用于曲轴甩档的多缸同步无线测量装置及方法与流程

1.本发明涉及柴油发动机的制造工艺，特别涉及一种用于曲轴甩档的多缸同步无线测量装置及方法，属于柴油机制造技术领域。


背景技术：

2.曲轴是柴油发动机中的重要部件，发动机工作时燃料在燃烧室内燃烧，推动活塞做直线运动，进而带动连杆运动，最后推动曲轴旋转。曲轴承受连杆传递的作用力，将其转变为转矩输出并驱动其它构件工作。曲轴一般位于柴油发动机输出扭矩的中线位置，由于受力情况复杂，安装的全过程均要监测其轴线情况，即测量曲轴甩档(也就是，两个曲柄臂在圆周上四个节点的间距)。对于低速柴油机而言，曲轴的长度一般大于8米，重量大于100吨，这一点尤其重要。测量曲轴甩档一般在曲轴落座且贯穿螺栓泵紧和链条张紧之后，连接了测功器以及热态情况下，分别测量曲轴甩档数据并进行记录。
3.目前在低速柴油机的曲轴甩档测量的实际操作中，通常使用机械式百分表，如图1，一次只能测量一个气缸数据；同时由于曲轴体积庞大，至少需要两个工作人员协同作业：机外的工作人员操纵盘车机，控制盘车角度以达到需要测量的读数位置点，机内的工作人员站立读取百分表数值，同时报知机外工作人员进行记录。上述传统的测量方法存在有如下两个问题：一、读数记录耗时较长，效率较低；二、记录过程繁琐，发生误读、误录的可能性较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种用于曲轴甩档的多缸同步无线测量装置及方法，通过无线测量方式代替人工测量读数，避免人工测量产生的读数错误的可能性，进而实现一次同时测量多缸数据，改善曲轴甩档测量作业的条件，达到降低劳动强度、节省人力和工作时间、提升测量的准确度、提高作业效率的效果。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种用于曲轴甩档的多缸同步无线测量装置，所述曲轴与多个气缸连接，其特征在于：所述的无线测量装置包括多个无线距离传感器、无线角度编码器和上位机，该上位机分别与无线角度编码器和多个无线距离传感器进行无线通讯连接，所述无线角度编码器设置于所述曲轴的自由端，用于将所述曲轴的当前角度数值实时传输至所述上位机，所述多个无线距离传感器设置于对应各气缸的曲轴的曲柄臂的一侧，用于测量所在测量点的曲轴甩档数值，并且将所测量的曲轴甩档数值传输至所述上位机，所述上位机根据所述无线角度编码器的曲轴的当前角度数值下达采集命令，触发各气缸的曲柄臂上的无线距离传感器进行测量，并且将该无线距离传感器传输来的曲轴甩档数值进行记录和保存。
7.进一步地，所述的无线距离传感器的内部集成有测距感应部件、无线通讯模块、电池、充电管理电路以及处理器。
8.进一步地，所述的无线距离传感器的测量距离小于3mm，静态测量精度高于
0.01mm。
9.进一步地，所述的无线角度编码器的内部集成有角度编码器、无线通讯模块、电池、充电管理电路以及处理器。
10.进一步地，所述的无线角度编码器的旋转精度高于1度，且带有正反转检测功能。
11.进一步地，所述的无线角度编码器和无线距离传感器均使用wifi通讯，通讯协议为modbus tcp从机。
12.进一步地，所述的上位机能够预先设置所述无线距离传感器的位置编号、触发角度、性能参数和纠偏系数，并且具有在线状态提示、通讯自动重连、当前角度归零和excel文件导出功能。
13.本发明的另一技术方案如下：
14.一种采用上述无线测量装置实现的用于曲轴甩档的多缸同步无线测量方法，其特征在于：通过无线测量方式代替人工读数方式，在所述曲轴的自由端安装所述无线角度编码器，将所述曲轴的当前角度数值实时传输至所述上位机，在各气缸的曲柄臂的测量点上设置多个所述无线距离传感器，所述上位机根据所述曲轴的当前角度数值下达采集命令，触发各无线距离传感器进行测量，并且将该无线距离传感器传输来的曲轴甩档数值进行记录和保存，从而一次性同时完成多缸曲轴甩档数据的无线测量。
15.进一步地，所述的无线测量方法包括如下步骤：
16.1)在各个气缸的曲柄臂的一侧各磁吸安装一个无线距离传感器，并且调节该无线距离传感器的测量距离达到要求的范围；
17.2)在所述曲轴的自由端的轴颈位置磁吸安装所述无线角度编码器；
18.3)根据气缸数量，在所述上位机内设定各无线距离传感器的采集触发角度，每次测量前设置所述无线距离传感器的参数并进行纠偏系数标定修正；
19.4)作业人员在机外进行盘车机操作，所述无线角度编码器将所述曲轴的当前角度数值传输至所述上位机；
