溫度變化對壓縮機精加工零件的加工、測量影響

王云龍

（中石化石油機械股份有限公司 三機分公司，武漢 430040）

隨著社會發展水平的提升，各種機械逐漸應用到生產環節。為保證機械能夠正常運行，確保零件誤差合格是關鍵。因此，提高加工與測量精度，成為零件加工行業的主要工作目標。作為現代化機械的一種，壓縮機加工和測量精度通常受溫度影響較大。如溫度控制不合理，零件及機械的性能將會受到極大影響。可見，對上述問題進行深入研究十分必要。

1 壓縮機構成

天然氣往復式活塞壓縮機，由曲柄殼體、缸殼體、閥板、活塞和冷卻設備等部分構成[1]。設備的技術參數如下：排氣量：60m3/min；排氣壓力：0.4MPa；氣缸直徑：1級為670mm、2級為400mm；活塞行程：260mm；曲軸轉速：428r/min。軸功率：246kW。以冷卻設備為例，壓縮機長期運行的過程中，各構件的熱量會隨之上升。冷卻設備的功能，在于降低機械的運行溫度，確保其性能正常，避免誘發各類故障[2]。目前，壓縮機已經廣泛應用于生產領域，極大地促進了我國工業生產效率的提升。為保證機械性能正常、延長機械的使用壽命，觀察溫度變化對零件加工與測量精度的影響，變得尤為必要[3]。

2 試驗設計

本部分共設計了三大試驗，觀察了溫度變化對壓縮機精加工零件加工及測量誤差的影響，具體如下。

2.1 試驗一的設計與結果

2.1.1 測量對象方法

本試驗的測量對象、所需儀器分別為：試驗對象為活塞；型號為試驗所選壓縮機活塞型號為J3800-1004001；測量項目為活塞高度；儀器為MARPOSS量儀；環境溫度為恒溫33℃。

本試驗采用的測量方法為：取MARPOSS量儀，將其置于室溫下，對儀器參數進行校對。確保儀器參數無誤、測量結果準確、無故障后，即可開始測量。測量時，需逐漸改變溫度，并觀察不同溫度下，型號為J3800-1004001活塞的測量結果。根據測量結果，分析溫度變化對壓縮機精加工零件的加工與測量精確度的影響。

2.1.2 測量結果觀察

通過對測量結果的觀察，筆者得到以下數據。

（1）被測零件溫度與MARPOSS量儀測量溫度之間的關系：當零件溫度為20℃時，MARPOSS量儀提示值為-3.4μ；當零件溫度為25℃時，MARPOSS量儀提示值為-3.0μ；零件溫度為30℃時，提示值為-1.4μ；零件溫度為35℃時，提示值為0.4μ。

（2）表件溫度與MARPOSS量儀測量溫度之間的關系：當表件溫度為20℃時，MARPOSS量儀提示值為1.4μ；表件溫度25℃時，提示值0μ；表件溫度為30℃和35℃時，MARPOSS量儀值分別為-2.0μ和-3.5μ。

2.2 試驗二的設計與結果

2.2.1 測量對象方法

本試驗的測量對象、所需儀器分別為：試驗所選對象為壓縮機活塞，型號為J3800-1004001；測量項目為活塞內孔；儀器為MARPOSS量儀；環境溫度為恒溫33℃

本試驗采用的測量方法為：取出MARPOSS量儀，在溫室下，對其參數進行校對。校對完成后，將被測零件的溫度和表件溫度，分別設置為20℃、25℃、30℃及35℃。觀察不同溫度下MARPOSS量儀的提示值，判斷溫度的變化對壓縮機精加工零件加工效果的影響。

2.2.2 測量結果觀察

通過對測量結果的觀察，筆者得到以下數據。

（1）被測零件溫度與MARPOSS量儀測量溫度之間的關系：當被測零件溫度為20℃時，MARPOSS量儀提示值為-6μ；被測零件溫度為25℃時，儀器提示值為-3.1μ；被測零件溫度為30℃與35℃時，儀器值分別為-0.4μ及2.1μ。

（2）表件溫度與MARPOSS量儀測量溫度之間的關系：當表件溫度為20℃時，MARPOSS量儀提示值為2.4μ；表件溫度為25℃時，提示值為1.4μ；當表件溫度為30℃和35℃時，MARPOSS量儀值分別為-0.4μ和-1.9μ。

