某汽油機(jī)機(jī)油泵質(zhì)量問題的分析與整改

謝 波

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西 柳州 545005）

機(jī)油泵是發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的心臟，其工作的可靠性直接影響汽油發(fā)動機(jī)的使用壽命和可靠性，機(jī)油泵的好壞是評判發(fā)動機(jī)好壞的一個標(biāo)準(zhǔn)。

某機(jī)型經(jīng)市場反饋：車輛在行駛過程過程中出現(xiàn)機(jī)油指示燈熄滅的問題，經(jīng)檢查為機(jī)油泵卡死所致。通過初步分析和診斷，造成該原因的問題為機(jī)油泵轉(zhuǎn)子崩裂失效，這給用戶和公司造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

該機(jī)型機(jī)油泵是轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)，工作時，曲軸正時齒輪帶動機(jī)油泵內(nèi)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，使內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子之間的容積發(fā)生變化，機(jī)油被擠壓、泵出，使機(jī)油以一定的壓力及供油量，向發(fā)動機(jī)各摩擦表面供油，達(dá)到潤滑效果[1]。

1 故障分析

1.1 問題定義樹

通過對某廠商機(jī)油泵的調(diào)查，制定了機(jī)油泵失效模式的類型，通過點(diǎn)對點(diǎn)的分析，從而有效地解決問題。

通過圖1所示的質(zhì)量問題定義樹分析，某泵業(yè)機(jī)油泵存在的質(zhì)量問題失效模式主要表現(xiàn)為機(jī)油泵卡死和機(jī)油泵產(chǎn)生的油壓低，供油不正常。造成這一現(xiàn)象的原因?yàn)辇X輪扁位、崩裂及限壓閥彈簧力扁低。機(jī)油泵卡死，使得機(jī)油指示燈熄滅，直接導(dǎo)致發(fā)動機(jī)停機(jī)，不能再重新啟動；機(jī)油泵的供油壓力偏低，將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)各運(yùn)動件異常磨損，減少發(fā)動機(jī)的使用壽命。

圖1 質(zhì)量問題定義樹

1.2 拆檢零件

對部分故障件進(jìn)行回廠拆檢，通過對比發(fā)現(xiàn)大部分的故障模式相同：

（1）拆機(jī)檢測機(jī)油泵限壓閥體處，發(fā)現(xiàn)限壓閥彈簧較松弛，彈力偏低。通過檢驗(yàn)彈簧壓力抗疲勞性能不足[1]。

（2）轉(zhuǎn)動故障件轉(zhuǎn)子軸，發(fā)現(xiàn)軸不能輕易轉(zhuǎn)動，有明顯的卡滯現(xiàn)象。將機(jī)油泵蓋拆開，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子軸，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸能夠正常轉(zhuǎn)動，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動，內(nèi)轉(zhuǎn)子崩裂，齒輪卡死，外轉(zhuǎn)子上端面和機(jī)油泵殼體有嚴(yán)重磨損。同時見內(nèi)、外轉(zhuǎn)子間，外轉(zhuǎn)子與機(jī)油泵殼體間存在黑色異物，內(nèi)轉(zhuǎn)子齒輪磨損異常嚴(yán)重[1]，如圖2所示。

圖2 內(nèi)、外轉(zhuǎn)子及機(jī)油泵殼體

1.3 分析

1.3.1 油壓低分析

對該機(jī)型市場油壓低機(jī)油泵故障分析如下：

（1）限壓閥彈簧的彈簧壓力抗疲勞強(qiáng)度性能不足。

（2）汽油機(jī)機(jī)油泵在出廠性能試驗(yàn)時，按圖紙要求，限壓閥全開壓力時，轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，壓力為（0.49±0.02）MPa.如果在實(shí)際的生產(chǎn)過程中做成下限值0.49-0.02 MPa，經(jīng)三包行駛幾千公里或幾萬公里后會出現(xiàn)彈力縮小現(xiàn)象，致使機(jī)油泵總成壓力偏低。

（3）對故障件在試驗(yàn)臺上進(jìn)行性能試驗(yàn)，檢測分別在 1 500 r/min，0.2 MPa；3 000 r/min，0.32 MPa 時流量并記錄流量值（要求流量分別應(yīng)大于8.3 L/min和13.8 L/min）。如壓力偏低的，對限壓閥進(jìn)行拆解，檢查限壓閥螺堵深度及泵腔間隙，判定壓力偏低原因。

（4）對限壓閥進(jìn)行檢測，圖紙要求限壓閥孔深度h1為（54.91±0.23）mm；限壓閥閥堵的深度 h2為（3±0.1）mm；限壓閥彈簧三段壓力F1為36.96-39.91 N（彈簧長度為34.7 mm），F(xiàn)2為29.79-32.7 N（彈簧長度為39.6 mm），F(xiàn)3為 14.6-15.76 N（彈簧長度為 50 mm）[2]。故障件檢測數(shù)據(jù)如表1所列。

表1 限壓閥檢測數(shù)據(jù)

通過表1的實(shí)際測量數(shù)據(jù)與圖紙要求的尺寸進(jìn)行對比，可以得出結(jié)論：限壓閥的孔深度及閥堵得深度正常；限壓閥彈簧的三段壓力均偏小。說明導(dǎo)致油壓低的根本原因是由于限壓閥彈簧的彈力低。

