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柴油發(fā)動機(jī)曲軸孔同心度激光測量技術(shù)

2024-05-29 494

以前,我們在測軸系同心度時,基本上都用拉鋼絲的辦法,但鋼絲有三點造成的誤差卻是無法避免的。

①鋼絲有撓度,具體撓度值因鋼絲材質(zhì),鋼絲直徑,鉛垂力等因素而不同。特別在長軸系測量過程中,撓度的誤差更加明顯.

②螺旋測微器的手感.因不同的操作人員手感差別較大,同一個操作人員,他的左右手感有差別,上下手感也有差別.這點是無法避免的.

③另外, 鋼絲必須拉在柴油機(jī)輸出端和美人架外端的絕對中心,這本身就有誤差,而且也很費時間.

 

上世紀(jì)末期,我國逐步引進(jìn)了利用激光技術(shù)來完成軸系的同心度測量.這里簡單介紹一下.

產(chǎn)地:瑞典Damalini公司


1、功能:輪船艉軸空同心度,輪船軸承孔同心度,柴油機(jī)曲軸孔同心度測量,直線度測量,實時測量值,環(huán)境溫度測量,同心度數(shù)據(jù)處理,報表打印

 

2、技術(shù)參數(shù):

測量距離:        40M;

測量最大精度:     0.1絲;

測量最小孔徑:     100mm;

激光調(diào)整最小角度    0.1絲;

探測器尺寸       18*18mm;

激光輸出功率      <1mW;

傾角儀精度        0.1度;

水平儀精度        0.5度;

溫度傳感器       ±1℃;

 

3、優(yōu)點:

①高精度,在40m測量范圍內(nèi),最高可達(dá)到0.1

②操作非常EASY,標(biāo)準(zhǔn)操作流程,輕松得出測量數(shù)據(jù),可以輕松培養(yǎng)一個熟練的操作工。

③激光無須調(diào)到整絕對圓中心,大致在圓中心就可以,我們探測器有18*18mm

④激光本身無撓度問題,所以測量距離遠(yuǎn),可達(dá)40m

⑤激光發(fā)射器D75是世界上唯一位移和角度都能調(diào)整地發(fā)射器,調(diào)整最小可達(dá)0.001mm

⑥孔調(diào)整時候儀器可實時顯示調(diào)整結(jié)果,指導(dǎo)調(diào)整

⑦測量簡單,每個點最多只需測量兩個數(shù)據(jù)就可得出圓心實際位置


4、原理

激光的產(chǎn)生

激光發(fā)射器采用半導(dǎo)體He-Ne激光器,激光波長為635-670nm,處于可見光的邊緣,顏色為紅色,具體光波位置見圖1:

1.jpg


圖2為激光發(fā)射器示意圖。陰極管內(nèi)充滿氦氣和氖氣,通過高電壓激發(fā)出相應(yīng)波長的光波,通過兩端透鏡和反射鏡的反復(fù)作用,只有平行于中心線的光束被發(fā)射出去,形成激光 。

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5、PSD定位技術(shù)

  激光接收器采用先進(jìn)的PSD定位技術(shù),PSD即POSITION SENSITIVE DEVICE的縮寫。CCD技術(shù)就是將激光感應(yīng)平面分為m×n個等份,接收到激光后計算出激光的位置。其分辨率由等分的密度來決定,因此有上限約束。而PSD技術(shù)是在感應(yīng)面的兩端加適當(dāng)電壓,激光打到感應(yīng)面的不同位置則會在兩端產(chǎn)生不同的電流,其分析的是模擬量,理論上講模擬量的精度是無窮高因此大大提高了測量精度。儀器最終的精度不受感應(yīng)面的限制,只決定于A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。

image.png

關(guān)于激光束的中心位置的確定。激光束并不是絕對圓形的,激光的能量分布也不是均勻的。但是這一點并不影響最終的測量結(jié)果,因為探測器測量和讀取的是激光的能量中心。因此在測量時必須保證激光束全部打在探測器內(nèi)。

測量過程

激光發(fā)射器的架設(shè)及調(diào)整

將激光發(fā)射器架設(shè)在尾軸孔外端,發(fā)射器有三條腿固定,腿長(半徑)可實現(xiàn)連續(xù)調(diào)整,腿上帶磁吸盤,可直接吸在尾軸孔端部. E、F旋鈕調(diào)整激光束水平和垂直方向的位移,G、H旋鈕調(diào)整激光束發(fā)射角度.通過調(diào)整,將激光大致調(diào)整到尾軸孔和柴油機(jī)輸出法蘭中心.(這一點和鋼絲是有本質(zhì)區(qū)別的,因激光探測器有18*18MM的讀數(shù)區(qū))

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激光探測器的架設(shè)

根據(jù)孔的大小,安裝相應(yīng)的腿,在孔的每一個測量點先讀一次,然后旋轉(zhuǎn)180度再測量一次.兩次數(shù)據(jù)相加除以2,即可得出該圓中心相對于激光的偏差量.每個孔都依次測量,即可得出所有孔中心相對于激光的偏差量和偏差方向.然后將首尾孔置邏輯0,即可得出其他孔的偏差量及方向.


實例:

下面是軸系長15510MM的某艘軍用艦艇在維修時軸系的實測數(shù)據(jù).

image.png

Num Ref Ver(高低) Hor(左右) 位置

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1 Ref 0.000 0.000 后美人架后端

2 -3.289 -0.509 后美人架前端

3 -3.855 -0.352 前美人架后端

4 -1.219 2.528 前美人架前端

5 -1.175 3.568 艉軸管

6 -1.422 2.541 后支點軸承

7 1.012 -2.514 前支點軸承

8 0.098 0.231 推力軸承后端

9 0.148 -0.009 推力軸承前端

10 Ref 0.000 0.000 柴油機(jī)輸出端

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Max 1.012 3.568

Min -3.855 -2.514

從上面數(shù)據(jù)可以清晰看出,每個位置的高低方向,左右方向的偏差量和偏差方向.從圖形可以看出變化趨勢,同時我們調(diào)整時候可以實時顯示調(diào)整的結(jié)果。

 

 



 


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