2.3 試驗三的設計與結果

2.3.1 測量對象方法

本試驗的測量對象、所需儀器分別為：試驗所選對象為壓縮機活塞，型號為J3800-100400；測量項目位活塞外圓；測量儀器與環境溫度，與試驗一與試驗二所提供的指標一致。

本試驗采用的測量方法為：在室內下校對MARPOSS量儀，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量儀的對表值。對表值應以溫度為標準進行劃分，包括27℃、30℃、34℃以及42℃，共四大標準。

2.3.2 測量結果觀察

通過對測量結果的觀察，筆者得到以下數據。

（1）27℃對表：在此狀態下，當被測零件（活塞）溫度為27℃時，MARPOSS量儀提示值為0.1μ；當活塞溫度為30℃時，顯示值為1.2μ；當活塞溫度為34℃和42℃時，顯示值分別為2.1μ和4.1μ。

（2）30℃對表：活塞溫度27℃時，MARPOSS量儀提示值為-1.8μ；活塞溫度為30℃、34℃以及42℃時，儀表顯示值逐漸提升，分別為-0.1μ、1.1μ及3.1μ。

（3）34℃對表：活塞溫度為27℃、30℃、34℃以及42℃時，MARPOSS量儀提示值，分別為-2.4μ、-1.4μ、-0.4μ及1.4μ。

（4）42℃對表：不同活塞溫度下，MARPOSS量儀提示值，分別為-4.1μ、-3.1μ、-2.4μ及-0.6μ。

3 溫度變化對壓縮機精加工零件的加工、測量影響觀察

3.1 影響分析

通過對試驗結果的總結，筆者發現以下規律：一是隨著被測零件溫度的上升，測量值顯著上升，兩項數據正相關。隨表件溫度的上升，測量值下降，兩者呈負相關。二是當表件溫度不變時，零件溫度與測量溫度正相關，隨著表件與零件溫度之差的減小，測量值與實際值的誤差逐漸減小。可見，壓縮機精加工零件的加工誤差以及測量誤差的大小，與環境溫度、零件溫度、表件溫度等因素均存在一定聯系。而后兩項因素對測量結果的影響最大。如兩項溫度指標的差值較小，則測量結果的準確度將會明顯提升。

3.2 實踐策略

3.2.1 在線加工策略

隨著自動化技術的不斷發展，零件加工行業逐漸將自動化設備應用到加工過程中。由此形成的“在線加工”方式已經成為壓縮機零件精加工的主要途徑之一。零件加工過程中，根據季節的不同，環境溫度同樣會有所不同。在溫度極高或極低的情況下，如對壓縮機精加工零件進行測量，受溫度的影響，測量值將會出現較大的誤差。根據本次試驗所得出的結論，將各項溫度指標的差值縮小，是解決上述問題的關鍵。因此，加工人員不妨在測量前采用冷卻的方式，使表件的溫度適當降低。同時，對零件溫度進行測量。當發現兩項溫度基本已一致時，則可將表件取出，對其尺寸等進行繼續測量，以提高測量結果的精確度，提高壓縮機精加工零件的加工水平。上述零件尺寸及測量誤差控制方法，具有自動化水平高、實時性強的優勢，誤差控制的精確度一般較高，在生產過程中，具有較大的應用優勢。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測量結果的影響，導致測量結果缺乏準確性。

3.2.2 加工后處理策略

以一星期為一階段，對壓縮機關鍵零件的尺寸進行測量。在此基礎上，將測量所得到的指標應用到生產過程中，用于對照，同樣可達到提高零件加工與測量精確度的目的。采用上述方法控制加工與測量精度，優勢在于簡單方便、成本低。但該測量方法需由人工操作來完成，因此出現誤差的風險較高。例如，假設兩位工作人員均需對某一周內生產的活塞的零件尺寸進行測量，則兩者的測量結果很容易出現不一致。如以上述測量結果為標準，規范壓縮機零件加工參數，零件的精確度通常會有所降低，壓縮機性能同樣會受到一定影響。除此之外，由于對照件儲存時間較長，因此其溫度通常與環境溫度一致。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設備溫度。可見，兩者的對比溫度類型存在較大的差異，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，則必須對上述問題加以重視。

4 結論

零件溫度與表件溫度是影響壓縮機精加工零件的加工與測量誤差大小的主要因素，根據兩者數值和差值的不同，誤差同樣不同。壓縮機零件精加工的過程中，有關人員應根據環境溫度，判斷零件與表件溫度是否存在差異。如差異過大，則可通過冷卻等方式對表件溫度進行處理，最終達到縮小兩項指標差值、提高加工與測量精確度的目的。