船用低速柴油机上死点的定位装置及方法

技术领域

本发明涉及大功率船用低速柴油机气缸上死点的快速精准定位，特别涉及一种船用低速柴油机上死点的定位装置及方法，属于柴油机制造技术领域。

背景技术

TDC(Top Dead Center，上死点)的定位是大功率船用低速柴油机在装配过程中的一个重要步骤，对柴油机1#气缸的TDC位置进行精准定位是保证后续调试和运行过程中柴油机性能的极为重要环节。

如图1所示，船用低速柴油机完成机架总成1合拢作业后，吊装连杆十字头总成2安装在机架总成1上，并将其与曲轴3完成连接，随后进行1#气缸上死点位置的定位，盘车转动曲轴3，带动连杆十字头总成2在机架总成1内上下运动。如图2所示，在机架总成1的上平面安装吸铁表架6，盘车使滑块4接近上死点位置，并观察滑块4上平面的位置，待接近上死点位置时，将百分表5通过支架与吸铁表架6固定，百分表5的测量探头与滑块4的上平面接触，初调一个基准显示值。当TDC位置时滑块4处于上死点最高位，此时百分表5测量探头处于最大压缩位置；继续盘车并观察百分表5的显示值，在滑块4由低位上升至上死点位置、再由上死点位置下降至低位的过程中，百分表5的显示值也相对应地由大至最小、再由最小变大。通过反复几次在接近上死点位置处盘车，使百分表5的显示值尽可能准确停在最小值，此点即为1#气缸的上死点位置；停止盘车，在1#气缸的上死点位置处做标记作业。

在现有测量设备进行1#气缸上死点位置的测量过程中，采用指针式百分表与滑块的上平面实现机械接触的方式，需要在初始位置根据经验先初调一个基准显示值，而在盘车过程中又要一直观察百分表指针的刻度变化，反复几次在接近上死点位置的区域内盘车后，根据百分表显示的最小值来判定1#缸的上死点位置，由于百分表的安装位置十分接近滑块，所以观察人员要趴在机架的上平面上进行观察，因而测量过程繁琐，耗时较长，操作困难；其次，因为指针式百分表的探头在压缩变化过程中，指针左右跳动灵敏，所以肉眼对指针的观察不易精准确定上死点的位置。

综上所述，现有的测量技术存在有如下问题：

1、现有的测量装置的安装和测量过程繁琐、耗时较长，操作人员对刻度的观察不方便；

2、由于采用指针式百分表探头与滑块上平面机械接触，通过肉眼观察指针数值的变化来判定TDC位置，因而测量精度较低。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有测量技术的不足，提供一种船用低速柴油机上死点的定位装置及方法，采用电感位移传感器的非机械接触方式对滑块上平面的位置进行测量，并通过电压表进行显示，所显示的最小值即对应所测量的气缸的上死点位置，从而达到更快速、精准地测量和定位上死点的目的。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种船用低速柴油机上死点的定位装置，所述船用低速柴油机包括有机架总成和滑块，其特征在于，所述的定位装置包括测量箱、电感位移传感器和磁性表架；所述测量箱包括测量箱体、变位计和电压表，该变位计和电压表设置于所述测量箱体内且通过电缆相互连接，所述磁性表架吸附于所述机架总成上，所述电感位移传感器固定于该磁性表架上且通过电缆与所述变位计连接，该电感位移传感器的位置接近所述上死点且与所述滑块的上平面处于非接触状态，所述电感位移传感器对该滑块的上平面的位置进行测量，所述变位计对该电感位移传感器输出的电感量信号进行采集和放大，并且转换为电压值输入所述电压表进行显示，以该电压表的最小显示值所对应的滑块的位置确定为所测量气缸的上死点的精确位置。

进一步地，所述的电感位移传感器为非接触式传感器，测量范围为0～3mm或0～5mm，测量精度为0.001mm，该电感位移传感器的探头的直径为8mm，长度为20mm。

