溫度變化對(duì)壓縮機(jī)精加工零件的加工、測(cè)量影響

王云龍

（中石化石油機(jī)械股份有限公司 三機(jī)分公司，武漢 430040）

隨著社會(huì)發(fā)展水平的提升，各種機(jī)械逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)環(huán)節(jié)。為保證機(jī)械能夠正常運(yùn)行，確保零件誤差合格是關(guān)鍵。因此，提高加工與測(cè)量精度，成為零件加工行業(yè)的主要工作目標(biāo)。作為現(xiàn)代化機(jī)械的一種，壓縮機(jī)加工和測(cè)量精度通常受溫度影響較大。如溫度控制不合理，零件及機(jī)械的性能將會(huì)受到極大影響?？梢?jiàn)，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行深入研究十分必要。

1 壓縮機(jī)構(gòu)成

天然氣往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，由曲柄殼體、缸殼體、閥板、活塞和冷卻設(shè)備等部分構(gòu)成[1]。設(shè)備的技術(shù)參數(shù)如下：排氣量：60m3/min；排氣壓力：0.4MPa；氣缸直徑：1級(jí)為670mm、2級(jí)為400mm；活塞行程：260mm；曲軸轉(zhuǎn)速：428r/min。軸功率：246kW。以冷卻設(shè)備為例，壓縮機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中，各構(gòu)件的熱量會(huì)隨之上升。冷卻設(shè)備的功能，在于降低機(jī)械的運(yùn)行溫度，確保其性能正常，避免誘發(fā)各類(lèi)故障[2]。目前，壓縮機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，極大地促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)效率的提升。為保證機(jī)械性能正常、延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命，觀察溫度變化對(duì)零件加工與測(cè)量精度的影響，變得尤為必要[3]。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本部分共設(shè)計(jì)了三大試驗(yàn)，觀察了溫度變化對(duì)壓縮機(jī)精加工零件加工及測(cè)量誤差的影響，具體如下。

2.1 試驗(yàn)一的設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.1.1 測(cè)量對(duì)象方法

本試驗(yàn)的測(cè)量對(duì)象、所需儀器分別為：試驗(yàn)對(duì)象為活塞；型號(hào)為試驗(yàn)所選壓縮機(jī)活塞型號(hào)為J3800-1004001；測(cè)量項(xiàng)目為活塞高度；儀器為MARPOSS量?jī)x；環(huán)境溫度為恒溫33℃。

本試驗(yàn)采用的測(cè)量方法為：取MARPOSS量?jī)x，將其置于室溫下，對(duì)儀器參數(shù)進(jìn)行校對(duì)。確保儀器參數(shù)無(wú)誤、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、無(wú)故障后，即可開(kāi)始測(cè)量。測(cè)量時(shí)，需逐漸改變溫度，并觀察不同溫度下，型號(hào)為J3800-1004001活塞的測(cè)量結(jié)果。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，分析溫度變化對(duì)壓縮機(jī)精加工零件的加工與測(cè)量精確度的影響。

2.1.2 測(cè)量結(jié)果觀察

通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的觀察，筆者得到以下數(shù)據(jù)。

（1）被測(cè)零件溫度與MARPOSS量?jī)x測(cè)量溫度之間的關(guān)系：當(dāng)零件溫度為20℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值為-3.4μ；當(dāng)零件溫度為25℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值為-3.0μ；零件溫度為30℃時(shí)，提示值為-1.4μ；零件溫度為35℃時(shí)，提示值為0.4μ。

（2）表件溫度與MARPOSS量?jī)x測(cè)量溫度之間的關(guān)系：當(dāng)表件溫度為20℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值為1.4μ；表件溫度25℃時(shí)，提示值0μ；表件溫度為30℃和35℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x值分別為-2.0μ和-3.5μ。

2.2 試驗(yàn)二的設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.2.1 測(cè)量對(duì)象方法

