處理曲軸軸承表面和/或曲軸軸承圓角的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具和方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于處理內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的曲軸軸承表面的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具(100)，該原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具包括主體結(jié)構(gòu)(102)以及用于處理所述軸承表面和/或曲軸軸承圓角的殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)，其中，所述主體結(jié)構(gòu)包括能圍繞曲軸的被支撐的軸頸或曲軸臂附接的支撐部件(106)以及連接到所述支撐部件的附接部件(108)，所述主體結(jié)構(gòu)(102)包括軸承結(jié)構(gòu)(107)，當(dāng)所述支撐部件被附接到所述曲軸(14)且以同軸的方式布置成能圍繞所述曲軸的軸頸(16)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述附接部件(108)能借助于所述軸承結(jié)構(gòu)(107)而被所述支撐部件(106)支撐，且所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)被布置到所述主體結(jié)構(gòu)的所述附接部件(108)，并且所述殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具(100)進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)相對(duì)于所述支撐部件旋轉(zhuǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于處理內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的曲軸軸承表面的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具，該原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具包括主體結(jié)構(gòu)和用于處理軸承表面和/或曲軸軸承圓角的殘余應(yīng)力處理設(shè)備。本專利技術(shù)還涉及根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分的處理內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的曲軸的方法，該方法通過(guò)借助于殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具來(lái)使曲軸接受處理而進(jìn)行。
技術(shù)介紹
在內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲軸在惡劣的環(huán)境中操作，這對(duì)曲軸的結(jié)構(gòu)和材料在其強(qiáng)度方面提出了高標(biāo)準(zhǔn)。曲軸材料的疲勞強(qiáng)度是最重要的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸限制和功率密度限制因素，尤其在大型活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中更是如此。大型活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可被認(rèn)為是能夠在船舶中以原動(dòng)機(jī)操作或在發(fā)電廠中操作的一種發(fā)動(dòng)機(jī)。作為限定大型發(fā)動(dòng)機(jī)的另一種方式可被認(rèn)為是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)缸能夠得到的功率，在這種情況下，能夠產(chǎn)生大于150kW每缸的發(fā)動(dòng)機(jī)被認(rèn)為是大型發(fā)動(dòng)機(jī)。用于曲軸的材料已經(jīng)發(fā)展了二十年，而且疲勞強(qiáng)度已經(jīng)被管理以得到顯著的增加。增加疲勞強(qiáng)度的可行方式是所謂的深滾壓方法。US2005107230A1公開了一種適于實(shí)施深滾壓處理的深滾壓工具以及該方法自身。滾壓工件引起邊緣層變形。在這個(gè)工藝中使用的滾壓力被選擇成使得表面層在滾壓過(guò)程中將具有塑性變形。這本質(zhì)上與三個(gè)優(yōu)點(diǎn)有關(guān)。首先，在部件的邊緣層中產(chǎn)生殘余內(nèi)部應(yīng)力，其也適于抵消否則出現(xiàn)在邊緣層中的張應(yīng)力。其次，利用冷成型在局部得到更大的抵抗力。表面精細(xì)光滑，從而極大地消除了可能導(dǎo)致裂縫的微刻痕。WO2010054648A1公開了用于增加曲軸的彎曲強(qiáng)度的方法，其通過(guò)使軸承銷和鄰近的臂之間的過(guò)渡半徑變硬，深滾壓變硬的過(guò)渡半徑并在深滾壓過(guò)程中向曲軸施加額外的載荷來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如軸承咬死將加熱曲軸軸承表面。在生產(chǎn)階段產(chǎn)生的殘余應(yīng)力可能會(huì)消失并需要進(jìn)行修理。特別是在大型發(fā)動(dòng)機(jī)中，在其中曲軸的重量在數(shù)千公斤量級(jí)，顯然，將這樣的曲軸從發(fā)動(dòng)機(jī)上去除并將其帶到工廠是非常困難的任務(wù)。因此，提供這樣一種改善的工具是需要的并是有利的，借助于這種工具，曲軸軸承的處理可以在原位進(jìn)行，而不需要從發(fā)動(dòng)機(jī)上去除曲軸。因此，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是提供這樣一種工具，其使活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸的軸承在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)接受表面處理成為可能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的基本上通過(guò)原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具實(shí)現(xiàn)，該工具用于處理內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的曲軸軸承表面，其包括主體結(jié)構(gòu)和用于處理軸承表面和/或曲軸軸承圓角的殘余應(yīng)力處理設(shè)備。本專利技術(shù)的特征在于：所述主體結(jié)構(gòu)包括能圍繞曲軸的軸頸附接的支撐部件以及連接到所述支撐部件的附接部件，所述主體結(jié)構(gòu)包括軸承結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述支撐部件被附接到所述曲軸的所述軸頸且以同軸的方式布置成能圍繞所述曲軸的所述軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述附接部件能借助于所述軸承結(jié)構(gòu)而被所述支撐部件支撐，所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備被布置到所述主體結(jié)構(gòu)的所述附接部件，并且所述殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備相對(duì)于所述支撐部件旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本專利技術(shù)的工具實(shí)現(xiàn)了殘余應(yīng)力處理設(shè)備相對(duì)于軸頸的簡(jiǎn)單明了且因此也是精確和快速的定位。應(yīng)當(dāng)注意，即使軸頸整體長(zhǎng)度的處理需要對(duì)軸頸進(jìn)行兩個(gè)單獨(dú)連續(xù)的附接工序，工具的附接和去除也是非常容易的，這樣，通過(guò)使用本專利技術(shù)的工具還可以得到相當(dāng)大的好處。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，所述支撐部件包括徑向布置在該支撐部件內(nèi)的調(diào)節(jié)部件，所述調(diào)節(jié)部件的內(nèi)徑相當(dāng)于該調(diào)節(jié)部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，所述支撐部件包括兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，所述基本圓形的部件的內(nèi)徑相當(dāng)于該基本圓形的部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，所述支撐部件由在附接到所述軸頸上時(shí)不會(huì)對(duì)所述軸頸的表面造成損害的材料制成，例如由鋼或鋁或鋁合金制成。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，所述支撐部件包括：兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，所述基本圓形的部件的內(nèi)徑大于該基本圓形的部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑；以及調(diào)節(jié)部件，該調(diào)節(jié)部件具有兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，所述基本圓形的部件的內(nèi)徑相當(dāng)于該基本圓形的部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑，并且所述基本圓形的部件的外徑相當(dāng)于所述支撐部件的內(nèi)徑。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，所述附接部件包括兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，并且所述原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具進(jìn)一步包括徑向布置在所述支撐部件和所述附接部件之間的所述軸承結(jié)構(gòu)。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置。還有力傳遞系統(tǒng)，該力傳遞系統(tǒng)利于將所述動(dòng)力裝置定位成與所述附接部件相距一定距離。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，所述附接部件的外表面包括齒輪段，并且所述力傳遞系統(tǒng)包括位于所述齒輪段和所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所述動(dòng)力裝置之間的環(huán)形驅(qū)動(dòng)回路。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該殘余應(yīng)力處理設(shè)備是深滾壓設(shè)備或冷滾壓設(shè)備或其他機(jī)械處理設(shè)備或沖程捶擊設(shè)備。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所謂的沖程捶擊處理(其中表面被捶擊)以及冷成型可以得到與深滾壓處理相似的有利效果。本專利技術(shù)的一個(gè)目標(biāo)還通過(guò)一種處理內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的曲軸軸頸的方法實(shí)現(xiàn)，該方法通過(guò)借助于殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具來(lái)使曲軸軸頸軸承表面和/或曲軸軸承圓角接受處理而進(jìn)行，所述殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具包括主體結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力處理設(shè)備，該方法包括：-圍繞所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述曲軸軸頸連接所述主體結(jié)構(gòu)的支撐部件，-將所述主體結(jié)構(gòu)的附接部件以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述支撐部件，-將所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備布置到所述附接部件，使得能使所述曲軸軸頸軸承表面和/或所述曲軸軸承圓角接受處理，-將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接到所述附接部件以使所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備相對(duì)于所述支撐部件和所述曲軸軸頸旋轉(zhuǎn)，以及-同時(shí)操作所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備并且使所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備圍繞所述曲軸軸頸旋轉(zhuǎn)，使得所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備使所述軸承表面和/或所述曲軸軸承圓角接受處理。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該方法進(jìn)一步包括在所述操作的過(guò)程中改變所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備相對(duì)于所述曲軸軸頸的軸向位置的步驟。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該方法進(jìn)一步包括在所述操作的過(guò)程中改變所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備相對(duì)于所述軸頸的中心軸(A)的角度的步驟。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該方法包括：在所述發(fā)動(dòng)機(jī)外布置所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力裝置并將力經(jīng)由力傳遞系統(tǒng)從所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳遞到所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的所述附接部件，并使所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備圍繞所述曲軸軸頸旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該方法包括這樣的步驟，其中，所述主體結(jié)構(gòu)的所述支撐部件圍繞軸頸連接并在所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)位于所述曲軸的臂之間。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該方法包括這樣的處理，該處理是深滾壓處理、冷滾壓處理、其他機(jī)械處理或沖程捶擊處理。