一种阀杆滚压设备的制作方法

本实用新型涉及柴油机排气阀杆圆锥阀面滚压设备，尤其涉及一种阀杆滚压设备。

背景技术：

我国是世界造船大国，但尚未成为世界造船强国，其重要原因之一，是船舶大功率低速柴油机用的两项核心零部件曲轴和高温合金排气阀阀杆曾完全依赖进口。2012年，曲轴的制造难关已攻克，但大功率柴油机排气阀阀杆仍依赖进口。船舶用大功率柴油机排气阀阀杆规格大，作为高温高压下的运动部件，其对材料强度与韧性等全面性能要求十分苛刻。排气阀是船用低速柴油机的关键部件，因为换气质量的好坏直接影响着柴油机的动力性、经济性、可靠性及排气污染指标。而排气阀杆则是关键中的关键，排气阀杆是阀门重要部件，用于传动，上接执行机构或者手柄，下面直接带动阀芯移动或转动，以实现阀门开关或者调节作用。实践经验表明，排气阀杆已经成为排气阀失效的主要原因之一。由于长期在高温及易腐蚀的恶劣环境下工作，排气阀杆对耐高温性、耐腐蚀性和抗疲劳性的要求非常高。可以说，它的“健康状况”直接影响着柴油机的寿命。

柴油机排气阀的失效主要表现是阀杆圆锥阀面失效，包括：磨损、腐蚀、裂纹、疲劳等，而通过阀面的强化能有效提高阀面的硬度及耐腐蚀、耐疲劳性能，有效延长产品的使用寿命。阀面强化的工艺方法是在气阀基体锥面堆焊Ni-Cr合金，通过滚压设备在阀面堆焊层表面用滚轮滚压若干道同心圆的凹槽，再用切削加工的方法去除阀面余量，这样经滚压后的阀面产生冷作硬化提高了硬度，达到阀面强化的效果。

用于阀面滚压的滚压轮除了需要施加大载荷压力外，还要根据工艺要求控制滚压深度和各同心圆的位置。另外针对不同规格的排气阀，滚压轮的初始位置还需要调整。因此在排气阀杆圆锥阀面滚压设备上，滚压轮及驱动滚压轮的结构尤为重要。阀杆在滚压装置的结构较大，而阀杆阀面为圆锥形，需要对整个阀面进行滚压，滚压装置转动非常不便。有必要设计一种适用于柴油机排气阀阀杆的滚压装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种阀杆滚压设备，实现对柴油机排气阀杆的滚压，提高阀杆阀面强度。

本实用新型提供的阀杆滚压设备，包括机架、沟槽滚压装置；所述沟槽滚压装置包括平移滑座、滚压轮、滚压轮滑座和滚压油缸；所述滚压轮滑座内安装滑块，滚压轮固定安装在该滑块下端部，滚压油缸带动滑块在滚压轮滑座内上下运动从而带动滚压轮上下移动；所述平移滑座安装在机架的一侧，平移滑座安装处的机架的相应部位为斜面，该斜面斜度与阀杆圆锥面斜度一致；所述平移滑座由平移滑座驱动机构驱动沿机架斜面上下移动；所述滚压轮滑座固定安装在平移滑座的前部；还包括回转工作台，所述回转工作台靠近所述沟槽滚压装置安装，包括小齿轮、大齿轮、轴承和动力卡盘以及安装在机架上的电机；所述小齿轮套在电机的输出轴上，所述小齿轮与大齿轮啮合；所述轴承同轴心安装在大齿轮内，所述大齿轮通过轴承转动安装在机架上，所述动力卡盘安装在所述大齿轮的上表面，所述动力卡盘的主轴从轴承中穿过，所述动力卡盘的卡盘油缸位于轴承的下方，所述动力卡盘用于夹持阀杆的底部。

本实用新型的动力卡盘在卡盘油缸的作用下，动力卡盘的夹住可以自由打开和闭合，利用卡柱夹住阀杆，再通过电机带动大齿轮转动，由大齿轮带动动力卡盘转动，从而带动阀杆转动，实现阀杆在转动过程中对阀面进行滚压。本实用新型通过设置与阀杆圆锥面斜度一致的斜面，安装平移滑座及滚压轮，从而能有效完成对排气阀杆圆锥阀面滚压，提高阀面强度；而且通过平移滑座及滚动轮的移动，可以满足多种规格阀杆加工要求。

由于需滚压的阀面是一个斜面，回转轴承需要承受水平和垂直两个方向的重载，同时满足转盘高速平稳的要求，本实用新型的轴承采用大直径的交叉圆锥滚子轴承，很好的满足了回转精度和承载等要求。

