温度变化对压缩机精加工零件的加工、测量影响

王云龙

（中石化石油机械股份有限公司 三机分公司，武汉 430040）

随着社会发展水平的提升，各种机械逐渐应用到生产环节。为保证机械能够正常运行，确保零件误差合格是关键。因此，提高加工与测量精度，成为零件加工行业的主要工作目标。作为现代化机械的一种，压缩机加工和测量精度通常受温度影响较大。如温度控制不合理，零件及机械的性能将会受到极大影响。可见，对上述问题进行深入研究十分必要。

1 压缩机构成

天然气往复式活塞压缩机，由曲柄壳体、缸壳体、阀板、活塞和冷却设备等部分构成[1]。设备的技术参数如下：排气量：60m3/min；排气压力：0.4MPa；气缸直径：1级为670mm、2级为400mm；活塞行程：260mm；曲轴转速：428r/min。轴功率：246kW。以冷却设备为例，压缩机长期运行的过程中，各构件的热量会随之上升。冷却设备的功能，在于降低机械的运行温度，确保其性能正常，避免诱发各类故障[2]。目前，压缩机已经广泛应用于生产领域，极大地促进了我国工业生产效率的提升。为保证机械性能正常、延长机械的使用寿命，观察温度变化对零件加工与测量精度的影响，变得尤为必要[3]。

2 试验设计

本部分共设计了三大试验，观察了温度变化对压缩机精加工零件加工及测量误差的影响，具体如下。

2.1 试验一的设计与结果

2.1.1 测量对象方法

本试验的测量对象、所需仪器分别为：试验对象为活塞；型号为试验所选压缩机活塞型号为J3800-1004001；测量项目为活塞高度；仪器为MARPOSS量仪；环境温度为恒温33℃。

本试验采用的测量方法为：取MARPOSS量仪，将其置于室温下，对仪器参数进行校对。确保仪器参数无误、测量结果准确、无故障后，即可开始测量。测量时，需逐渐改变温度，并观察不同温度下，型号为J3800-1004001活塞的测量结果。根据测量结果，分析温度变化对压缩机精加工零件的加工与测量精确度的影响。

2.1.2 测量结果观察

通过对测量结果的观察，笔者得到以下数据。

（1）被测零件温度与MARPOSS量仪测量温度之间的关系：当零件温度为20℃时，MARPOSS量仪提示值为-3.4μ；当零件温度为25℃时，MARPOSS量仪提示值为-3.0μ；零件温度为30℃时，提示值为-1.4μ；零件温度为35℃时，提示值为0.4μ。

（2）表件温度与MARPOSS量仪测量温度之间的关系：当表件温度为20℃时，MARPOSS量仪提示值为1.4μ；表件温度25℃时，提示值0μ；表件温度为30℃和35℃时，MARPOSS量仪值分别为-2.0μ和-3.5μ。

2.2 试验二的设计与结果

2.2.1 测量对象方法

本试验的测量对象、所需仪器分别为：试验所选对象为压缩机活塞，型号为J3800-1004001；测量项目为活塞内孔；仪器为MARPOSS量仪；环境温度为恒温33℃

本试验采用的测量方法为：取出MARPOSS量仪，在温室下，对其参数进行校对。校对完成后，将被测零件的温度和表件温度，分别设置为20℃、25℃、30℃及35℃。观察不同温度下MARPOSS量仪的提示值，判断温度的变化对压缩机精加工零件加工效果的影响。

2.2.2 测量结果观察

通过对测量结果的观察，笔者得到以下数据。

（1）被测零件温度与MARPOSS量仪测量温度之间的关系：当被测零件温度为20℃时，MARPOSS量仪提示值为-6μ；被测零件温度为25℃时，仪器提示值为-3.1μ；被测零件温度为30℃与35℃时，仪器值分别为-0.4μ及2.1μ。

（2）表件温度与MARPOSS量仪测量温度之间的关系：当表件温度为20℃时，MARPOSS量仪提示值为2.4μ；表件温度为25℃时，提示值为1.4μ；当表件温度为30℃和35℃时，MARPOSS量仪值分别为-0.4μ和-1.9μ。

2.3 试验三的设计与结果

2.3.1 测量对象方法

本试验的测量对象、所需仪器分别为：试验所选对象为压缩机活塞，型号为J3800-100400；测量项目位活塞外圆；测量仪器与环境温度，与试验一与试验二所提供的指标一致。

