淺析發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測

王東鑫　張亮

摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)在將活塞連桿裝配結(jié)束后，需要進(jìn)行活塞連桿總成力矩檢測；測試的主要內(nèi)容包括：啟動(dòng)扭矩，平均扭矩，最大扭矩；檢測可以有效的反應(yīng)各個(gè)運(yùn)動(dòng)件的裝配情況，運(yùn)動(dòng)件之間的配合是否在工藝要求范圍內(nèi)，相互連接的接觸面是否存在卡滯和異響，運(yùn)動(dòng)件之間的配合松緊程度是否滿足要求；活塞連桿的裝配對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)裝配是非常重要的，通過力矩檢查，可以有效的降低發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)裝的返修率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體的下線合格率。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測

一、曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測的內(nèi)容

曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測的內(nèi)容包括：曲軸和活塞連桿總成啟動(dòng)力矩，曲軸活塞連桿最大回轉(zhuǎn)力矩，曲軸活塞連桿平均回轉(zhuǎn)力矩。通過伺服電機(jī)帶動(dòng)曲軸活塞連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)拖動(dòng)總成轉(zhuǎn)動(dòng)后，根據(jù)與伺服電機(jī)綁定的扭矩傳感器的反饋數(shù)值，設(shè)置適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率，將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在設(shè)備工控機(jī)上；

（一）曲軸和活塞連桿啟動(dòng)力矩

曲軸和活塞連桿啟動(dòng)力矩是其從靜止到運(yùn)動(dòng)的一瞬間的力矩，力矩反應(yīng)了曲軸和軸瓦之間的壓緊程度以及活塞與缸壁之間的潤滑情況；連續(xù)采集136個(gè)啟動(dòng)力矩樣本，規(guī)范要求回轉(zhuǎn)力矩≤20Nm其如圖1折線圖藍(lán)色曲線表示從圖中可以看出，最小的啟動(dòng)力矩8.56Nm，最大啟動(dòng)力矩12.41Nm。

（二）曲軸和活塞連桿最大扭矩

曲軸和活塞連桿的最大扭矩，就是在回轉(zhuǎn)力矩檢測過程中檢測到回轉(zhuǎn)過程中的最大扭矩，如果活塞環(huán)裝配沒有到位，活塞環(huán)有可能已經(jīng)將缸壁的內(nèi)部劃傷，此時(shí)采集的數(shù)據(jù)會(huì)突然急劇增大；連續(xù)采集136個(gè)最大力矩樣本，規(guī)范要求回轉(zhuǎn)力矩≤20Nm其如圖1折線圖橙色曲線表示

（三）曲軸和活塞連桿平均扭矩

曲軸和活塞連桿的平均扭矩，就是在回轉(zhuǎn)力矩檢測過程中檢測到回轉(zhuǎn)過程中的在設(shè)置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速下獲得的扭矩，平均扭矩反映了曲軸和活塞連桿的裝配質(zhì)量，活塞與活塞銷運(yùn)動(dòng)靈活性，連桿與曲軸運(yùn)動(dòng)靈活性，曲軸與去軸瓦運(yùn)動(dòng)靈活性，活塞與缸壁的摩擦情況的運(yùn)動(dòng)情況；連續(xù)采集136個(gè)最大力矩樣本，規(guī)范要求回轉(zhuǎn)力矩≤20Nm其如圖1折線圖灰色曲線表示：

二、曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測的分析

（一）從圖1曲軸和活塞連桿啟動(dòng)扭矩可以看出主軸承蓋的壓緊力不夠均勻，因?yàn)樵谥鬏S承蓋擰緊時(shí)一般采用分主軸承蓋擰緊，擰緊時(shí)是先從中間兩檔擰緊，然后在擰緊兩邊的主軸承蓋，擰緊結(jié)束后所獲得的扭矩不一致，導(dǎo)致啟動(dòng)力矩存在較大差值。如圖2所示，1，2一組；3，6一組；4，5一組；8，9一組；7，10一組，如果要獲得相對(duì)穩(wěn)定的啟動(dòng)力矩，可以采用全軸擰緊即針對(duì)主軸承蓋擰緊采用10根軸同時(shí)擰緊，獲得的擰緊力矩比較一致，并能消除由于彼此非同步擰緊而獲得的應(yīng)力，擰緊后所獲得的主軸承蓋與曲軸的壓緊力也比較一致，在進(jìn)行測試時(shí)，獲得的啟動(dòng)力矩波動(dòng)會(huì)較小。

（二）從圖1中曲軸和活塞連桿最大扭矩和最小啟動(dòng)力矩之間的扭矩差值為：2.92Nm，如果最大力矩過大，則說明活塞與缸壁之間靜摩擦過大；如果最大力矩超出設(shè)計(jì)所限定范圍，可能活塞環(huán)與缸壁之間摩擦過大，說明活塞環(huán)裝配不合格，活塞環(huán)發(fā)生了變形，出現(xiàn)這種情況，發(fā)動(dòng)機(jī)需要返修；最大扭矩與啟動(dòng)扭矩進(jìn)行比較，如果啟動(dòng)扭矩較?。卦诜秶鷥?nèi)），最大扭矩過大（力矩在范圍內(nèi)），說明擰緊質(zhì)量合適而潤滑不良；

