郭海生　覃華

摘 要：曲軸原本就是發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要的高速旋轉(zhuǎn)部件，其平衡的精度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、運(yùn)行平穩(wěn)性及壽命都有很大的影響。還有曲軸毛坯主要是通過鑄造得來的，造成曲軸加工存在很多不確定的因素?；谏鲜銮闆r，我們根據(jù)曲軸動(dòng)平衡原理，通過對(duì)曲軸在平衡機(jī)上測量不平衡量分布的角度和大小進(jìn)行分析，調(diào)整中心孔位置

達(dá)到降低動(dòng)不平衡量，提高生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：動(dòng)平衡；中心孔 ；初始不平衡量 ；質(zhì)量中心孔

1 動(dòng)平衡定義

曲軸有一根質(zhì)量軸線（慣性軸線）和一根幾何軸線，當(dāng)曲軸的質(zhì)量軸線與其幾何軸線發(fā)生偏移時(shí)即產(chǎn)生了不平衡。幾何軸線是由支撐旋轉(zhuǎn)體的兩個(gè)軸頸的幾何中心點(diǎn)所決定的軸線。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體完全對(duì)稱時(shí)，質(zhì)心將位于其軸線的中點(diǎn)，與幾何中心重合，如果旋轉(zhuǎn)體不受軸承限制，將圍繞其幾何軸線旋轉(zhuǎn)；在旋轉(zhuǎn)體的中心部位上放置重塊 w，質(zhì)心將發(fā)生改變，質(zhì)量軸線將與幾何軸線平行，但徑向偏移一個(gè)距離，如果旋轉(zhuǎn)體不受軸承約束，將繞質(zhì)量軸線旋轉(zhuǎn)；如果重塊 w置于旋轉(zhuǎn)體的一端，質(zhì)心在徑向和軸向均會(huì)發(fā)生偏移，偏移量與重塊 w的質(zhì)量成比例關(guān)系。在自由狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)體將繞質(zhì)量軸線旋轉(zhuǎn)。

對(duì)于一個(gè)給定物體的不平衡量，可以用一個(gè)給定半徑的確定質(zhì)量來表示。如圖所示，設(shè)物體的附加重物 W的質(zhì)量為 G，它與質(zhì)量軸線的距離為 R，則不平衡量為：M=GR

2 軸向尺寸對(duì)不平衡的影響

銑兩端面工序加工的法蘭端面中心孔是后工序的軸向定位基準(zhǔn)，其對(duì)后工序軸向加工余量均有極大的影響。加工主軸頸和連桿頸軸向偏離，工件的重心會(huì)隨著曲拐分布不同位置，導(dǎo)致動(dòng)平衡不穩(wěn)定。

3 曲軸動(dòng)平衡改善措施

首先對(duì)曲軸進(jìn)行了分模（該曲軸毛坯共有 3個(gè)模號(hào)）上線，分別記錄各個(gè)模號(hào)曲軸的動(dòng)不平衡量，經(jīng)過分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn) 2號(hào)模與 3號(hào)模曲軸的動(dòng)不平衡角度大體相近， 1號(hào)模的動(dòng)不平衡角度與它們相差較大，平均孔數(shù)為 13個(gè)，曲軸的 3個(gè)模號(hào)分別在如下的平衡角度上： 1號(hào)模曲軸法蘭端不平衡角度主要集中在 160°～ 240°之間，芯軸端不平衡角度集中在 160°～ 240°之間， 2號(hào)模曲軸法蘭不平衡角度主要集中在 340°～ 40°之間芯軸端不平衡角度集中在 335°～ 40°之間， 3#模法蘭端不平衡角度主要集中在 330°～ 30°度之間，芯軸端不平衡角度主要集中在 330°～ 30°。從以上分析可以看出 1號(hào)模與 2號(hào)、3號(hào)模的不平衡角度是分離的。

從該曲軸的分析中可以得出 1、2、7、8平衡縱可以去除 180°方向上的不平衡量，而 3、4、5、6平衡縱用來去除 0°方向上的不平衡量。且 2號(hào)、3號(hào)模相對(duì)集中在同一個(gè)區(qū)域?；谝陨显?，因 1、2、7、8平衡縱對(duì)力偶不平衡量處理的效果較大，且 1號(hào)模毛坯的數(shù)量較少，以調(diào)整 2#與 3#模為主。將 2號(hào)與 3號(hào)模曲軸數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得出法蘭端調(diào)整不平衡量 105.7464，98.95，-11.66，

芯軸端調(diào)整不平衡量 115.1914，108.23，13.82（三個(gè)數(shù)據(jù)分別為平衡機(jī)上 X方向和 Y方向上總的不平衡量）。

最終算出總的偏心距ε=（105.7464+115.1914）/10000 ≈ 0.022（cm） =0.22mm。

即曲軸的軸線移動(dòng) 0.22mm。同理，對(duì)曲軸兩端中心孔 X方向與 Y方向的具體移動(dòng)位置進(jìn)行計(jì)算，參照現(xiàn)有的鉆孔方式，最終將機(jī)床鉆孔數(shù)據(jù)調(diào)整如下：法蘭端（ -0.2，0.1），芯軸（ -0.2，0.1），調(diào)整后 2號(hào)模與 3模去除的不平衡量明顯降低，平均孔數(shù)僅為 7.3個(gè)。

4 結(jié)論

由于加工曲軸中心孔位置度與質(zhì)量中心孔相差太大，工件的不平衡量分布不均，導(dǎo)致無法去除不平衡量產(chǎn)生報(bào)廢。通過對(duì)曲軸在平衡機(jī)上的初始不平衡量分析，根據(jù)曲軸動(dòng)平衡數(shù)據(jù)優(yōu)化中心孔的位置，可以減少曲軸加工中的初始動(dòng)平衡量，同時(shí)減少了機(jī)床加工時(shí)間。

作者簡介

郭海生：（1981.08—），男，大專，廣西興安人，現(xiàn)于上汽通用五菱汽車股份有限公司，主要從事生產(chǎn)現(xiàn)場質(zhì)量控制和設(shè)備效率提升的工作。