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1、1小型柴油机储能飞轮轮缘跳动误差的确定小型柴油机储能飞轮轮缘跳动误差的确定钟玉柱1 侍金芳2（山东卡特重工机械有限公司 山东 临沭 276715)（山东省临沭县实验小学 山东 276700)摘要： 介绍了圆锥配合在小型柴油机零部件装配中的应用，理论上分析了圆锥直径误差和角度误差对柴油机装配飞轮与曲轴的配合的影响，确定了飞轮轮缘由此产生的跳动误差，对控制生产过程中装配飞轮具有指导作用。 关键词：柴油机 飞轮 跳动 误差Determination on fluctuating tolerance of the energy storage flywheels edge of single-cyli
2、nder diesel engineZHONG Yu-zhu Shandong Carter Heavy Industry CO.,LTD.Abstract: Introducing application of the cone fitting on small diesel engine parts assembly，the paper analyzes how the tolerance both on cone diameter and cone angle affects the coordination of diesel engine assembling flywheel an
3、d crankshaft on the part of theory, determines fluctuating tolerance of the energy storage flywheels edge of single-cylinder diesel engine, and guide on controlling the flywheel assembly during the production process.Key word: diesel engine, flywheel, fluctuating, tolerance 0 概况锥度在机器、仪器和工具中应用广泛， 圆锥配
4、合是常用的典型结构。在柴油机的 零部件中，飞轮与曲轴的配合，燃油开关 芯体与壳体的配合等应用了圆锥面配合。 与圆柱形配合相比较，圆锥配合稍微复 杂一些。在圆柱形配合中，影响互换性的 只有直径尺寸一个因素，而由于圆锥表面 的素线与其轴心线成角度，所以在圆锥配 合中影响互换性的不仅有直径因素，还有 角度因素。 圆锥配合是通过相互配合的内、外圆锥 所规定的轴向位置来形成间隙或过盈。燃 油开关内部结构的配属于紧密配合，这类 圆锥配合的结合面接触很紧密，能够完全 消除间隙，为了使相配合的圆锥面接触紧 密，加工中通常将内外圆锥成对配合研磨。1 锥度在柴油机上的应用飞轮与曲轴的配合属于圆锥过盈配合， 这类圆
5、锥配合具有过盈量，可利用圆锥过 盈配合时，接触表面间所产生的摩擦力同 时借助键的固定连接来传递扭矩。过盈量 大小可经根据需要来调整，而且有较高精 度的同轴度，若圆锥角度加工恰当，配合 后能自锁且装拆也较方便。 为了保证其配合精度，内外圆锥的配合 表面在配合长度上产生接触均匀，内外圆 锥配合时圆锥角度大小必须尽可能一致。 如果圆锥角度相差过大，则将影响配合的 紧密性，减少接触面积，且使各个截面间 的间隙或过盈的数值不均匀，内外配合除 了圆锥角度一致外，还要求内外圆锥任意 截面上的直径必须具有一定的配合精度， 才能保证预定的配合性质。2 误差的影响圆锥零件在制造时，它的直径和素线角 都可能产生误差
6、，直径误差并不直接影响2圆锥的配合性质，因为所需要的达盈可以 由调整内外圆锥的轴向位置来得到，但影 响基面距的大小。至于素线角误差，它不 仅影响两圆锥的接触紧密性，而且也使基 面发生变化。 现以 CT185 型小柴油机飞轮内圆锥与 曲轴外圆锥的配合来说明圆锥直径误差及 素线角对基面距的影响和确定飞轮轮缘跳 动的误差值。 2.1 直径误差影响直径误差影响基面距，但不影响飞轮轮 缘跳动误差。 飞轮零件图纸中要求飞轮内孔圆锥大端直径为 50mm（图 1） ，曲轴外圆锥0 10. 0 为 50mm（图 2） ，假设内外圆锥没0 06. 0 有素线角误差，而仅有直径误差。如图所 示，设内圆锥最大，圆锥直