阀杆在转动过程中滚压，阀杆转动的速度需要根据滚压沟槽的直径不同而变化，对精度要求较高，本实用新型采用永磁同步电机，实现动力卡盘的转速的变化。

优选的，所述滑块为柱形滑块，该柱形滑块的截面形状为矩形。滑块在滚压轮滑座内带动滚压轮上下移动时，可以防止滚压轮在滚压时出现扭动现象。

所述滚压轮滑座上部安装滚压油缸安装座，滚压油缸安装于滚压油缸安装座内；所述滚压油缸的活塞杠一端与滑块上端连接，另一端连接有位移传感器。当滚压油缸伸出带动滑块和滚压轮向下移动时，滚压轮与正在旋转的阀杆圆锥面接触并不断向下加压进行滚压，在阀杆圆锥面上形成圆形沟槽，当位移传感器检测到沟槽深度达到要求后，滚压油缸缩回，滚压轮抬起完成该道沟槽的滚压。

所述平移滑座驱动机构包括伺服电机和滚珠丝杠，所述伺服电机、滚珠丝杠安装在机座斜面上。伺服电机带动滚珠丝杠转动，从而带动平移滑座移动。

所述平移滑座的上方安装压紧油缸，压紧油缸的活塞杆上装有压紧块；当滚压轮进行加载滚压时，所述压紧块压紧平移滑座，防止平移滑座被顶起。

本实用新型还包括中心架位置调整机构，该中心架位置调整机构包括立柱、中心架安装座，所述立柱安装在机架上，中心架安装在中心架安装座上，所述中心架用于夹持阀杆的上部，所述立柱上安装液压油缸，液压油缸的活塞杆端部与中心架安装座连接，所述中心架安装座由液压油缸带动上下移动。中心架夹持阀杆上部，防止在滚压过程中阀杆晃动，同时，通过滚压油缸带动中心架上下移动，可以根据阀杆不同长度规格调整中心架高度，实现对多种规格的阀杆的夹持。

所述机座的侧面设置直线导轨，中心架安装座通过直线导轨滑块与直线导轨连接，并在液压油缸的带动下沿直线导轨上下移动。通过滑块的连接，中心架随中心安装座在直线导轨上的移动为滚动摩擦，摩擦力矩小，移动轻便灵活，直线性准确，可以使中心架在高度位置改变时，保持夹持中心不变。

优选地，所述中心架的内侧安装有多个滚轮，当回转工作台带动阀杆转动时，由于滚轮的设置，阀杆上部与中心架之间是滚动摩擦，减少阻力和磨损。

本实用新型利用动力卡盘能够自动夹持阀杆，通过电机带动齿轮、由齿轮带动动力卡盘转动，进而带动阀杆转动，实现了阀杆在转动过程中对阀面的滚压。本实用新型采用交叉圆锥滚子轴承，可以承受轴向和径向的大载荷，很好的满足了回转精度和承载等功能要求，同时满足转盘高速平稳的要求。阀杆滚压时需要由回转机构带动，在阀杆转动的同时进行滚压，转动的速度根据滚压沟槽的直径不同而变化，本实用新型通过使用永磁同步电机作为动力，很好地适应于根据滚压沟槽直径来调整阀杆的转动速度，满足设备要求。通过设置与阀杆圆锥面斜度一致的机架斜面，安装平移滑座及滚压轮，从而能有效完成对排气阀杆圆锥阀面滚压，提高阀面强度；而且通过平移滑座及滚动轮的移动，可以满足多种规格阀杆加工要求。本实用新型能有效解决阀杆圆锥阀面滚压时，阀杆上部杆端晃动的问题；同时又可以根据阀杆不同长度规格进行调整，满足不同尺寸阀杆加工需求。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为滚压阀杆示意图；

图3为回转工作台示意图；

图4为中心架位置调整机构侧视图；

图5为中心架位置调整机构俯视图；

图6为沟槽滚压装置示意图。

图中：1-机架；2-阀杆；3-中心架位置调整机构；4-沟槽滚压装置；201-阀杆底部；301-立柱；302-滚压油缸；303-直线导轨；304-中心架安装座；305-中心架；307-直线导轨滑块；309-阀杆中心；310-滚轮；401-滚压轮；402-柱状滑块；403-滚压轮滑座；404-滚压油缸安装座；405-滚压油缸；406-位移传感器；407-压紧油缸；408-压紧块；409-平移滑座；410-滚珠丝杠；411-伺服电机；501-电机、502-小齿轮；503-大齿轮、504、轴承；505-动力卡盘；506-卡盘油缸。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括机架1、中心架位置调整机构3、沟槽滚压装置4以及回转工作台(图1中未示出)。沟槽滚压装置4安装在机架1的一侧，沟槽滚压装置与机架的安装处的机架为一斜面，中心架位置调整机构3安装在机架1上，用于夹持阀杆2的上部，回转工作台设置在阀杆的下方，用于夹持阀杆的底部。结合图2，当回转工作台夹持阀杆底部201带动阀杆转动，沟槽滚压装置4的滚轮在阀杆上滚压出沟槽。