20.5)所述上位机根据所述曲轴的当前角度数值下达采集命令，触发所述无线距离传感器进行测量，测量过程中随时注意各无线距离传感器的在线状态；
21.6)所述无线距离传感器测量所在测量点的曲轴甩档数值且传输至所述上位机，该上位机记录和保存该曲轴甩档数值。
22.与现有技术相比，本发明取得了如下有益效果：
23.1)本发明采用无线测量装置代替了人工测量读数，作业人员只需在机外进行盘车机操作，而无需进入机内人工读数，节省了人力，降低了工作强度；
24.2)本发明节省了安装读数记录的工作时间，一次性能够实现多缸数据的同步测量，提升了作业效率；
25.3)本发明采用无线测量装置实现了曲轴甩档数值的自动测量，避免了人工测量可能出现的读数或记录错误，大大提升了测量的准确性；
26.4)本发明满足了多种工况时曲轴甩档测量作业的要求，促进了柴油机制造过程的智能化。
附图说明
27.图1是现有曲轴甩档测量方式的示意图。
28.图2是本发明的示意图。
29.图中，01—曲柄臂，02—机械式百分表，1—上位机，2—无线距离传感器，3—无线角度编码器。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明，但不能因此而限制本发明要求保护的范围。
31.本发明用于柴油机曲轴多缸甩档的测量。由于低速柴油机的曲轴甩档测量环境中，无强磁场、无腐蚀性液体以及没有强烈振源，曲轴变形属于小范围内的弹性形变，因而本发明采用无线测量装置进行多缸同步测量方式。
32.请参阅图2，所述用于曲轴甩档的多缸同步无线测量装置包括多个无线距离传感器2、无线角度编码器3和上位机1。所述上位机1分别与所述无线角度编码器3和多个无线距离传感器2进行无线通讯连接；该上位机1根据设置于所述曲轴的自由端上的无线角度编码器3传输来的曲轴的当前角度数值下达采集命令，触发各气缸的曲柄臂01上的无线距离传感器2进行测量，并且将该无线距离传感器2传输来的曲轴甩档数值进行记录和保存。
33.所述无线角度编码器3设置于所述曲轴的自由端上，用于将所述曲轴的当前角度数值实时传输至所述上位机1；所述多个无线距离传感器2设置于对应各气缸的曲轴的曲柄臂01的一侧，用于测量所在测量点的曲轴甩档数值，并且将所测量的曲轴甩档数值传输至所述上位机1。
34.所述无线距离传感器2体积尽可能小，内部集成测距感应部件、无线通讯模块，电池、充电管理电路及处理器于一体；测量距离小于3mm，静态测量精度高于0.01mm。
35.所述的无线角度编码器3有体积小的特点，同时内部集成有角度编码器、无线通讯模块、电池、充电管理电路以及处理器；旋转精度高于1度，带有正反转检测功能。
36.由于需要无线数据传输，所述无线距离传感器2和无线角度编码器3的无线传输模块均使用wifi通讯，通讯协议为modbus tcp从机或私有tcp协议。同时两者内部的电池能够确保持续工作1h以上，电池可由外部dc12v电源适配器充电；所述无线距离传感器2和无线角度编码器3都具备必要的开关及指示灯，同时均有强磁吸头，以便于安装固定，其中，无线角度编码器3结构封装时，需要将编码器旋转部分增加强磁吸头。
37.所述上位机1为控制端，根据不同的机型及缸数，编制不同的程序实现各种角度需求的数据采集与记录。软件运行windows 10，64bit系统，并且界面简单直观；软件具备传感器管理功能，可设置每个传感器的参数，通过纠偏系数标定修正；软件带有每个传感器在线掉线状态提示、自动重连自恢复以及excel文件导出等功能，同时软件设置临时性配置工具，运行及采集数据不超过1h，每次关闭时导出计算文件。所述上位机1具备传感器绑定功能，并可以设置无线距离传感器2位置编号；软件启动需要设置工作模式，可选择6-12组安装方式，根据选择的工作模式计算确定每个无线距离传感器2的触发角度。用户通过通讯接口设置无线角度编码器3当前角度归零，其他角度校准纠正接口。
38.采用所述无线测量装置进行曲轴甩档的多缸同步无线测量时，各个气缸均安装一
个无线距离传感器2，如图2，将强磁吸头一端平稳安装在曲柄臂01的一侧，测量位置与原机械式百分表位置相同，调节测量距离达到要求的范围内；安装无线角度编码器3时，强磁吸头安装在自由端的轴颈位置；根据机型缸数，通过上位机1设置各缸数据何时采集，设定每个无线距离传感器2的触发角度；每次测量前设置每个无线距离传感器2的参数，进行纠偏系数标定修正；测量过程中，注意每个无线距离传感器2的在线、掉线状态提示。
39.综上所述，本发明实现了曲轴甩档数据的无线测量，提高了工作效率，节省了人力，降低了工作强度，同时在类似结构上具有通用性。