黎榮杰，唐云輝，廖典航

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州 545007）

發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦異常磨損分析

黎榮杰，唐云輝，廖典航

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州 545007）

針對(duì)售后服務(wù)市場(chǎng)所反饋的各種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)異響軸瓦異常磨損案例，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部軸瓦異常磨損的不同故障表現(xiàn)進(jìn)行原因分析及措施制定。首先基于售后市場(chǎng)客戶使用車(chē)輛軸瓦出現(xiàn)的不同故障模式完成初步案例分類(lèi)，再通過(guò)故障發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部關(guān)鍵關(guān)聯(lián)零部件的性能及材料分析，結(jié)合軸瓦異常磨損情況，確定軸瓦異常磨損根本原因,最終制定對(duì)應(yīng)解決措施,提高發(fā)動(dòng)機(jī)售后市場(chǎng)質(zhì)量表現(xiàn),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)制造質(zhì)量提升有借鑒意義。

軸瓦異常磨損；故障分析；質(zhì)量提升

CLC NO.:U4464.1 Document Code:B Article ID: 1671-7988(2015)05-115-04

前言

隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型與產(chǎn)量也在不斷地增加，相應(yīng)的售后市場(chǎng)也出現(xiàn)了各種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)異響軸瓦異常磨損問(wèn)題，由于發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦磨損后，故障件表現(xiàn)較抽象，受檢測(cè)設(shè)備與人員分析經(jīng)驗(yàn)限制，造成問(wèn)題的根本原因一直難以確定，以至于難以制定對(duì)應(yīng)的解決措施，以改進(jìn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量。因此發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦異常磨損問(wèn)題一直是發(fā)動(dòng)機(jī)工廠致力攻關(guān)的重點(diǎn)質(zhì)量問(wèn)題。

本文基于發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦磨損的各種案例分類(lèi)綜合對(duì)比分析，確定導(dǎo)致各種類(lèi)型軸瓦磨損的根本原因，通過(guò)改進(jìn)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程提高產(chǎn)品質(zhì)量，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦異常磨損在售后市場(chǎng)故障率，并為今后發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)軸瓦異常磨損故障案例分析提供指導(dǎo)。

1、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑工作原理

1.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理

潤(rùn)滑系統(tǒng)關(guān)聯(lián)零部件包括：油底殼、集濾器、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、缸體、缸蓋、曲軸、軸瓦、連桿、活塞、機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)等。

潤(rùn)滑系統(tǒng)的功用就是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)連續(xù)不斷地把數(shù)量足夠、溫度適當(dāng)?shù)臐崈魴C(jī)油輸送到全部傳動(dòng)件的摩擦表面，并在摩擦表面之間形成油膜，避免金屬直接摩擦。

一旦發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)某一關(guān)聯(lián)零件出現(xiàn)異常，很大程度上將會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)工作能力下降甚至失效，最易出現(xiàn)的故障是軸瓦異常磨損。

1.2 軸瓦特性

軸瓦軸承材料應(yīng)當(dāng)具有以下特性：

1. 耐疲勞。在正常發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度內(nèi)軸瓦不容易出現(xiàn)開(kāi)裂、合金層剝落等疲勞損壞情況。

2. 抗咬合性。在發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)、停機(jī)等臨界情況下具備潤(rùn)滑作用，能抵抗?jié)櫥湍て茐暮蟮囊Ш蠐p壞。

3. 嵌藏性。能兼容侵入軸承中的異物和雜質(zhì)，使軸頸免受損傷。

4. 磨合性。能短時(shí)間內(nèi)順應(yīng)軸頸因加工所產(chǎn)生的形狀偏差。

5. 順應(yīng)性。能克服零件不同心或幾何形狀偏差等導(dǎo)致的局部負(fù)荷過(guò)大能力。

目前我們使用的軸承是鋁基軸承合金，相對(duì)其他合金材料在耐疲勞、磨合性、順應(yīng)性方面表現(xiàn)較好。

2、軸瓦磨損故障

2.1 磨損故障原因類(lèi)型

1. 異物進(jìn)入磨損。一般異物來(lái)源于生產(chǎn)裝配過(guò)程粉塵進(jìn)入或金屬件鑄造或機(jī)加工過(guò)程清洗不徹底殘留在零件內(nèi)部。