7、径为基本基准 直径，则基面距位置在大端。图 1 飞轮内孔圆锥大端直径图 2 曲轴外圆锥大端直径当内外圆锥相互配合时，基面距变化为 最大时，可能出现以下两种极限情况： 1、内径为 50+0mm，外为 50-0.06mm，即轴向孔小端伸出6 . 0E0.6mm（图 3） ； 2、内径为 50-0.10mm，外为50+0mm，即轴向孔大端伸0 . 1E出 1.0mm（图 4） 。 其配合情况如下（图 3、图 4）：图 3 曲轴向孔小端伸出图 4 曲轴向孔大端伸出其基面距计算公式为：， CDDtgDDEieie222 外圆锥直径误差；eD内圆锥直径误差；iD基面距误差；EC锥度 1/10。 2.2 素
8、线角误差的影响素线角误差不仅影响基面距误差，同时 也影响外圆锥端面跳动 2.2.1 素线角误差对基面距的影响仍以内圆锥直径为基本直径，基面距位 置在大端，假设内外圆锥的最大圆锥直径 无误差，仅存在素线角有误差，出现如下 图所示两种情况：31、当时，如图 5 所示，外圆锥最 22ei小圆锥直径减小，而内圆锥最小圆锥直径 增加，两圆锥在大端接触，由素线角误差 引起的基面距变化很小，可以忽略不计。 但内外圆锥在大端只局部接触，外圆锥将 不可避免在将产生倾斜，引起外圆锥端面 跳动误差增大。外圆锥素线角；内圆锥素线角；ei理论圆锥素线角；基面距误差E图 5 基面距变化不大2、当为正值，为负值时，即 2i
9、 2e时，如（图 6）所示，外圆锥最小 22ei圆锥直径增加，而内圆锥最小圆锥直径减 小，两圆锥在上端接触，使外圆锥急剧上 升，这时素线角误差引起的基面距变化很大，其最大值为(图 7)，当E2；，9027. 22e8624. 227952. 22iLp=40.0 时，mm，6229. 12cos2sin)22sin( 2 eieiLp E外圆锥素线角；内圆锥素线角；ei理论圆锥素线角；基面距误差；ELp理论圆锥结合长度图 6 基面距变化图图 7 内外圆锥角度关系对基面距的影响实际上，由于直径误差和素线角误差是同时存在的，所以当时， 22eiEDDCEie2)(1mm0229. 26229. 1
10、) 1 . 006. 0(1012.2.2 素线角误差对圆锥端面跳动的影响圆锥公差引起外圆锥端面跳动误差的增 大，圆锥公差包括圆锥直径公差、锥角公 差、圆锥形状公差，由于设计时，曲轴和 飞轮都只给定了圆锥直径公差，此时，锥 角公差和圆锥形状公差，包括素线直线度 公差和截面圆度公差都限制在由圆锥直径 公差所形成的圆锥公差空间内，没有提出 锥角公差要求，可用圆锥直径公差加以限 制，如图 8 所示：4图 8 素线角变化的影响这时圆锥角与是在圆锥直径公差所产生 的极限圆锥角内，但必须保证锥面涂色密 合面达 70%以上。 当曲轴与飞轮圆锥相配合时，产生外圆 锥端面跳动误差增大的一种可能情况（以 图 9
11、所示为例） ，在装配时，达到锁紧螺母 预紧力后，会出现如图所示状况，此时处 a 点的变化角度及跳动量数值为： 1）当出现极限状态时，ooo1076. 07952. 29028. 222iemm33. 00019. 0175175tg2）当孔为理想孔时，轴小端为最小时，ooo0672. 07952. 28624. 222i205. 00012. 0175175tg即此时的跳动量为mm；41. 02205. 0 综合跳动量为mm。53. 012. 041. 0图 9 综合因素影响由上述计算得知，柴油机锥面的配合，按图纸设计要求，基面距变化量为 1.6mm，内锥面倾斜引起飞轮轮缘 a 处（如 图 1
12、0）的跳动量为 0.53mm，即最大允许 跳动量不得超过此数值。图 10 飞轮跳动测量位置 a3 结束语飞轮内圆锥轴心线与曲轴外圆轴线不重 合，形成一定夹角，飞轮在转动时，以曲 轴轴线转动，会出现轮缘偏摆严重现象， 这时飞轮的静平衡虽然是合格的，但动平 衡是不符合要求，容易引起飞轮出现异常 造成损坏或使曲轴过早产生疲劳损坏等严 重事故，所以必须确定飞轮轮缘合理的跳 动量，保证加工精度符合要求。参考文献(1) 张信群互换性与测量技术第 2版北京航空航天大学出版社，2010-05-01作者简介钟玉柱：男，1970年生，注册质量工程师，山东卡特重工机械有限公司，27671513791535483E-mail:
