申请/专利权人：中船动力有限公司

申请日：2018-10-29

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN109341503B

主分类号：G01B7/00

分类号：G01B7/00;G01M15/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2019.03.12#实质审查的生效;2019.02.15#公开

摘要：本发明公开了一种精确测量柴油机曲轴死点装置的使用方法，装置包括导杆、定位导筒、永磁铁组合、霍尔传感器、传感器支架和信号处理器，定位导筒定位在气缸盖的喷油器安装孔中，导杆中部和定位导筒间隙配合，导杆底部抵靠在活塞顶面上，永磁铁组合固定在导杆的顶端上。霍尔传感器垂直支撑在传感器支架上部，其下端正对着永磁铁的顶端中心。方法包括1安装永磁铁组合、导杆和定位导筒，2检测曲轴上死点位置。采用本发明的装置和方法可将柴油机曲轴死点的测量精度提高到0.1°～0.2°。在柴油机装配过程只需一次检测就能精确测量柴油机曲轴死点装置，效率高、易操作，从而提高了柴油机的装配效率和装配质量。精确测量发动机曲轴死点的方法，用以寻找和测量活塞式的发动机上、下死点。该测量方法所使用到的工具工装包含上死点测量工具含导杆、定位导筒、固定块和永磁铁、霍尔传感器含固定架和信号处理装置。原理相对简单，是将曲轴和活塞的运动信号通过霍尔传感器转换为电信号，继而通过信号处理装置信号放大及相关计算，然后向盘车机控制箱输出停车控制信号，实现了整个流程自动控制。本发明的测量方法具有精度高、效率高、易操作，改变了传统手动盘车和肉眼读表的方式，本方法不受操作者经验水平和测量环境影响，大大提高了产品质量和生产效率。本发明可通过修改上死点测量工具的结构尺寸、写入信号处理装置控制程序的方式达到各种品牌和机型发动机上的应用。

主权项：1.一种精确测量柴油机曲轴死点装置的使用方法，精确测量柴油机曲轴死点装置包括导杆、定位导筒、永磁铁组合、霍尔传感器、传感器支架和信号处理器，定位导筒定位在气缸盖的喷油器安装孔中，导杆中部和定位导筒间隙配合，导杆底部抵靠在活塞顶面上，永磁铁组合固定在导杆的顶端上；霍尔传感器垂直支撑在传感器支架上部，传感器支架由数根杆件曲折连接而成，传感器支架底部的磁力座固定在气缸盖上，且位于定位导筒的一侧旁；霍尔传感器位于永磁铁组合的上方，两者保持一段距离；霍尔传感器下端正对着永磁铁的顶端中心，霍尔传感器输出端与信号处理器输入端通过信号线电连接；所述定位导筒为阶梯轴，所述阶梯轴上部嵌有O形密封圈，定位导筒上部通过O形密封圈定位在喷油器安装孔中；导杆和定位导筒通孔间隙配合，两者的配合间隙为导杆直径的0.001～0.003；所述永磁铁组合包括永磁铁和安装座，所述永磁铁呈柱形或环形或片形，所述安装座上下端设有分别与永磁铁和导杆形状匹配的上沉孔和下沉孔；永磁铁下端与上沉孔、导杆顶端与下沉孔均为过盈配合的固定连接；永磁铁的S极竖直向上朝向霍尔传感器的下端；所述永磁铁的材质为铝镍钴合金，安装座的材质为尼龙；其特征在于：使用方法包括以下步骤：1启动盘车机启动盘车机使曲轴转动，当曲轴转动到下死点后的角度α＝45°～60°时盘车机停机；2安装永磁铁组合、导杆和定位导筒2.1将导杆顶端插进安装座的下端，然后将永磁铁下部嵌入安装座的上端中；2.2拆除固定在气缸盖上的喷油器后露出喷油器安装孔，然后将已装上O形密封圈的定位导筒塞进喷油器安装孔中，并使定位导筒上台阶的底面抵靠在喷油器安装平面上；再将已装上永磁铁组合的导杆下端插进定位导筒中，使导杆底部抵靠在活塞顶面上；2.3将磁力座固定在气缸盖的定位导筒一侧旁的位置，霍尔传感器垂直支撑在固定圈中，固定圈一端固定在数根曲折连接的杆件组成的传感器支架的上部；调整位于永磁铁组合上方的霍尔传感器位置，使其下端正对着永磁铁的顶端中心，且两者保持着一段便于导杆上升的距离；连接好霍尔传感器、信号处理器及盘车电机控制箱通过信号线电连接：3检测曲轴上死点位置确认导杆底部已抵靠在活塞顶面上，启动信号处理器的“盘车启动”按钮，盘车机启动，曲轴转动带动活塞上下移动；在曲轴向着上死点位置转动的过程中，活塞向上移动，此时霍尔传感器下端与永磁铁顶面的相对距离越来越近，二者之间距离的变化速率越来越慢，至曲轴的上死点位置时变化速率为0；同时霍尔传感器检测到的磁感应强度越来越大，即霍尔感应电压UH值越来越大，单位时间内的UH变化量越来越小，通过信号处理器内单片机输入的程序计算得出当相隔0.1s的两个霍尔电压值UH放大值之差小于设定值时，信号处理器自动向盘车电机控制箱输出停车信号，并通过盘车控制箱的蜂鸣器报警提醒操作者盘车机已停车，此时曲轴所处的位置即为上死点位置。

全文数据：精确测量柴油机曲轴死点装置及方法技术领域本发明涉及一种精确测量柴油机曲轴死点位置的装置，特别涉及一种能快速、精确地测量中低速船用柴油机的曲轴上、下死点位置的装置及方法，属于柴油机装配技术领域。背景技术现代船舶主要采用转速1500-3000rpm的中速柴油机和转速1500rpm以下的低速柴油机作为动力装置。如图2所示，设置在柴油机的机架50内曲轴10的曲拐颈101与连杆20下端铰接，连杆20上端与活塞30铰接。柴油机工作时，喷射在气缸40内柴油微滴被火花塞点燃后爆炸做功，推动活塞30带动连杆20平动，再通过连杆20下端带动曲轴10转动，转动的曲轴10驱动船舶推进装置运转或辅机发电。曲轴的上死点和下死点位置十分重要，尤其是曲轴的上死点位置对于安装飞轮、曲轴减振器、调整柴油机喷油升程和测量曲轴甩档差等工序具有十分关键的作用，上死点位置的精确程度直接影响柴油机整机性能和产品质量。现有的测量柴油机曲轴死点位置的方法如下：先拆去气缸盖上的喷油器，然后将专用杆式工具通过喷油器孔插入气缸内，其底部顶在活塞顶面，杆式工具顶部装百分表，然后手动盘动曲轴，目测读表，当百分表读数达到最大值后稍微回调时，停止盘车，曲轴该位置即认为是曲轴上死点。这种测量方法的测量精度受制于操作者的工作经验和水平，主要缺点如下：操作费时费力，装配过程中曲轴的死点位置调整结束后，在柴油机试车阶段需要进一步检查和调整曲轴的死点位置。测量精度较差，曲轴的死点位置只能控制在1°左右。发明内容本发明的目的是提供一种结构简单、使用便捷、效率高的精确测量柴油机曲轴死点装置及方法。本发明通过以下技术方案予以实现：一种精确测量柴油机曲轴死点装置，包括导杆、定位导筒、永磁铁组合、霍尔传感器、传感器支架和信号处理器，定位导筒定位在气缸盖的喷油器安装孔中，导杆中部和定位导筒间隙配合，导杆底部抵靠在活塞顶面上，永磁铁组合固定在导杆的顶端上；霍尔传感器垂直支撑在传感器支架上部，传感器支架由数根杆件曲折连接而成，传感器支架底部的磁力座固定在气缸盖上，且位于定位导筒的一侧旁；霍尔传感器位于永磁铁组合的上方，两者保持一段距离；霍尔传感器下端正对着永磁铁的顶端中心，霍尔传感器输出端与信号处理器输入端通过信号线电连接。本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。进一步的，所述定位导筒为阶梯轴，所述阶梯轴上部嵌有O形密封圈，定位导筒上部通过O形密封圈定位在喷油器安装孔中；导杆和定位导筒通孔间隙配合，两者的配合间隙为导杆直径的0.001～0.003。进一步的，所述永磁铁组合包括永磁铁和安装座，所述永磁铁呈柱形或环形或片形，所述安装座上下端设有分别与永磁铁和导杆形状匹配的上沉孔和下沉孔；永磁铁下端与上沉孔、导杆顶端与下沉孔均为过盈配合的固定连接；永磁铁的S极竖直向上朝向霍尔传感器的下端。进一步的，所述永磁铁的材质为铝镍钴合金，安装座的材质为尼龙。