賀金虎 白 龍

（山西柴油機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司，山西大同037036）

0 引言

連桿襯套過(guò)盈裝配壓出力是評(píng)價(jià)裝配質(zhì)量的重要指標(biāo)，直接影響到柴油機(jī)的使用可靠性。連桿襯套作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件，在工作過(guò)程中承受著高頻脈動(dòng)載荷，特別是當(dāng)連桿和襯套配合的壓出力不足時(shí)，會(huì)造成連桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向竄動(dòng)。同時(shí)，當(dāng)襯套缺失時(shí)，連桿小頭孔將局部或全部直接承受活塞銷非周期復(fù)雜交變載荷的沖擊，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致連桿斷裂，因此對(duì)連桿襯套過(guò)盈配合壓出力影響規(guī)律進(jìn)行研究是非常有必要的。本文通過(guò)試驗(yàn)對(duì)某型號(hào)柴油機(jī)連桿襯套過(guò)盈裝配壓出力的范圍進(jìn)行合理取值，研究了過(guò)盈量、表面粗糙度和表面硬度對(duì)該型號(hào)柴油機(jī)在裝配過(guò)程中連桿小頭襯套過(guò)盈裝配壓出力的影響規(guī)律。

1 試件材料

連桿材料為42CrMoA，其化學(xué)成分如表1所示，此材料屬于超高強(qiáng)度鋼，韌性好，淬透性也較好，無(wú)明顯的回火脆性，調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好。連桿襯套材料為CuSn6Ni6，即錫青銅，其化學(xué)成分如表2所示，具有高強(qiáng)度、高彈性、高耐磨性和高抗磁性，可加工性良好。

表1 42CrMoA的化學(xué)成分 單位：%

表2 CuSn6Ni6的化學(xué)成分 單位：%

2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)選取3組、每組6套連桿襯套裝配體，在襯套裝入連桿底孔前，需對(duì)連桿底孔表面粗糙度、表面硬度進(jìn)行加工設(shè)置；對(duì)襯套外圓表面粗糙度進(jìn)行加工設(shè)置，通過(guò)不同的連桿底孔表面尺寸和襯套外圓表面尺寸，設(shè)置連桿襯套過(guò)盈裝配的過(guò)盈量。

試驗(yàn)中使用北京時(shí)代集團(tuán)公司生產(chǎn)的TR240便攜式表面粗糙度測(cè)量?jī)x，測(cè)量試件的表面粗糙度，每一個(gè)加工表面均采取多點(diǎn)測(cè)量取平均值的方法獲得表面粗糙度結(jié)果；使用日本Future-Tech產(chǎn)FM-300顯微硬度儀測(cè)量試件表面顯微硬度，壓頭載荷100 g，取5次測(cè)量結(jié)果的平均值為表面硬度；采用國(guó)產(chǎn)63 kN單柱液壓機(jī)（YB30-63型）測(cè)試連桿襯套過(guò)盈裝配的壓出力。

3 壓出力取值范圍選取

3.1 最小壓出力試驗(yàn)方案

設(shè)置不同壓出力，然后通過(guò)上機(jī)試驗(yàn)考核驗(yàn)證，得出最小壓出力適用值，試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果如表3所示。

表3 某型號(hào)柴油機(jī)裝配試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

從表3數(shù)據(jù)可以看出，在壓出力小于12 000 N時(shí)，連桿襯套會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，造成襯套有擦傷現(xiàn)象發(fā)生，從而降低柴油機(jī)的運(yùn)行可靠性，因此壓出力最小應(yīng)選擇12 000 N。

3.2 最大壓出力試驗(yàn)方案

設(shè)置不同壓出力對(duì)連桿襯套進(jìn)行壓出力試驗(yàn)，將連桿襯套利用臥式銑床X6140切開(kāi)拆卸后，檢測(cè)連桿襯套是否發(fā)生塑性變形，即可判斷出最大壓出力，具體情況如表4所示。

表4 壓出力試驗(yàn)方案

從表4數(shù)據(jù)可以看出，在壓出力大于50 000 N時(shí)，連桿襯套會(huì)發(fā)生塑性變形，進(jìn)而導(dǎo)致襯套在壓出力的作用下發(fā)生松動(dòng)，因此壓出力最大應(yīng)選擇50 000 N。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 過(guò)盈量對(duì)貼合度及壓出力的影響規(guī)律

過(guò)盈量取某型號(hào)柴油機(jī)連桿襯套裝配過(guò)盈量的常用范圍，即0.01～0.12 mm，分別測(cè)試其壓出力大小，并記錄數(shù)據(jù)，如表5所示。從表5數(shù)據(jù)可以看出，隨著過(guò)盈量的增加，壓出力隨之減小，但當(dāng)過(guò)盈量增加到一定值后，壓出力又隨過(guò)盈量的增加而增加，且壓出力始終符合壓出力限定范圍，因此過(guò)盈量在0.03～0.12 mm均合適、有效。

4.2 表面粗糙度對(duì)貼合度及壓出力的影響規(guī)律

本文選取1組、每組6套連桿襯套裝配體，考慮到工藝參數(shù)控制，連桿小頭底孔較襯套外圓粗糙度較易控制，因此限定襯套外圓粗糙度Ra為0.4，小頭底孔粗糙度為某型號(hào)柴油機(jī)連桿襯套常用范圍，即0.4～0.63，過(guò)盈量限定為0.10 mm，分別測(cè)試其壓出力大小，并記錄數(shù)據(jù)，如表6所示。從表6數(shù)據(jù)可以看出，在過(guò)盈量相同的條件下，壓出力隨連桿底孔粗糙度降低而減小，但不呈現(xiàn)明顯的線性規(guī)律，當(dāng)粗糙度Ra提高到0.5后，其壓出力有增大趨勢(shì)，主要原因是粗糙度的增加導(dǎo)致貼合面出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，此時(shí)壓出力是摩擦力和剪切力的疊加。

表5 過(guò)盈量與壓出力/貼合度試驗(yàn)結(jié)果

表6 表面粗糙度與壓出力/貼合度試驗(yàn)結(jié)果

4.3 表面硬度對(duì)貼合度及壓出力的影響規(guī)律

本文選取1組、每組6套連桿襯套裝配體，考慮到工藝參數(shù)控制，連桿小頭底孔較襯套外圓表面硬度更易控制，因此限定襯套外圓表面硬度為HB200，小頭底孔表面硬度為某型號(hào)柴油機(jī)連桿襯套常用范圍，即HB285～331，過(guò)盈量限定為0.10 mm，分別測(cè)試其壓出力大小，并記錄數(shù)據(jù)，如表7所示。從表7數(shù)據(jù)可以看出，在過(guò)盈量相同的條件下，壓出力隨連桿底孔表面硬度的增加而減小，但不呈現(xiàn)明顯的線性規(guī)律，主要原因?yàn)榈陀捕葧?huì)造成襯套具有一定嵌入性，從而導(dǎo)致壓出力增大。

表7 表面硬度與壓出力/貼合度試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

上述試驗(yàn)證明，在連桿襯套過(guò)盈裝配中，過(guò)盈量、表面粗糙度和表面硬度對(duì)壓出力影響顯著。在限定范圍內(nèi)，為提高連桿襯套過(guò)盈裝配壓出力，應(yīng)采用較大或較小的過(guò)盈量以及較大的表面粗糙度和較小的表面硬度。