[发明专利]一种曲轴滚压装置

说明书

技术领域

本发明涉及曲轴滚压技术领域，具体的是一种曲轴滚压装置。

背景技术

曲轴是发动机中的核心零件之一，其综合机械性能直接决定发动机的使用寿命。曲轴的失效形式一般有轴颈磨损和疲劳断裂两种类型。对于疲劳断裂，一般采用轴颈圆角滚压强化工艺来提高其疲劳强度，以达到曲轴延长使用寿命的要求。应用于圆角滚压工艺的滚压头，一般分为上滚压头和下滚压头，上滚压头负责对曲轴圆角进行滚压加工，具体为两个滚轮对曲轴轴颈圆角实施滚压加工，滚轮与轴颈成一定角度；下滚压头承担对上滚压头产生的滚压力平衡支撑作用，具体为两个滚柱支撑曲轴轴颈。

在具体实施过程中由于滚轮与轴颈角度目前尚无一定标准参考，不同产品规定的滚压角度不同，一般在45-60°之间。在哪一个角度值滚压的效果如何也无理论依据，滚压后的曲轴疲劳强度也很难达到理想的效果，而且生产效率低下。究其原因，有三个方面影响因素，一是在某一角度下以一定压力滚压产生的塑性变形区域较小，形成的压应力有限，很难完全或大部分抵消曲轴在发动机中运转时产生的拉应力；二是滚压角度固定，圆角滚压时滚轮与轴颈圆角接触面小，滚压后圆角光亮带窄，不成形；三是下压头仅起支撑作用，对滚压效果无贡献。以上三方面原因造成曲轴圆角滚压后疲劳强度提高仅为40%-60%左右，无法达到理想的抗疲劳强度效果，而且滚压效率低下。这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种曲轴滚压装置，其能够增大曲轴滚压后的疲劳强度，提高滚压效率。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种曲轴滚压装置，包括上滚压头和下滚压头，所述上滚压头包括上滚压体和上压头导轮，所述上滚压体上设置有上压头滚轮保持架，所述上滚压保持架上设置有一组上压头滚轮，所述上压头滚轮的两端分别与上压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合；所述下滚压头包括下滚压体和两个下压头导轮，所述下滚压体上设置有两个下压头滚轮保持架，每个下压头滚轮保持架上设置有一组下压头滚轮，所述下压头滚轮的两端分别与下压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合；所述上压头滚轮与曲轴之间为恒定滚压角α，所述下压头滚轮与曲轴之间为摆动滚压角β，所述摆动滚压角β的摆动范围为45°～60°。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述下压头导轮的旋转中心与曲轴的轴颈圆角之间的距离为恒定值a。这样的设置能够保证滚压过程的稳定性。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述下压头导轮中两轴肩外圆的几何中心与下压头导轮的旋转中心之间设置有偏心量e，且偏心量e为下压头滚轮在摆动滚压角β内径向摆动距离的二分之一。这样的设置能够保证下压头导轮的旋转中心与曲轴的轴颈圆角之间的距离为恒定值a。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述下压头导轮的轮毂中与下压头滚轮配合处的厚度，沿下压头导轮的圆周方向由最大值l₂向最小值l₁连续过渡，且最大值l₂与最小值l₁之间的差值为单个下压头滚轮在摆动滚压角α内轴向摆动距离的两倍。这样的设置能够保证下压头导轮的旋转中心与曲轴的轴颈圆角之间的距离为恒定值a，保证下压头滚轮能够正常的摆动。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述上压头滚轮和两组下压头滚轮两两之间的夹角分别为120°。这样的设置能够保证滚压时，上压头滚轮和两组下压头滚轮等压力滚压。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述恒定滚压角α的取值为52°。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述上压头滚轮包括两个对称安装的滚轮；所述每组下压头滚轮包括两个对称安装的滚轮。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述上滚压体上安装有上压头芯轴，所述上压头导轮通过上压头滚针轴承安装在上压头芯轴上；所述下滚压体上安装有下压头芯轴，所述下压头导轮通过下压头滚针轴承安装在下压头芯轴上。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述上滚压体上固定连接有上压块，所述上压头滚轮保持架固定在上压块上；所述下滚压体上固定连接有下压块，所述下压头滚轮保持架固定在下压块上。所述上压块通过螺栓固定在上压头滚轮保持架上；所述下压块为V型结构、其中部通过螺栓固定在下压头滚轮保持架上。

作为优选，本方案的技术特征还包括：上述上压头滚轮与上压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合，所述下压头滚轮与下压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合。