆体紧固连接并将设置在所述夹紧盖和下摆体之间的夹持体紧固锁紧。
9.优选地，还包括定位环，所述夹持体沿周向的外部设置有环形定位凹槽，所述夹紧盖、下摆体的内侧面分别设置有与第一环形定位凹槽相对应的第一定位槽、第二定位槽，所
述环形定位凹槽与第一定位槽、第二定位槽共同形成环形容纳空间，所述定位环匹配安装在所述环形容纳空间中。
10.优选地，所述连接件包括双头螺柱以及螺母；
11.所述夹紧盖的两侧分别对称设置有多个通孔，所述下摆体的两侧分别设置有与多个通孔相对应的内螺纹孔，所述双头螺柱的一端安装在所述内螺纹孔中，所述双头螺柱的另一端穿过所述通孔并与所述螺母连接。
12.优选地，一个所述夹紧单元中包括个双头螺柱及个螺母。
13.优选地，所述夹持体采用包括上夹持体以及下夹持体的哈弗结构。
14.优选地，所述夹持体的内表面设置有多个沿轴向间隔布置的凹槽，每相邻的两个凹槽之间形成夹紧块，所述夹紧块的周向边沿采用倒角设计。
15.优选地，所述夹紧块上间隔布置有多个垂直于所述凹槽的凹痕。
16.优选地，所述垫片采用柔性垫片，所述垫片的厚度为2
㎜
。
17.根据本发明提供的一种船用柴油机曲轴单拐弯曲疲劳试验夹具的装配方法，包括如下步骤：
18.s1：将双头螺柱的一端安装在下摆体上，将定位环的下定位段安装在下摆体的第二定位槽中，将夹紧块的下半部分安装到下摆体上，通过定位环，确定轴向位置；
19.s2：将垫片的下半部分放置在夹紧块下半部分内侧面，并在垫片上涂机油，将曲轴单拐通过吊具吊装使两侧的轴颈对正安装到所述夹紧块下半部分内；
20.s3：将垫片的上半部分涂机油后放置在轴颈上，将夹紧块上半部分通过吊具吊装到轴颈位置压紧；
21.s4：将将定位环的上定位段放置在夹紧块的环形定位凹槽内，将夹紧盖吊装到与夹持体配合位置，并通过定位环确定轴向位置，将螺母拧入所述到螺柱上；
22.s5：将水平仪放置在单拐曲轴平衡重安装面处，将单拐曲轴调整至水平状态，并通过专用液压拉伸工具锁紧螺母。
23.优选地，在双头螺柱的一端安装在下摆体之前将螺纹段涂mos2；
24.在装配过程中，保证垫片覆盖轴颈的周向的外表面。
25.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
26.1、本发明通过夹持盖、夹持体以及下摆体的整体配合，提供了一种针对大直径单拐曲轴夹持的夹具，有效解决了包括船用柴油机在内的多种设备曲轴疲劳试验过程中曲轴夹持不紧或夹持过紧造成轴颈损坏的技术问题，结构简单，安装和拆卸方便，实用性强。
27.2、本发明对夹持体内部开槽设计，并采用小方块设计，在保证夹紧力的条件下，去除夹具处滑移较大区域，降低发生夹持体与轴颈发生滑移开裂风险，同时降低夹具刚度，增加夹具自适应性能，保证了夹紧所需的接触面积，保证夹紧力，同时采用棱边倒圆的方式降低锐边效应，防止轴颈磨损。
28.3、本发明通过在单拐轴颈及夹持体之间添加橡胶软性垫片的方式，保证夹紧块与曲轴轴颈之间存在保护层，夹紧块与曲轴轴颈不硬性接触，避免微动滑移产生的同时保证夹紧力在夹持盖及轴颈间传递。
29.4、本发明通过夹持盖上螺柱夹紧要求，保证足够大的紧固压力，使夹紧块抱紧单拐曲轴轴颈，使曲轴单拐与摆体形成一个整体，保证试验顺利进行。
30.5、本发明针对螺栓的布置特点制定螺栓拧紧工艺，并通过验证确定优选拧紧方法，保证夹紧力分布均匀。
附图说明
31.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
32.图1为本发明的爆炸结构示意图；
33.图2为本发明夹紧后的结构示意图；
34.图3为定位环的结构示意图；
35.图4为夹持体的结构示意图；
36.图5为本发明实施例2中的结构俯视示意图。
37.图中示出：
[0038]1‑‑
双头螺柱
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螺母
[0039]2‑‑
夹持盖
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上夹持体
[0040]3‑‑
定位环
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10
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下夹持体
[0041]4‑‑
夹持体
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11
‑‑
环形定位凹槽
[0042]5‑‑
垫片
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12