本试验采用的测量方法为：在室内下校对MARPOSS量仪，将零件温度分别控制为27℃、30℃、34℃以及42℃。在不同零件温度下，观察MARPOSS量仪的对表值。对表值应以温度为标准进行划分，包括27℃、30℃、34℃以及42℃，共四大标准。

2.3.2 测量结果观察

通过对测量结果的观察，笔者得到以下数据。

（1）27℃对表：在此状态下，当被测零件（活塞）温度为27℃时，MARPOSS量仪提示值为0.1μ；当活塞温度为30℃时，显示值为1.2μ；当活塞温度为34℃和42℃时，显示值分别为2.1μ和4.1μ。

（2）30℃对表：活塞温度27℃时，MARPOSS量仪提示值为-1.8μ；活塞温度为30℃、34℃以及42℃时，仪表显示值逐渐提升，分别为-0.1μ、1.1μ及3.1μ。

（3）34℃对表：活塞温度为27℃、30℃、34℃以及42℃时，MARPOSS量仪提示值，分别为-2.4μ、-1.4μ、-0.4μ及1.4μ。

（4）42℃对表：不同活塞温度下，MARPOSS量仪提示值，分别为-4.1μ、-3.1μ、-2.4μ及-0.6μ。

3 温度变化对压缩机精加工零件的加工、测量影响观察

3.1 影响分析

通过对试验结果的总结，笔者发现以下规律：一是随着被测零件温度的上升，测量值显著上升，两项数据正相关。随表件温度的上升，测量值下降，两者呈负相关。二是当表件温度不变时，零件温度与测量温度正相关，随着表件与零件温度之差的减小，测量值与实际值的误差逐渐减小。可见，压缩机精加工零件的加工误差以及测量误差的大小，与环境温度、零件温度、表件温度等因素均存在一定联系。而后两项因素对测量结果的影响最大。如两项温度指标的差值较小，则测量结果的准确度将会明显提升。

3.2 实践策略

3.2.1 在线加工策略

随着自动化技术的不断发展，零件加工行业逐渐将自动化设备应用到加工过程中。由此形成的“在线加工”方式已经成为压缩机零件精加工的主要途径之一。零件加工过程中，根据季节的不同，环境温度同样会有所不同。在温度极高或极低的情况下，如对压缩机精加工零件进行测量，受温度的影响，测量值将会出现较大的误差。根据本次试验所得出的结论，将各项温度指标的差值缩小，是解决上述问题的关键。因此，加工人员不妨在测量前采用冷却的方式，使表件的温度适当降低。同时，对零件温度进行测量。当发现两项温度基本已一致时，则可将表件取出，对其尺寸等进行继续测量，以提高测量结果的精确度，提高压缩机精加工零件的加工水平。上述零件尺寸及测量误差控制方法，具有自动化水平高、实时性强的优势，误差控制的精确度一般较高，在生产过程中，具有较大的应用优势。但需注意的是，如采用该方法，控制人工误差，则极容易忽略材料变形对测量结果的影响，导致测量结果缺乏准确性。

3.2.2 加工后处理策略

以一星期为一阶段，对压缩机关键零件的尺寸进行测量。在此基础上，将测量所得到的指标应用到生产过程中，用于对照，同样可达到提高零件加工与测量精确度的目的。采用上述方法控制加工与测量精度，优势在于简单方便、成本低。但该测量方法需由人工操作来完成，因此出现误差的风险较高。例如，假设两位工作人员均需对某一周内生产的活塞的零件尺寸进行测量，则两者的测量结果很容易出现不一致。如以上述测量结果为标准，规范压缩机零件加工参数，零件的精确度通常会有所降低，压缩机性能同样会受到一定影响。除此之外，由于对照件储存时间较长，因此其温度通常与环境温度一致。但刚刚加工完成的零件，并未冷却，因此其温度通常为压缩机设备温度。可见，两者的对比温度类型存在较大的差异，因此在尺寸方面同样很可能存在误差。如需采用上述方法控制误差，则必须对上述问题加以重视。

4 结论

零件温度与表件温度是影响压缩机精加工零件的加工与测量误差大小的主要因素，根据两者数值和差值的不同，误差同样不同。压缩机零件精加工的过程中，有关人员应根据环境温度，判断零件与表件温度是否存在差异。如差异过大，则可通过冷却等方式对表件温度进行处理，最终达到缩小两项指标差值、提高加工与测量精确度的目的。