田斌哈爾濱東安汽車動(dòng)力股份有限公司

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發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈輪緊固螺釘防松技術(shù)研究

田斌
哈爾濱東安汽車動(dòng)力股份有限公司

摘要：某系列機(jī)生產(chǎn)以來，在公司內(nèi)外出現(xiàn)多起正時(shí)鏈輪緊固螺釘松動(dòng)引起的整機(jī)損壞故障，引起車廠及最終用戶的強(qiáng)烈抱怨。本文從實(shí)際工作出發(fā)，結(jié)合螺紋防松技術(shù)研究，通過對(duì)具體故障機(jī)的分解、排故及分析，找出了影響凸輪軸正時(shí)鏈輪緊固螺釘松動(dòng)的影響因素，并制定了有效的控制措施，避免了類似故障的重復(fù)發(fā)生。

關(guān)鍵詞：凸輪軸；發(fā)動(dòng)機(jī)；正時(shí)鏈輪；故障

概述

1、凸輪軸正時(shí)鏈輪緊固螺釘松動(dòng)故障信息

通過對(duì)一年多的故障統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出主要故障信息如下：

1.1故障信息列表

日期2012.3.29 2012.9.28 2013.4.25發(fā)動(dòng)機(jī)A　B　C故障信息一用戶車行駛出現(xiàn)異響，鏈條斷裂，發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)一用戶車行駛中突然發(fā)生異響，停車后再啟動(dòng)不著，分解發(fā)現(xiàn)從動(dòng)鏈輪螺釘脫落，造成氣門斷裂，缸體損壞。不著車，凸輪軸不轉(zhuǎn)，分解發(fā)現(xiàn)鏈輪固定螺釘松動(dòng)行駛里程(km) 2000 17890 0

1.2故障信息統(tǒng)計(jì)結(jié)論

從以上故障信息看，有售后市場(chǎng)發(fā)生的故障，也有車廠在線的故障。行駛最長17890公里，最短0公里，故障覆蓋范圍較廣。說明此故障比較典型，發(fā)生幾率較高。

2、原因分析

2.1配合副裝配痕跡分析

2.1.1從裝配后的螺釘和鏈輪磨損痕跡看，都靠近螺釘和鏈輪法蘭盤內(nèi)圈，造成裝配后摩擦力矩變小。在同樣緊固力矩情況下，由于接觸面積和阻力臂變小，使螺釘防松效果變差，沒發(fā)揮螺釘最大的防松效果。

2.1.2一些故障機(jī)出現(xiàn)鏈輪定位銷沖擊定位槽現(xiàn)象，反復(fù)沖擊后出現(xiàn)豁口缺陷。從鏈輪固定及工作原理上看，螺紋防松主要靠摩擦阻力，而不是靠定位銷，因此判斷鏈輪固定螺釘松動(dòng)后反復(fù)沖擊鏈輪造成定位槽損壞。

根據(jù)加固設(shè)計(jì)方案，確定本橋施工方式為，在施工駐地預(yù)制角鋼支架，利用列車間隔在人行道扶手外掛設(shè)吊籃，安裝新托架、加固原托架。

2.1.3還有一些故障機(jī)螺釘松動(dòng)后造成鏈輪打齒和鏈輪從定位槽中脫出現(xiàn)象，使發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，零部件損壞等。

2.2產(chǎn)品符合性檢查

通過對(duì)螺紋相配件進(jìn)行測(cè)量，未發(fā)現(xiàn)螺釘和凸輪軸螺孔相關(guān)尺寸有超差現(xiàn)象，裝配力矩都符合圖紙要求。

2.3螺釘防松原理

從螺釘防松原理看，主要有三種防松方式：1.靠摩擦力防松；2.利用機(jī)械元件防松；3.永久止動(dòng)。

我司某系列機(jī)凸輪軸鏈輪防松采用的是靠摩擦力防松方式。對(duì)重要螺紋連接，如：缸體缸蓋連接螺栓、主軸承蓋螺栓等都選用了GB/T5787 B級(jí)六角頭法蘭面螺栓A型結(jié)構(gòu)，其防松效果明顯，不易出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。此結(jié)構(gòu)螺釘擰緊時(shí)，法蘭盤外緣先與鏈輪面接觸，在軸向力作用下逐漸使整個(gè)法蘭面與鏈輪面接觸，從而起到增加摩擦力的作用，防松效果極佳。反之，若螺釘法蘭面為平面，則螺釘擰緊后由于受力法蘭盤外緣會(huì)翹曲，從而造成接觸面積變小、摩擦力減少、防松效果降低，螺釘易松脫現(xiàn)象。