进一步地，所述的电感位移传感器的探头内设置有线圈，形成高频振荡电路，当所述探头的磁场范围内出现金属介质时，电磁感应在该金属介质内产生涡电流，并由此引起所述线圈的电感量变化。

进一步地，所述的变位计所输出的电压值和所述电感位移传感器实测的该电感位移传感器的探头测量面与所述滑块的上平面的距离在数值上完全相等。

进一步地，所述的变位计的测量精度为0.001V。

本发明的另一技术方案为：

一种采用上述定位装置实现的船用低速柴油机上死点的定位方法，其包括如下步骤：

1)将所述测量箱置放在便于观察所述电压表显示的位置并接入电源，将所述电感位移传感器通过所述磁性表架固定在所述机架总成的上平面上，保证该电感位移传感器下部的探头测量面不低于上死点位置，然后将所述船用低速柴油机盘车至该上死点附近，再将所述电感位移传感器的位置固定于所述上死点位置之上1～3mm或1～5mm的范围之内；

2)所述船用低速柴油机继续进行盘车，所述滑块在所述机架总成上进行上下运动，随着该滑块的上平面与所述电感位移传感器下部的探头测量面之间的距离发生变化，所述电压表的显示值相对应地发生变化，所述距离趋短，所述显示值趋小；

3)当所述电压表的显示值为最小时，所述滑块的上平面与所述电感位移传感器下部的探头测量面之间的距离为最小，此时停止所述船用低速柴油机的盘车，标记出所述滑块所处的位置并确定为所测量气缸的上死点的精确位置。

进一步地，所述的步骤1)中，所述测量箱置放于所述机架总成的上平面上。

与现有的测量技术相比，本发明达到了如下有益效果：

1、选用电感位移传感器实现了对传感器探头测量面与滑块上平面之间距离的非接触式测量，并通过高精度电压表显示盘车过程中的距离变化，从而能够快速地测量并定位上死点的位置；

2、电感位移传感器与电位计及高精度电压表的匹配，达到了0.001mm的高精度测量，实现了上死点位置的精准定位，提升了上死点的定位精度；

3、采用了非接触式测量和电压表显示，避免了人工观察方式的困难和繁琐；

4、选配了在数值上所测量位移量与输出电压量完全相等的电位计，不再需要进行电压—位移转换，直接通过高精度电压表上显示数据读取测量距离，从而简化了结构。

综上所述，本发明解决了现有测量装置安装、测量过程繁琐、耗时较长，人员对百分表观察不方便，且测量定位精度不高等问题，适用于各种类型船用低速柴油机上死点的快速精准测量和定位，同时也可广泛应用于大型运动件及非运动件位移的高精度测量。

附图说明

图1是现有船用低速柴油机TDC定位技术示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是本发明的装置示意图。

图4是本发明的安装示意图。

图中：

1—机架总成，2—连杆十字头总成，3—曲轴，4—滑块，5—百分表，6—吸铁表架，A—测量箱，A-1—电感位移传感器，A-2—磁性表架，A-3—变位计，A-4—电压表，A-5—测量箱体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的船用低速柴油机上死点的定位装置及方法作进一步的详细说明，但不能因此而限制本发明要求保护的范围。

本发明用于对船用低速柴油机的上死点进行定位，采用非机械接触式电感位移传感器对滑块上平面的位置进行测量，通过变位计对信号进行采集和放大，直接输入高精度电压表进行显示，所显示的电压最小值即对应为所测量的1#缸TDC位置。