本試驗(yàn)的測(cè)量對(duì)象、所需儀器分別為：試驗(yàn)所選對(duì)象為壓縮機(jī)活塞，型號(hào)為J3800-1004001；測(cè)量項(xiàng)目為活塞內(nèi)孔；儀器為MARPOSS量?jī)x；環(huán)境溫度為恒溫33℃

本試驗(yàn)采用的測(cè)量方法為：取出MARPOSS量?jī)x，在溫室下，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行校對(duì)。校對(duì)完成后，將被測(cè)零件的溫度和表件溫度，分別設(shè)置為20℃、25℃、30℃及35℃。觀察不同溫度下MARPOSS量?jī)x的提示值，判斷溫度的變化對(duì)壓縮機(jī)精加工零件加工效果的影響。

2.2.2 測(cè)量結(jié)果觀察

通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的觀察，筆者得到以下數(shù)據(jù)。

（1）被測(cè)零件溫度與MARPOSS量?jī)x測(cè)量溫度之間的關(guān)系：當(dāng)被測(cè)零件溫度為20℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值為-6μ；被測(cè)零件溫度為25℃時(shí)，儀器提示值為-3.1μ；被測(cè)零件溫度為30℃與35℃時(shí)，儀器值分別為-0.4μ及2.1μ。

（2）表件溫度與MARPOSS量?jī)x測(cè)量溫度之間的關(guān)系：當(dāng)表件溫度為20℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值為2.4μ；表件溫度為25℃時(shí)，提示值為1.4μ；當(dāng)表件溫度為30℃和35℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x值分別為-0.4μ和-1.9μ。

2.3 試驗(yàn)三的設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.3.1 測(cè)量對(duì)象方法

本試驗(yàn)的測(cè)量對(duì)象、所需儀器分別為：試驗(yàn)所選對(duì)象為壓縮機(jī)活塞，型號(hào)為J3800-100400；測(cè)量項(xiàng)目位活塞外圓；測(cè)量?jī)x器與環(huán)境溫度，與試驗(yàn)一與試驗(yàn)二所提供的指標(biāo)一致。

本試驗(yàn)采用的測(cè)量方法為：在室內(nèi)下校對(duì)MARPOSS量?jī)x，將零件溫度分別控制為27℃、30℃、34℃以及42℃。在不同零件溫度下，觀察MARPOSS量?jī)x的對(duì)表值。對(duì)表值應(yīng)以溫度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，包括27℃、30℃、34℃以及42℃，共四大標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 測(cè)量結(jié)果觀察

通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的觀察，筆者得到以下數(shù)據(jù)。

（1）27℃對(duì)表：在此狀態(tài)下，當(dāng)被測(cè)零件（活塞）溫度為27℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值為0.1μ；當(dāng)活塞溫度為30℃時(shí)，顯示值為1.2μ；當(dāng)活塞溫度為34℃和42℃時(shí)，顯示值分別為2.1μ和4.1μ。

（2）30℃對(duì)表：活塞溫度27℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值為-1.8μ；活塞溫度為30℃、34℃以及42℃時(shí)，儀表顯示值逐漸提升，分別為-0.1μ、1.1μ及3.1μ。

（3）34℃對(duì)表：活塞溫度為27℃、30℃、34℃以及42℃時(shí)，MARPOSS量?jī)x提示值，分別為-2.4μ、-1.4μ、-0.4μ及1.4μ。

（4）42℃對(duì)表：不同活塞溫度下，MARPOSS量?jī)x提示值，分別為-4.1μ、-3.1μ、-2.4μ及-0.6μ。

3 溫度變化對(duì)壓縮機(jī)精加工零件的加工、測(cè)量影響觀察

3.1 影響分析

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)，筆者發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：一是隨著被測(cè)零件溫度的上升，測(cè)量值顯著上升，兩項(xiàng)數(shù)據(jù)正相關(guān)。隨表件溫度的上升，測(cè)量值下降，兩者呈負(fù)相關(guān)。二是當(dāng)表件溫度不變時(shí)，零件溫度與測(cè)量溫度正相關(guān)，隨著表件與零件溫度之差的減小，測(cè)量值與實(shí)際值的誤差逐漸減小?？梢?jiàn)，壓縮機(jī)精加工零件的加工誤差以及測(cè)量誤差的大小，與環(huán)境溫度、零件溫度、表件溫度等因素均存在一定聯(lián)系。而后兩項(xiàng)因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響最大。如兩項(xiàng)溫度指標(biāo)的差值較小，則測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度將會(huì)明顯提升。