從故障機(jī)和新機(jī)鏈輪緊固后的痕跡看，螺釘和鏈輪內(nèi)圈接觸痕跡重、明顯，外圈接觸痕跡輕、不明顯。說明螺釘受力后內(nèi)圈所受壓力大于外圈所受壓力，即在同樣力矩情況下，螺釘法蘭面與鏈輪實(shí)際接觸面積?。ǚ浪闪Ρ坌。?、防松效果差，大的法蘭盤面沒起到作用。而日本件螺釘裝配后都是外圈接觸痕跡重、內(nèi)圈接觸痕跡輕，其工作時(shí)實(shí)際接觸面積大（防松力臂大），防松效果好。在同樣力矩情況下不易松脫。

2.4防松螺栓

根據(jù)GB/T 5789和GB/T 6177研發(fā)的防松螺栓是一種新型緊固件，它的獨(dú)特結(jié)構(gòu){螺紋與邊牙成反向力運(yùn)動(dòng)}，使得螺栓在施加外力作用下越拎越緊，從根本上解決了緊固件長期使用而松動(dòng)的問題；施并牢防松螺栓的運(yùn)用至今避免了不少機(jī)械設(shè)備在激烈運(yùn)轉(zhuǎn)中螺栓的松脫現(xiàn)象，從而大大避免了由于機(jī)械設(shè)備導(dǎo)致的重大事故。

根據(jù)我司某系列機(jī)正時(shí)鏈輪緊固螺釘?shù)墓ぷ鳡顩r，應(yīng)選用螺紋與邊牙成反向力運(yùn)動(dòng)的防松螺栓，從而在根本上杜絕鏈輪固定釘松動(dòng)引起的發(fā)動(dòng)機(jī)損壞現(xiàn)象。

3、控制措施

3.1改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配控制程序，增加了防呆防錯(cuò)程序，即力矩?cái)Q緊機(jī)擰緊力矩合格后，發(fā)動(dòng)機(jī)托盤才自動(dòng)放行。

3.2裝配時(shí)，使用螺紋厭氧膠，增加防松效果。

3.3質(zhì)量部門加大對(duì)外購件的質(zhì)量監(jiān)控，保證裝機(jī)產(chǎn)品符合技術(shù)要求。

3.4從設(shè)計(jì)理論上，建議研發(fā)部門采用以下三種改進(jìn)方案：

一采用GB/T5787 B級(jí)六角頭法蘭面螺栓A型結(jié)構(gòu)；

二采用大螺釘法蘭盤結(jié)構(gòu)，增加接觸面積和摩擦系數(shù)；

三采用螺紋與邊牙成反向力運(yùn)動(dòng)的防松螺栓結(jié)構(gòu)。

4、結(jié)論

4.1從調(diào)查結(jié)果看，出現(xiàn)故障的發(fā)動(dòng)機(jī)，有量產(chǎn)初期簡(jiǎn)易裝配線生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，也有新裝配線生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，螺釘力矩一部分為手工校緊，一部分為力矩?cái)Q緊機(jī)擰緊，人工校緊和機(jī)器擰緊都會(huì)出現(xiàn)漏緊、力矩偏小或假力矩現(xiàn)象；以上現(xiàn)象在短期試車中未被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致問題產(chǎn)品流出廠外。

4.2.零部件尺寸超差未被檢出而裝機(jī)出廠產(chǎn)生故障。

4.3設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及采取的防松措施不夠健壯，易產(chǎn)生鏈輪螺釘松動(dòng)故障。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]C.F.韋特澤爾著許忠德李炳泉等譯.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與調(diào)整

[2]葉君主編.實(shí)用緊固件手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社2002年8月第1版