如图3所示，本实用新型的回转工作台，电机501安装在机架1上，电机501的输出轴上套装有小齿轮502，在小齿轮502的右侧设置有大齿轮503，小齿轮502与大齿轮503相互啮合，大齿轮的中部安装有轴承504，大齿轮503转动时带动轴承504转动，大齿轮503与轴承504同轴心安装，轴承安装在机架上，大齿轮通过轴承转动安装在机架上。动力卡盘505安装在大齿轮503的上表面，动力卡盘的主轴从轴承中穿过，由大齿轮带动动力卡盘505转动，动力卡盘的卡盘油缸506位于轴承504的下方，由卡盘油缸506带动动力卡盘505的卡爪打开和闭合。阀杆在转动过程中滚压，阀杆转动的速度需要根据滚压沟槽的直径不同而变化，对精度要求较高，本实用新型电机501采用永磁同步电机，实现动力卡盘505的转速的变化。回转工作台直径需700mm以上，回转的转速和阀杆密封面在X、Y、Z三个方向的位置精度要求都比较高，滚压压力最大达15吨，且需滚压的阀面是一个斜面，回转轴承需要承受水平和垂直两个方向的重载，同时满足转盘高速平稳的要求，在结构设计上，本实用新型对支撑回转台的机架采用厚钢板焊接形式，并进行多次消除应力，再进行精加工，确保各安装基准面稳定、准确、可靠，本实用新型的轴承504选用大直径的交叉圆锥滚子轴承，很好的满足了回转精度和承载等要求。

如图4、5所示，中心架位置调整机构，包括立柱301、液压油缸302、直线导轨303、中心架安装座304、用于阀杆杆端定位的中心架305。立柱301固定在机架1上，直线导轨303安装在立柱301侧面，中心架安装座304的侧面通过直线导轨滑块307与直线导轨303连接，中心架安装座304上表面作为安装面安装有中心架305，利用中心架5前端夹持部位夹紧阀杆2，中心架305的内侧设置有三个滚轮310。液压油缸302的缸体安装在立柱301，液压油缸302的活塞杆端部与中心架安装座304连接，在液压油缸302的驱动下中心架安装座304及中心架305可以延直线导轨303上下移动，同时可以控制中心架安装座及中心架在所需高度停留，从而满足不同长度规格阀杆圆锥阀面的夹持需求。

如图6所示，沟槽滚压装置包括平移滑座409，平移滑座409整体安装在机架1的一侧，在平移滑座409的安装处所在的机架部位具有斜面。平移滑座409的前部安装滚压轮滑座403；柱状滑402在滚压轮滑座403内可以上下滑动，滚压轮401安装在柱状滑块402下端用于沟槽滚压；滚压油缸安装座404安装在滚压轮滑座403上部，滚压油缸405的活塞杠一端与柱状滑块402上端连接，另一端与位移传感器406连接。压紧油缸407安装在平移滑座的上方，压紧油缸的活塞杆上装有压紧块408。平移滑座的移动由滚珠丝杠410和伺服电机411驱动。

结合图1-6，本实用新型工作时，利用回转工作台的动力卡盘夹持住阀杆底部，再调整中心架位置调整机构的高度，即利用液压油缸302驱动中心架安装座304及中心架305到达指定位置，利用中心架305夹持阀杆上部。启动电机501，电机501带动小齿轮502转动，小齿轮502带动与之啮合的大齿轮503转动，进而带动动力卡盘505转动，由动力卡盘505带动阀杆转动。伺服电机411带动滚珠丝杠410转动，从而驱动平移滑座409在机架斜面上上下移动，使安装在平移滑座409前部的滚压轮401到阀杆圆锥面上需要滚压沟槽的位置；压紧油缸407伸出，压紧块408压紧平移滑座409，防止滚压时平移滑座409被顶起。滚压油缸405伸出，带动柱状滑块402和滚压轮402向下移动，滚压轮401与正在旋转的阀杆的圆锥面接触并不断向下加压进行滚压，在阀杆圆锥面上形成圆形沟槽。当位移传感器406检测到沟槽深度达到要求后，滚压油缸405缩回，滚压轮401抬起，完成该道沟槽的滚压。之后通过滚压油缸405带动滑块和滚压轮移动，根据所需沟槽深度调整滚压轮位置；平移滑座409移动，带动滚压轮在与平移滑座同一斜面上移动，使滚压轮与阀杆圆锥面接触，完成后再次滚压，从而可以在圆锥面上滚压出若干道同心圆的沟槽，沟槽的深度可以根据要求进行控制。