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備首先沿第一方向且之后沿第二方向圍繞所述曲軸旋轉(zhuǎn)。例如，該附接部件和殘余應(yīng)力處理設(shè)備可圍繞曲軸在第一方向旋轉(zhuǎn)1-5圈并圍繞曲軸在第二方向旋轉(zhuǎn)1-5圈。因此，旋轉(zhuǎn)方向是可變的。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方式，該處理是深滾壓處理或冷滾壓處理或其他機(jī)械處理或沖程捶擊處理。依靠本專利技術(shù)，可以在不從發(fā)動(dòng)機(jī)移除曲軸的情況下，原位修理曲軸并增加疲勞強(qiáng)度。例如，深滾壓方法在厚達(dá)3-5mm的材料上產(chǎn)生殘余本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于處理內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的曲軸軸承表面的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具(100)，該原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具包括主體結(jié)構(gòu)(102)以及用于處理所述軸承表面和/或曲軸軸承圓角的殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)，其特征在于，所述主體結(jié)構(gòu)包括能圍繞曲軸的軸頸(16)附接的支撐部件(106)以及連接到所述支撐部件的附接部件(108)，所述主體結(jié)構(gòu)(102)包括軸承結(jié)構(gòu)(107)，當(dāng)所述支撐部件被附接到所述曲軸(14)的所述軸頸(16)且以同軸的方式布置成能圍繞所述曲軸的所述軸頸(16)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述附接部件(108)能借助于所述軸承結(jié)構(gòu)(107)而被所述支撐部件(106)支撐，所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)被布置到所述主體結(jié)構(gòu)的所述附接部件(108)，并且所述殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具(100)進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)相對(duì)于所述支撐部件旋轉(zhuǎn)。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2014.04.10 FI 201453451.一種用于處理內(nèi)燃活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的曲軸軸承表面的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具(100)，該原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具包括主體結(jié)構(gòu)(102)以及用于處理所述軸承表面和/或曲軸軸承圓角的殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)，其特征在于，所述主體結(jié)構(gòu)包括能圍繞曲軸的軸頸(16)附接的支撐部件(106)以及連接到所述支撐部件的附接部件(108)，所述主體結(jié)構(gòu)(102)包括軸承結(jié)構(gòu)(107)，當(dāng)所述支撐部件被附接到所述曲軸(14)的所述軸頸(16)且以同軸的方式布置成能圍繞所述曲軸的所述軸頸(16)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述附接部件(108)能借助于所述軸承結(jié)構(gòu)(107)而被所述支撐部件(106)支撐，所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)被布置到所述主體結(jié)構(gòu)的所述附接部件(108)，并且所述殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具(100)進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使所述附接部件和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)相對(duì)于所述支撐部件旋轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具，其特征在于，所述支撐部件(106)包括兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，所述基本圓形的部件的內(nèi)徑相當(dāng)于該基本圓形的部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具(100)，其特征在于，所述支撐部件(106)包括徑向布置在該支撐部件(106)內(nèi)的調(diào)節(jié)部件，所述調(diào)節(jié)部件的內(nèi)徑相當(dāng)于該調(diào)節(jié)部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具，其特征在于，所述支撐部件(106)由在附接到所述軸頸上時(shí)不會(huì)對(duì)所述軸頸的表面造成損害的材料制成，例如由鋼或鋁或鋁合金制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具，其特征在于，所述支撐部件(106)包括：兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，所述基本圓形的部件的內(nèi)徑大于該基本圓形的部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑；以及調(diào)節(jié)部件，該調(diào)節(jié)部件具有兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，所述基本圓形的部件的內(nèi)徑相當(dāng)于該基本圓形的部件將要安裝在其上的所述軸頸的直徑，并且所述基本圓形的部件的外徑相當(dāng)于所述支撐部件(106)的內(nèi)徑。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具，其特征在于，所述附接部件(108)包括兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)段一起形成基本圓形的部件，并且所述原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具進(jìn)一步包括徑向布置在所述支撐部件(106)和所述附接部件(108)之間的所述軸承結(jié)構(gòu)(107)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位殘余應(yīng)力產(chǎn)生工具，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(110)包括動(dòng)力裝置(112)，該動(dòng)力裝置布置成使所述附接部件(108)和所述殘余應(yīng)力處理設(shè)備(104)旋轉(zhuǎn)。8.根...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：T·弗龍德柳斯，K·古斯塔夫松，R·古斯塔夫松，P·哈拉霍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：瓦錫蘭芬蘭有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：芬蘭;FI