请参阅图3，图示船用低速柴油机上死点的定位装置包括测量箱A、电感位移传感器A-1和磁性表架A-2。

所述测量箱A包括测量箱体A-5、变位计A-3和电压表A-4。其中，电压表A-4和变位计A-3固定在测量箱体A-5内且通过电缆相互连接，磁性表架A-2用于电感位移传感器A-1测量时的固定。如图4所示，测量箱A可放置在船用低速柴油机的机架总成1的上平面上，电感位移传感器A-1通过磁性表架A-2固定在船用低速柴油机的滑块4的上平面，接近TDC位置且与该滑块4的上平面处于非接触状态。电感位移传感器A-1为非接触式传感器，通过信号电缆连接至变位计A-3，对所述滑块4的上平面的位置进行测量，电感位移传感器A-1的测量范围可选为0～3mm或0～5mm，精度为0.001mm，探头大小为Φ8，L＝20mm；电感位移传感器A-1的探头内置特殊线圈，形成高频振荡电路，当探头磁场范围内出现金属介质时，就会因电磁感应在金属介质内产生感应电流(涡电流)，并由此引起线圈的电感不足(电流损耗)；根据此损耗量，变位计A-3的电压值将跟随发生变化，并输出相应电压值。为了匹配传感器，变位计A-3可选择测量精度达到0.001V(即0.001mm)，满足0～3mm或0～5mm内位移量的变化正比于0～3V或0～5V电压信号的型号，从而在数值上满足所输出的电压值与所实测的位移值相等。在变位计A-3的电压输出端子连接高精度的电压表A-4，选型直流数字电压表，为4

变位计A-3对电感位移传感器A-1输出的电感量信号进行采集和放大，并且转换为电压值输入电压表A-4进行显示，以该电压表A-4的最小显示值所对应的滑块4的位置确定为所测量气缸的上死点的精确位置。

采用上述定位装置实现的船用低速柴油机上死点的定位方法包括如下内容：

如图4所示，测量箱A放置在机架总成1的上平面区域，保证高精度电压表A-4显示便于观察位置即可，测量箱A设备接入220VAC电源，电压表A-4通电显示数据，将磁性表架A-2与机架总成1上平面接触固定，柴油机盘车至所测量气缸的大概TDC，将电感位移传感器A-1通过支架与磁性表架A-2固定，保证电感位移传感器A-1下平面不低于TDC位置(避免盘车碰损传感器)。考虑到所选电感位移传感器A-1测量范围为0～3mm或0～5mm、精度为0.001mm，传感器探头大小为Φ8、L＝20mm，所以电感位移传感器A-1初始位置可固定在实际TDC位置靠上1～3mm或1～5mm内，在电感位移传感器A-1探头下平面与滑块4上平面距离进行调节的过程中，电感位移传感器A-1探头下平面(测量面)与滑块4上平面的距离发生变化，通过变位计A-3的测量直接输出数值上相等的电压值，再通过高精度的电压表A-4显示，从而在调节过程中，可很方便地直接在电压表A-4上显示数据值，读出电感位移传感器A-1探头下平面与滑块4上平面的距离，当显示数据在要求范围内即可将电感位移传感器A-1与磁性表架A-2拧紧固定。

船用低速柴油机继续盘车，滑块4在接近TDC位置的范围中进行上行或下行，滑块4上平面与电感位移传感器A-1探头下平面的相对距离发生变化，相对应的电压表A-4的数显值发生变化。通过对电压表A-4数显值的观察，可以更加清晰、直观地识别出数显值由大至小，再由小至大(或者由小至大，再由大至小)的过程，其中所述相对距离越短，所述显示值越小。

当滑块4上平面与电感位移传感器A-1探头下平面的距离最小时，即电压表A-4的数显值为最小时，即为所测量气缸TDC位置；将柴油机盘车停止于数显值最小的位置，该位置即为船用低速柴油机所测量气缸的上死点位置；此外电压表A-4的测量精度为0.001mm，故本发明可以实现精准的距离测量，从而保证所测量气缸TDC位置的精准确定。

综上所述，本发明解决了以往测量装置安装测量过程繁琐、耗时较长，观察人员对百分表观察不方便且测量定位精度不高等问题，适用于各种类型船用低速柴油机1#缸TDC快速、精准的测量和定位，同时也可广泛应用于运动件、非运动件较高精度位移测量领域。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。凡依本发明范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。