一种使用精确测量柴油机曲轴死点装置的方法，包括以下步骤：1）启动盘车机启动盘车机使曲轴转动，当曲轴转动到下死点后的角度α=45°～60°时盘车机停机；2）安装永磁铁组合、导杆和定位导筒2.1）将导杆顶端插进安装座的下端，然后将永磁铁下部嵌入安装座的上端中；2.2）拆除固定在气缸盖上的喷油器后露出喷油器安装孔，然后将已装上O形密封圈的定位导筒塞进喷油器安装孔中，并使定位导筒上台阶的底面抵靠在喷油器安装平面上；再将已装上永磁铁组合的导杆下端插进定位导筒中，使导杆底部抵靠在活塞顶面上；2.3）将磁力座固定在气缸盖的定位导筒一侧旁的位置，霍尔传感器垂直支撑在固定圈中，固定圈一端固定在数根曲折连接的杆件组成的传感器支架的上部；调整位于永磁铁组合上方的霍尔传感器位置，使其下端正对着永磁铁的顶端中心，且两者保持着一段便于导杆上升的距离；连接好霍尔传感器、信号处理器及盘车电机控制箱通过信号线电连接。3）检测曲轴上死点位置确认导杆底部已抵靠在活塞顶面上，启动信号处理器的“盘车启动”按钮，盘车机启动，曲轴转动带动活塞上下移动；在曲轴向着上死点位置转动的过程中，活塞向上移动，此时霍尔传感器下端与永磁铁顶面的相对距离越来越近，二者之间距离的变化速率越来越慢，至曲轴的上死点位置时变化速率为0；同时霍尔传感器检测到的磁感应强度越来越大，即霍尔感应电压UH值越来越大，单位时间内的UH变化量越来越小，通过信号处理器内单片机的程序计算得出当相隔0.1s的两个霍尔电压值UH放大值之差小于设定值时，信号处理器自动向盘车电机控制箱输出停车信号，并通过盘车控制箱的蜂鸣器报警提醒操作者盘车机已停车，此时曲轴所处的位置即为上死点位置。本发明采用曲轴运转时霍尔传感器和导杆顶部的永磁铁之间的距离变化，使得霍尔感应电压UH值发生相应的变化，在信号处理器计算出相隔0.1s的两个霍尔电压值UH放大值之差小于设定值时来确定曲轴已转动到上死点位置。采用本发明的装置和方法可将柴油机曲轴死点位置的测量精度从现有的1°提高到0.1°～0.2°，精度远远高于现有的测量方法。本发明效率高、易操作，改变了传统手动盘车和肉眼读表的方式，不受操作者经验水平和测量环境影响，在柴油机装配过程只需一次检测就能精确测量柴油机曲轴死点装置，为后续的安装飞轮、曲轴减振器、调整柴油机喷油升程等工序提供了可靠的保证，不需在柴油机试车阶段再进一步检查和调整相关部件，从而提高了柴油机的装配效率和装配质量。精度高、效率高、易操作，且不受操作者经验水平和测量环境影响，大大提高了柴油机质量和生产效率。本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。附图说明图1是本发明的简图；图2是本发明装置的结构图；图3是图2的Ⅰ部放大图；图4是图2的Ⅱ部放大图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2和图4所示，本发明的装置包括导杆1、定位导筒2、永磁铁组合3、霍尔传感器4、传感器支架5和信号处理器6，定位导筒2定位在气缸盖401的喷油器安装孔402中，导杆1中部和定位导筒2间隙配合，导杆1底部抵靠在活塞30顶面上，永磁铁组合3固定在导杆1的顶端上。定位导筒2为三级阶梯轴，所述阶梯轴上部嵌有O形密封圈7，定位导筒1上部通过O形密封圈7定位在喷油器安装孔402中，由于O形密封圈7的外径大于喷油器安装孔402的孔径，利用O形密封圈7受压变形的弹性力作用，可将定位导筒2固定在喷油器安装孔402中。导杆1和定位导筒通孔21间隙配合，两者的配合间隙为导杆1直径的0.001～0.003，使得导杆1的上下移动具有较高的精度。霍尔传感器4通过夹持圈51垂直支撑在由2根曲折连接的杆件52组成的传感器支架5的上部，传感器支架5底部的磁力座53采用磁吸作用固定在气缸盖401上，且位于定位导筒2的一侧旁。