3.2 實(shí)踐策略

3.2.1 在線加工策略

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，零件加工行業(yè)逐漸將自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用到加工過(guò)程中。由此形成的“在線加工”方式已經(jīng)成為壓縮機(jī)零件精加工的主要途徑之一。零件加工過(guò)程中，根據(jù)季節(jié)的不同，環(huán)境溫度同樣會(huì)有所不同。在溫度極高或極低的情況下，如對(duì)壓縮機(jī)精加工零件進(jìn)行測(cè)量，受溫度的影響，測(cè)量值將會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。根據(jù)本次試驗(yàn)所得出的結(jié)論，將各項(xiàng)溫度指標(biāo)的差值縮小，是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵。因此，加工人員不妨在測(cè)量前采用冷卻的方式，使表件的溫度適當(dāng)降低。同時(shí)，對(duì)零件溫度進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩項(xiàng)溫度基本已一致時(shí)，則可將表件取出，對(duì)其尺寸等進(jìn)行繼續(xù)測(cè)量，以提高測(cè)量結(jié)果的精確度，提高壓縮機(jī)精加工零件的加工水平。上述零件尺寸及測(cè)量誤差控制方法，具有自動(dòng)化水平高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，誤差控制的精確度一般較高，在生產(chǎn)過(guò)程中，具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但需注意的是，如采用該方法，控制人工誤差，則極容易忽略材料變形對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。

3.2.2 加工后處理策略

以一星期為一階段，對(duì)壓縮機(jī)關(guān)鍵零件的尺寸進(jìn)行測(cè)量。在此基礎(chǔ)上，將測(cè)量所得到的指標(biāo)應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中，用于對(duì)照，同樣可達(dá)到提高零件加工與測(cè)量精確度的目的。采用上述方法控制加工與測(cè)量精度，優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單方便、成本低。但該測(cè)量方法需由人工操作來(lái)完成，因此出現(xiàn)誤差的風(fēng)險(xiǎn)較高。例如，假設(shè)兩位工作人員均需對(duì)某一周內(nèi)生產(chǎn)的活塞的零件尺寸進(jìn)行測(cè)量，則兩者的測(cè)量結(jié)果很容易出現(xiàn)不一致。如以上述測(cè)量結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范壓縮機(jī)零件加工參數(shù)，零件的精確度通常會(huì)有所降低，壓縮機(jī)性能同樣會(huì)受到一定影響。除此之外，由于對(duì)照件儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，因此其溫度通常與環(huán)境溫度一致。但剛剛加工完成的零件，并未冷卻，因此其溫度通常為壓縮機(jī)設(shè)備溫度?？梢?jiàn)，兩者的對(duì)比溫度類(lèi)型存在較大的差異，因此在尺寸方面同樣很可能存在誤差。如需采用上述方法控制誤差，則必須對(duì)上述問(wèn)題加以重視。

4 結(jié)論

零件溫度與表件溫度是影響壓縮機(jī)精加工零件的加工與測(cè)量誤差大小的主要因素，根據(jù)兩者數(shù)值和差值的不同，誤差同樣不同。壓縮機(jī)零件精加工的過(guò)程中，有關(guān)人員應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度，判斷零件與表件溫度是否存在差異。如差異過(guò)大，則可通過(guò)冷卻等方式對(duì)表件溫度進(jìn)行處理，最終達(dá)到縮小兩項(xiàng)指標(biāo)差值、提高加工與測(cè)量精確度的目的。