2. 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑不良磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)油量過(guò)少、部分油道堵塞或機(jī)油泵故障等導(dǎo)致機(jī)油壓力偏低均會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑不良。

3. 曲軸油孔倒角未加工完全磨損。曲軸機(jī)加工過(guò)程對(duì)油孔倒角加工未完全，會(huì)導(dǎo)致該位置尖銳或殘留毛刺，直接刮傷軸瓦。

2.2 磨損故障表現(xiàn)

導(dǎo)致軸瓦出現(xiàn)磨損的原因不同，軸瓦磨損故障件的形態(tài)也不一樣。依據(jù)軸瓦的故障形態(tài),可以大致地確定導(dǎo)致軸瓦異常磨損的原因類(lèi)型。

3、案例分析

3.1 案例背景

在一段時(shí)間內(nèi)售后服務(wù)市場(chǎng)連續(xù)反饋多例某同一機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油燈亮、異響問(wèn)題，拆解分析發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部連桿瓦、曲軸瓦異常磨損。

3.2 可能原因分析

1. 故障發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力報(bào)警燈均亮。---機(jī)油壓力低；

2. 故障發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵泄壓閥均有鋁質(zhì)異物卡滯常通。---機(jī)油泵泵油功能失效；

3. 故障發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵均為同一供應(yīng)商A生產(chǎn)，另一家供應(yīng)商B生產(chǎn)的機(jī)油泵未發(fā)現(xiàn)故障。（此機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵零件由兩家供應(yīng)商按配比供應(yīng)）---故障發(fā)動(dòng)機(jī)使用機(jī)油泵均來(lái)自供應(yīng)商A；

4. 鋁質(zhì)雜質(zhì)直徑約 2mm，可以通過(guò)集濾器濾網(wǎng)進(jìn)入到機(jī)油泵（見(jiàn)圖6）。---鋁質(zhì)雜質(zhì)存在來(lái)自其他零件可能。

初步分析結(jié)論：

1. 從軸瓦磨損形態(tài)判斷，磨損的原因是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑不良；

2. 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑不良的主要原因是機(jī)油壓力?。?/p>

3. 機(jī)油壓力小的原因是機(jī)油泵泄壓閥被鋁質(zhì)異物卡滯而常通；

4. 故障發(fā)動(dòng)機(jī)使用機(jī)油泵均來(lái)自供應(yīng)商A，鋁質(zhì)異物來(lái)自供應(yīng)商A的可能性較高。

3.3 雜質(zhì)成分分析

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵泄壓閥位置鋁質(zhì)雜質(zhì)來(lái)源進(jìn)行分析：

A、金相對(duì)比分析：

鋁質(zhì)材料零件有：凸輪軸罩蓋、缸蓋、油底殼、機(jī)油泵泵體、機(jī)油泵泵蓋

取5個(gè)零件材料樣品與鋁質(zhì)雜質(zhì)做金相對(duì)比分析。

從金相組織對(duì)比分析可知，1#油底殼、3#機(jī)油泵泵蓋、4#缸蓋三個(gè)樣品與6#鋁質(zhì)雜質(zhì)金相組織差異較大，2#凸輪軸罩蓋、5#機(jī)油泵本體與6#鋁質(zhì)雜質(zhì)金相組織相似，故判定鋁質(zhì)雜質(zhì)來(lái)源于凸輪軸罩蓋與機(jī)油泵泵體可能性最大。

B、材料成分分析：

將機(jī)油泵泵體、油底殼、缸蓋、凸輪軸罩蓋、機(jī)油泵泵蓋、主軸瓦、連桿瓦、泄壓閥鋁質(zhì)雜質(zhì)均取樣送第三方機(jī)構(gòu)，采取電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

從檢測(cè)結(jié)果成分綜合對(duì)比分析可知，機(jī)油泵泵體、凸輪軸罩蓋與泄壓閥鋁質(zhì)雜質(zhì)元素成分較相近，故確定鋁質(zhì)雜質(zhì)來(lái)源于凸輪軸罩蓋與機(jī)油泵泵體二者之中。