本发明的传感器支架5和磁力座53部分借用了杠杆百分表的磁力座和支架，传感器支架5上端增设的夹持圈51通过一侧拧紧的螺钉54能夹持住霍尔传感器4，霍尔传感器4位于永磁铁组合3的上方，其下端正对着永磁铁组合3的顶端中心，且霍尔传感器4下端与永磁铁组合3顶端两者保持一段距离，便于导杆1升降。霍尔传感器5输出端与信号处理器6输入端通过信号线8电连接。如图3所示，永磁铁组合3包括永磁铁31和安装座32，永磁铁31呈柱形或环形或片形，本实施例为圆柱形，其材质为铝镍钴合金，安装座32上下端设有分别与永磁铁31和导杆1形状匹配的上沉孔321和下沉孔322。永磁铁31下端与上沉孔321、导杆1顶端与下沉孔322均为过盈配合的固定连接。安装座32的材质为容易变形的尼龙，便于和永磁铁31及导杆1形成过盈配合。永磁铁31的S极竖直向上朝向霍尔传感器4的下端。本发明的方法包括以下步骤：一种使用精确测量柴油机曲轴死点装置的方法，包括以下步骤：1）启动盘车机启动盘车机使曲轴10转动，当曲轴转动到下死点后的角度α=45°时盘车机停机。2）安装永磁铁组合3、导杆1和定位导筒22.1）将导杆1顶端插进安装座32的下端，然后将永磁铁31下部嵌入安装座32的上端中。2.2）拆除固定在气缸盖401上的喷油器后露出喷油器安装孔402，然后将已装上O形密封圈7的定位导筒2塞进喷油器安装孔402中，并使定位导筒上台阶的底面抵靠在喷油器安装平面上；再将已装上永磁铁组合3的导杆1下端插进定位导筒2中，使导杆1底部抵靠在活塞30顶面上。2.3）将磁力座51固定在气缸盖401的定位导筒2右侧旁的位置，霍尔传感器4垂直支撑在2根曲折连接的杆件组成的传感器支架5的上部的固定圈52中。调整位于永磁铁组合3上方的霍尔传感器4位置，使其下端正对着永磁铁31的顶端中心，且两者保持着一段便于导杆1上升的距离。连接好霍尔传感器4、信号处理器6及盘车电机控制箱9通过信号线8电连接。3）检测曲轴10上死点位置确认导杆1底部已抵靠在活塞30顶面上，启动信号处理器6的“盘车启动”按钮，盘车机启动，曲轴10转动带动活塞30上下移动。在曲轴10向着上死点位置转动的过程中，活塞30向上移动，此时霍尔传感器4下端与永磁铁31顶面的相对距离越来越近，二者之间距离的变化速率越来越慢，至曲轴10的上死点位置时变化速率为0。同时霍尔传感器4检测到的磁感应强度越来越大，即霍尔感应电压UH值越来越大，单位时间内的UH变化量越来越小，通过信号处理器6内单片机程序计算得出当相隔0.1s的两个霍尔电压值UH放大值之差小于设定值时，信号处理器6自动向盘车电机控制箱9输出停车信号，并通过盘车电机控制箱9的蜂鸣器报警提醒操作者盘车机已停车，此时曲轴10所处的位置即为上死点位置。在霍尔传感器控制电流I不变的情况下，通过霍尔传感器的磁感应强度B越大，形成的霍尔电压UH值也就越大，霍尔电压UHru的计算公式如下式所示：UH=RHIBd。（式中：UH为霍尔感应电压，RH为霍尔系数，I为控制电流，B为磁感应强度，d为霍尔元件尺寸。）本发明还可通过修改上死点测量工具的结构尺寸、写入信号处理装置控制程序的方式应用于各种品牌和机型的柴油机。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

