机车增压器主轴螺母螺纹垂直度检测装置设计方案与加工注意事项VPN

内燃机车增压器是机车的核心部件，增压器在工作时，其转子的转速在30 000～40 000r/min，而增压器核心部件是其转子部分，主要由主轴、轮盘叶片、轴承套、叶轮和主轴螺母（见图1）等部分组成，因高温、高转速的工况，对其转子部件的加工精度要求也非常高，其中主轴螺母是主轴和叶轮锁紧定位的部件，紧固时其端面会受到很大压力，如果端面相对于螺纹垂直度不好，就意味着紧固时主轴螺母端面和被联接的叶轮面接触不均匀，容易在主轴螺纹头部形成附加弯矩，这对于主轴疲劳强度有很大影响，甚至会导致主轴螺纹“掉头”的质量事故发生，在增压器转子高速旋转中也会直接影响转子的动平衡稳定性。因此，主轴螺母的设计图样对于其端面相对于螺纹的垂直度严格要求，因主轴螺母的螺纹形状复杂特殊，螺纹又在主轴螺母的盲孔中，螺纹的检测比较难，国外有专业的螺纹测量技术公司推出不少专业的螺纹测量仪，但能检测盲孔内螺纹的装置却非常少，并且这些测量仪造价不菲，购置成本很高。

有一些通用的测量设备如三坐标测量仪、光学测量仪也有相关的螺纹测量功能，但都不够专业且精度也不高。例如：三坐标测量仪按理论螺距沿螺旋槽取点建立轴线，但测球探不进沟槽内部，测量精度不高，检测过程比较麻烦。光学测量机一般用于两头带中心孔的轴类零件的检测，对主轴螺母的内螺纹无法形成投影，也就无法检测。

1.检测装置设计方案及具体实施

机车增压器主轴螺母盲孔螺纹垂直度检测装置如图2所示，这种新型检测装置具有结构简单、成本低、操作简单、检测效率高及检测精度高的特点，解决了机车增压器主轴螺母盲孔螺纹垂直度无法检测的问题。

1.防松螺栓2.压簧3.测表支架4.杠杆千分表5.顶珠6.旋转轴7.基套8.基座9.锁紧螺母10.支撑柱11.底板12.主轴螺母

该装置使用方法是将主轴螺母拧紧到旋转轴上端螺纹，利用顶珠顶到主轴螺母盲孔底面中心位置，保证主轴螺母的螺纹与检测装置旋转轴螺纹保持自由锁紧状态，调整测表支架保证杠杆千分表的测针与主轴螺母的被测端面接触，并使测针压紧0.1～0.2mm，然后旋转锁紧螺母带动旋转轴转动，其中压簧保证了基套与旋转轴的轴肩保持紧密接触、轴向无窜动，此时旋转360°，杠杆千分表所显示的变化量就可以测量出主轴螺母端面跳动，由于主轴螺母端面是环带，跳动近似等于垂直度，经计算验证误差小于0.005mm，可以直接作为主轴螺母的螺纹轴线与端面的垂直度使用。

2.检测装置部件加工注意事项

检测装置部件加工注意事项如下：

（1）基套的上端面与内孔保证垂直度0.005mm以内，表面粗糙度值Ra＜0.8μm。

（2）旋转轴的轴肩和外圆部位保证垂直度0.005mm以内，表面粗糙度值Ra＜0.8μm，旋转轴应采用双顶尖磨削加工，并保留上端中心孔完好。

（3）顶珠选用8mm精度G10以上的钢珠，检测时顶珠放于旋转轴上端中心孔内，保证顶珠高于旋转轴上端面。

（4）基套与旋转轴采用间隙配合，配合间隙保证在0.01～0.02mm。

3.结语

机车增压器主轴盲孔螺母螺纹垂直度检测装置具有结构简单、成本低、操作简单、检测效率高及检测精度高的优点，利用顶珠顶到主轴螺母盲孔底面中心位置，保证主轴螺母的螺纹与检测装置旋转轴螺纹保持自由锁紧状态，旋转一周用千分表测量。该装置解决了机车增压器主轴螺母盲孔螺纹垂直度无法检测的问题，有效降低了机车增压器的故障率。

参考文献：

[1]闻邦椿．机械设计手册[M]．5版．北京：机械工业出版社，2010.

作者：初永春、刁立全、于运宝、于杰，单位：中车大连机车研究所有限公司

来源：《金属加工（冷加工）》杂志

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