‑‑
凹痕
[0043]
6—轴颈
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13
‑‑
上定位段
[0044]7‑‑
下摆体
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14
‑‑
下定位段
具体实施方式
[0045]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0046]
实施例1：
[0047]
本发明提供了一种船用柴油机曲轴单拐弯曲疲劳试验的夹具，如图1、图2所示，包括两个夹紧单元，分别用于曲轴单拐两侧轴颈6的夹紧，所述夹紧单元包括夹紧盖2、夹持体4、垫片5以及下摆体7，所述夹持体4套装在所述轴颈6上且所述垫片5设置在所述夹持体4和轴颈6之间，所述夹紧盖2通过连接件与所述下摆体7紧固连接并将设置在所述夹紧盖2和下摆体7之间的夹持体4紧固锁紧，所述夹紧盖2优选采用半圆形结构，所述垫片5优选采用柔性垫片。
[0048]
进一步地，在一个优选例中，所述连接件包括双头螺柱1以及螺母8，所述夹紧盖2的两侧分别对称设置有多个通孔，所述下摆体7的两侧分别设置有与多个通孔相对应的内螺纹孔，所述双头螺柱1的一端安装在所述内螺纹孔中，所述双头螺柱1的另一端穿过所述通孔并与所述螺母8连接。
[0049]
具体地，本发明中还设置有定位环3，如图1、图3、图4所示，所述夹持体4沿周向的外部设置有环形定位凹槽11，所述夹紧盖2、下摆体7的内侧面分别设置有与第一环形定位凹槽11相对应的第一定位槽、第二定位槽，所述环形定位凹槽11与第一定位槽、第二定位槽
共同形成环形容纳空间，所述定位环3匹配安装在所述环形容纳空间中。
[0050]
具体地，所述夹持体4采用包括上夹持体9以及下夹持体10的哈弗结构，所述夹持体4的内表面设置有多个沿轴向间隔布置的凹槽，每相邻的两个凹槽之间形成夹紧块，所述夹紧块的周向边沿采用倒角设计，所述夹紧块上间隔布置有多个垂直于所述凹槽的凹痕12。
[0051]
本发明还提供了一种船用柴油机曲轴单拐弯曲疲劳试验夹具的装配方法，包括如下步骤：
[0052]
s1：将双头螺柱1的一端安装在下摆体上，在双头螺柱1的一端安装在下摆体7之前将螺纹段涂mos2，二硫化钼是重要的固体润滑剂，特别适用于高温高压下，还具有抗磁性，可用作线性光电导体和显示p型或n型导电性能的半导体，具有整流和换能的作用。将定位环3的下定位段14安装在下摆体7的第二定位槽中，将夹紧块4的下半部分安装到下摆体7上，通过定位环3，确定轴向位置；
[0053]
s2：将垫片5的下半部分放置在夹紧块4下半部分内侧面，并在垫片5上涂机油，将曲轴单拐通过吊具吊装使两侧的轴颈6对正安装到所述夹紧块4下半部分内；
[0054]
s3：将垫片5的上半部分涂机油后放置在轴颈6上，将夹紧块4上半部分通过吊具吊装到轴颈6位置压紧；
[0055]
s4：将将定位环3的上定位段13放置在夹紧块4的环形定位凹槽11内，将夹紧盖2吊装到与夹持体4配合位置，并通过定位环3确定轴向位置，将螺母8拧入所述到螺柱上；
[0056]
s5：将水平仪放置在单拐曲轴平衡重安装面处，将单拐曲轴调整至水平状态，并通过专用液压拉伸工具锁紧螺母8。
[0057]
需要注意的是，在装配过程中，保证垫片5覆盖轴颈6的周向的外表面，使垫片5能够覆盖夹紧块4和轴颈6的接触面。
[0058]
实施例2：
[0059]
本实施例是实施例1的一个优选例。
[0060]
本实施例中，每一个所述夹紧单元中包括16个双头螺柱1及16个螺母8，夹持盖2的两侧分别设置有8个螺栓孔，下摆体7的两侧与夹持盖2上的螺栓孔的对应位置设置有内螺纹孔，分别通过左右共计16个双头螺柱1及螺母8进行锁紧，具体的拧紧操作按照预紧、拧紧的操作过程，结合附图5所示，依次经过预紧、拧紧的操作程序，其中在预紧时首先将两个轴颈6相邻侧上各自的8个双头螺柱1预紧到50mpa后，再对两个轴颈6相背侧上各自的8个双头螺柱1拧紧到100mpa，最后再对两个轴颈6相邻侧上各自的8个双头螺柱1预紧到125mpa，具体按照下表操作：
[0061][0062]
本实施例中，所述垫片5采用橡胶材料，所述垫片5的厚度为2
㎜
，保证垫片在收到夹紧力后能够充分变形，在夹紧盖与曲轴轴颈间形成一层均匀的隔离层。
[0063]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0064]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。