（三）從圖1中曲軸和活塞連桿平均扭矩可以看出初始裝配一致性不好，此處的一致性差并不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)樵趦?nèi)裝過程中；軸瓦的尺寸是選配的，活塞是選配的，使軸瓦，曲軸軸頸，缸體軸頸獲得相對(duì)合適的配合間隙；如表1顯示活塞與缸徑之間的選擇關(guān)系；如表2顯示了曲軸與主軸承蓋之間的選瓦關(guān)系；

從圖1中可以得出，說明裝配的內(nèi)裝發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配了曲軸活塞連桿總成所獲得的穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)力矩的一致性存在較大差異，由于平均扭矩是設(shè)備伺服電機(jī)帶動(dòng)總成在均勻的轉(zhuǎn)速下獲得的真實(shí)扭矩，所以這樣差異充分反應(yīng)了選配關(guān)系，活塞與缸孔的配合間隙差異，主軸承孔和曲軸主軸徑油膜間隙差異

如圖1所示，啟動(dòng)扭矩，最大扭矩，平均扭矩的關(guān)系圖，從圖中可以看出平均扭矩分布在7.0—8.0之間的較多，最大扭矩分布在10.0—12.0之間的較多，啟動(dòng)扭矩分布在9.0—11.0之間的較多，根據(jù)這些數(shù)據(jù)的分布情況，可以總結(jié)出發(fā)動(dòng)機(jī)最佳的回轉(zhuǎn)力矩分布范圍，從而獲得提高發(fā)動(dòng)機(jī)裝配水平的方法。因?yàn)樵谘b配合格的情況下，獲得的啟動(dòng)扭矩，最大扭矩，平均扭矩越小，越集中，越接近，證明發(fā)動(dòng)機(jī)主軸孔，缸孔的加工質(zhì)量一致性越好，精度控制越好； 所選擇的軸瓦越合適，所獲得的油膜和潤滑越合適；反之，如果不控制機(jī)加工質(zhì)量，那么所獲得的回轉(zhuǎn)力矩的波動(dòng)會(huì)極大。

三、曲軸回轉(zhuǎn)力矩質(zhì)量分析

（一）圖3顯示平均力矩變小，檢查主軸承蓋的擰緊質(zhì)量，和分析此批零部件的機(jī)加工質(zhì)量都在合格的范圍內(nèi)，證明此批發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量，加工質(zhì)量持續(xù)上升，應(yīng)當(dāng)保持。

（二）圖4顯示平均力矩變大，證明此批發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量，加工質(zhì)量持續(xù)下降，應(yīng)當(dāng)改進(jìn)；檢查主軸承蓋的擰緊質(zhì)量，和分析此批零部件的機(jī)加工質(zhì)量是否在合格的范圍內(nèi)，零部件可能出現(xiàn)了批量問題。

（三）圖5顯示平均力矩出現(xiàn)波動(dòng)，證明此批發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)改進(jìn)檢查主軸承蓋的擰緊質(zhì)量，和分析此批零部件的機(jī)加工質(zhì)量都在合格的范圍內(nèi)，零部件可能出現(xiàn)了批量問題， 問題有可能是機(jī)加工零部件問題，有可能是軸瓦尺寸問題等

四、結(jié)語

從曲軸和活塞連桿回轉(zhuǎn)力矩的數(shù)據(jù)分析可以充分的分析發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)裝的質(zhì)量趨勢，并針對(duì)這些趨勢去提前實(shí)施一些關(guān)鍵的提升質(zhì)量的方法，可以大大提升發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量；折線圖有上升的趨勢，回轉(zhuǎn)力矩偏大，但仍在合格范圍內(nèi)，及時(shí)實(shí)施措施，避免批量質(zhì)量的發(fā)生；回轉(zhuǎn)力矩變小，及時(shí)實(shí)施措施，記錄此時(shí)的好的加工質(zhì)量的影響因素，可以獲得質(zhì)量保證的寶貴經(jīng)驗(yàn)；回轉(zhuǎn)力矩發(fā)生波動(dòng)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整措施，會(huì)同機(jī)加工，裝配，零部件供應(yīng)商一起解決，找到問題原因；質(zhì)量控制是一個(gè)變化的過程，在合格范圍內(nèi)，并不代表沒有問題，要及時(shí)分析，使質(zhì)量控制趨于穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量控制應(yīng)該從采集的數(shù)據(jù)分析趨勢上解決問題，而不是出現(xiàn)問題后去找原因，把質(zhì)量問題扼殺在萌芽狀態(tài)。