C、斷口對(duì)比分析：

將機(jī)油泵泄壓閥鋁質(zhì)雜質(zhì)與凸輪軸罩蓋機(jī)油加注口擋板鉚釘缺口匹配，發(fā)現(xiàn)2者剛好相匹配。

從斷口對(duì)比匹配分析可知，機(jī)油泵泄壓閥鋁質(zhì)雜質(zhì)來(lái)源于凸輪軸罩蓋機(jī)油加注口擋板鉚釘碎裂脫落。

D、凸輪軸罩蓋擋板鉚釘碎裂原因分析：

人：鉚壓加油口擋板工位操作工跟裝配巡檢人員沒(méi)有發(fā)生過(guò)變異。（非要因）

機(jī)：1、鉚壓桿鉚壓位置偏移；（主要原因）

2、鉚壓桿磨損不平。（主要原因）

料：測(cè)量加油口蓋鉚釘?shù)某叽纾T釘高度3.92，鉚釘直徑3.90，符合控制要求。（非要因）

法：1、無(wú)鉚壓位置、行程、壓力控制；（主要原因）

2、產(chǎn)品點(diǎn)檢項(xiàng)未包含鉚釘壓偏及鉚壓位置和磨損程度確認(rèn)；（主要原因）

環(huán)：裝配環(huán)境無(wú)變異。（非要因）

3.4 措施制定

目標(biāo)：

消除凸輪軸罩蓋鉚壓機(jī)壓偏風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)策：

改造凸輪軸罩蓋鉚壓機(jī)設(shè)備。

具體措施：

1、調(diào)整凸輪軸罩蓋鉚壓機(jī)氣缸位置和壓板位置，增加氣缸行程限位裝置。

2、更新PFMEA，過(guò)程控制計(jì)劃，檢驗(yàn)規(guī)范，作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，增加鉚釘壓偏、過(guò)壓失效模式分析及控制方法。

4、結(jié)論

本文基于發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑工作原理及軸瓦特性，通過(guò)對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦異常磨損的故障案例，提出了軸瓦異常磨損故障原因的分類(lèi)方法，將不同的軸瓦磨損形態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)故障表現(xiàn)相結(jié)合，確定發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦磨損類(lèi)型，對(duì)所屬的磨損類(lèi)型針對(duì)性地考慮潛在因素，降低了眾多潛在原因狀態(tài)下分析的不確定性，提高了分析的準(zhǔn)確性與效率，為盡快找到主要原因與制定解決措施貢獻(xiàn)較大。實(shí)踐證明，該方法對(duì)多潛在因素影響的發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦磨損問(wèn)題的原因分析十分有效，相比通過(guò)故障樹(shù)潛在原因一一分析排除確定根本原因，分析時(shí)間及工作量大幅減少。

該方法提供了一種對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦磨損故障原因分析的新思路，在實(shí)際分析中的軸瓦磨損的故障表現(xiàn)還有其他不同形式，需依據(jù)實(shí)際情況，采取合適的質(zhì)量分析工具進(jìn)一步分析，使分析方法更符合實(shí)際故障現(xiàn)狀，以便于盡快鎖定根本原因，制定整改措施。

[1] Munro R，Mech E M I,Hughes G H，Mar E M I，Current piston& Rmg Practice and the Problem of Scuffing in Diedel Engines, London:Wellworthy,1970.

[2] 第二汽車(chē)制造廠，中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心編，汽車(chē)零部件失效分析及改進(jìn)[M].長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1990.

[3] 徐國(guó)靈.發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦的損壞及防止措施[M].山西大同：車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，1992.

Engine bearings abnormal wear analysis

Li Rongjie, Tang Yunhui, Liao Dianhang
(SAIC-GM-Wuling Automobile Co., Ltd, Guangxi Liuzhou 545007)

According to after-sales service market by feedback of all kinds of gasoline engine sound bearing abnormal wear cases, abnormal wear of engine internal bush and analysis of the causes of the different fault performance measures. First of all, based on the aftermarket customers use different failure mode of the vehicle axle bush appeared to complete a preliminary case classification, and then through the fault engine internal key associated components and materials performance analysis, combined with the bearing abnormal wear, determine root cause bearing abnormal wear, eventually making corresponding solving measures, improve the quality of aftermarket engine performance, the engine manufacturing quality improvement has a reference value.

Bearing abnormal wear and tear; Fault analysis; The quality of ascension

U464.1

B

1671-7988(2015)05-115-04

黎榮杰，大學(xué)本科畢業(yè)，主要工作研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)售后故障問(wèn)題分析。