权利要求：1.一种精确测量柴油机曲轴死点装置，其特征在于：包括导杆、定位导筒、永磁铁组合、霍尔传感器、传感器支架和信号处理器，定位导筒定位在气缸盖的喷油器安装孔中，导杆中部和定位导筒间隙配合，导杆底部抵靠在活塞顶面上，永磁铁组合固定在导杆的顶端上；霍尔传感器垂直支撑在传感器支架上部，传感器支架由数根杆件曲折连接而成，传感器支架底部的磁力座固定在气缸盖上，且位于定位导筒的一侧旁；霍尔传感器位于永磁铁组合的上方，两者保持一段距离；霍尔传感器下端正对着永磁铁的顶端中心，霍尔传感器输出端与信号处理器输入端通过信号线电连接。2.如权利要求1所述的精确测量柴油机曲轴死点装置，其特征在于：所述定位导筒为阶梯轴，所述阶梯轴上部嵌有O形密封圈，定位导筒上部通过O形密封圈定位在喷油器安装孔中。3.如权利要求1所述的精确测量柴油机曲轴死点装置，其特征在于：导杆和定位导筒通孔间隙配合，两者的配合间隙为导杆直径的0.001～0.003。4.如权利要求1所述的精确测量柴油机曲轴死点装置，其特征在于：所述永磁铁组合包括永磁铁和安装座，所述永磁铁呈柱形或环形或片形，所述安装座上下端设有分别与永磁铁和导杆形状匹配的上沉孔和下沉孔；永磁铁下端与上沉孔、导杆顶端与下沉孔均为过盈配合的固定连接；永磁铁的S极竖直向上朝向霍尔传感器的下端。5.如权利要求1所述的精确测量柴油机曲轴死点装置，其特征在于：所述永磁铁的材质为铝镍钴合金，安装座的材质为尼龙。6.一种使用如权利要求1所述的精确测量柴油机曲轴死点装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：1启动盘车机启动盘车机使曲轴转动，当曲轴转动到下死点后的角度α＝45°～60°时盘车机停机；2安装永磁铁组合、导杆和定位导筒2.1将导杆顶端插进安装座的下端，然后将永磁铁下部嵌入安装座的上端中；2.2拆除固定在气缸盖上的喷油器后露出喷油器安装孔，然后将已装上O形密封圈的定位导筒塞进喷油器安装孔中，并使定位导筒上台阶的底面抵靠在喷油器安装平面上；再将已装上永磁铁组合的导杆下端插进定位导筒中，使导杆底部抵靠在活塞顶面上；2.3将磁力座固定在气缸盖的定位导筒一侧旁的位置，霍尔传感器垂直支撑在固定圈中，固定圈一端固定在数根曲折连接的杆件组成的传感器支架的上部；调整位于永磁铁组合上方的霍尔传感器位置，使其下端正对着永磁铁的顶端中心，且两者保持着一段便于导杆上升的距离；连接好霍尔传感器、信号处理器及盘车电机控制箱通过信号线电连接。3检测曲轴上死点位置确认导杆底部已抵靠在活塞顶面上，启动信号处理器的“盘车启动”按钮，盘车机启动，曲轴转动带动活塞上下移动；在曲轴向着上死点位置转动的过程中，活塞向上移动，此时霍尔传感器下端与永磁铁顶面的相对距离越来越近，二者之间距离的变化速率越来越慢，至曲轴的上死点位置时变化速率为0；同时霍尔传感器检测到的磁感应强度越来越大，即霍尔感应电压UH值越来越大，单位时间内的UH变化量越来越小，通过信号处理器内单片机输入的程序计算得出当相隔0.1s的两个霍尔电压值UH放大值之差小于设定值时，信号处理器自动向盘车电机控制箱输出停车信号，并通过盘车控制箱的蜂鸣器报警提醒操作者盘车机已停车，此时曲轴所处的位置即为上死点位置。

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