1.3.2 機(jī)油泵卡死分析

通過該機(jī)型市場反饋的機(jī)油泵卡死故障，可歸納總結(jié)以下幾點(diǎn)原因。

（1）機(jī)油泵裝配尺寸超差，引起齒圈與殼體相互干涉拉傷磨損，造成齒輪扁位，機(jī)油泵卡死崩裂。

（2）發(fā)動機(jī)油道顆粒異物進(jìn)入機(jī)油泵，造成機(jī)油泵不能正常轉(zhuǎn)動卡死崩裂。

（3）因機(jī)油泵油腔干燥引起初期磨合拉傷，最終造成機(jī)油泵總成齒圈拉傷卡死；機(jī)油泵殼體內(nèi)腔圓弧面粗糙度超差導(dǎo)致卡死。

對故障件進(jìn)行關(guān)鍵尺寸和性能檢測，圖紙要求曲軸箱機(jī)油泵定位孔與曲軸孔中心距離l11為（70±0.03）mm，l12為（28±0.03）mm；曲軸箱機(jī)油泵兩定位孔距離l2為（140±0.03）mm；機(jī)油泵殼體定位孔與中心孔距離 l31為（70±0.03）mm，l32為（28±0.03）mm；機(jī)油泵殼體兩定位孔的距離l4為（140±0.03）mm；機(jī)油泵殼體內(nèi)孔直徑d1為32.5 mm；機(jī)油泵齒圈厚度t1為mm；機(jī)油泵齒輪厚度t2為mm；機(jī)油泵齒圈硬度H1為80～130 HB；機(jī)油泵齒輪硬度H2為80～130 HB；機(jī)油泵齒圈密度 ρ1≥ 6.7 g/cm3；機(jī)油泵齒輪密度ρ1≥ 6.8 g/cm3[2].

機(jī)油泵裝配尺寸測量結(jié)果如表2所列，機(jī)油泵關(guān)鍵零件檢測結(jié)果如表3所列，機(jī)油泵性能檢測結(jié)果如表4所列。

表2 機(jī)油泵裝配尺寸檢測結(jié)果

表3 機(jī)油泵關(guān)鍵零件檢測結(jié)果

表4 機(jī)油泵性能檢測結(jié)果

通過表2、表3和表4的實(shí)際測量數(shù)據(jù)與圖紙要求的性能和尺寸進(jìn)行對比，該數(shù)據(jù)均在正常的范圍內(nèi)，尺寸性能均合格，需進(jìn)一步分析。

1）對機(jī)油泵內(nèi)腔圓弧面粗糙度進(jìn)行抽檢，發(fā)現(xiàn)機(jī)油泵殼體內(nèi)腔圓弧面（圖3箭頭指向位置）有明顯的加工刀痕，圖紙要求的粗糙度為Ra1.25，實(shí)測為Ra1.05～Ra2.43.

圖3 機(jī)油泵內(nèi)腔

2）對發(fā)動機(jī)零部件進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)曲軸第一道主軸瓦、主軸頸拉傷、一缸活塞扁心磨損，如圖4.控制計(jì)劃要求的整機(jī)清潔度不大于198 mg，而實(shí)際測量的結(jié)果為253.9 mg，檢測不合格。

圖4 主軸瓦、主軸頸、活塞

3）檢查生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)動機(jī)裝配作業(yè)指導(dǎo)書，發(fā)現(xiàn)未要求在裝配過程中往機(jī)油泵總成內(nèi)注入機(jī)油。

通過以上分析得知，造成該故障機(jī)油泵卡死的原因?yàn)榘l(fā)動機(jī)清潔度不合格，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)油道顆粒異物進(jìn)入機(jī)油泵；機(jī)油泵油腔干燥引起初期磨合拉傷；機(jī)油泵殼體內(nèi)腔圓弧面粗糙度超差。

2 整改措施

2.1 油壓低整改措施

針對該機(jī)型機(jī)由油壓低引起的油泵故障制定整改措施。

（1）調(diào)整機(jī)油泵限壓閥內(nèi)彈簧的回火時間，由30～35 min加長到40～45 min，增強(qiáng)限壓閥彈簧的抗疲勞性能；

（2）彈簧壓縮試驗(yàn)，彈簧壓縮至34.7 mm保持120 h，測量彈簧變形量。

（3）更改彈簧的總長、彈簧三段壓力和全開壓強(qiáng)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，按圖紙要求限值控制，如表5所列[2]。

表5 限壓閥彈簧整改

2.2 機(jī)油泵卡死整改措施

對該原因引起的機(jī)油泵卡死故障制定長期的措施。

（1）由監(jiān)管部門對整機(jī)的清潔度進(jìn)行整改監(jiān)控，防止機(jī)油道有顆粒異物進(jìn)入機(jī)油泵。

（2）由生產(chǎn)區(qū)域修改裝配工藝，要求機(jī)油泵裝配完成后加注6～8 mL機(jī)油，以防機(jī)油泵油腔干燥引起初期磨合拉傷。

（3）嚴(yán)格要求操作工、檢驗(yàn)員按作業(yè)指導(dǎo)書做好工件的首末檢工作，采用粗糙度測量儀檢測并做好記錄；機(jī)油泵泵體加工數(shù)量達(dá)到8000件，由車間統(tǒng)計(jì)員統(tǒng)計(jì)后督促操作工更換刀具。確保發(fā)動機(jī)裝機(jī)機(jī)油泵殼體內(nèi)腔圓弧面粗糙度在正常的范圍。

3 結(jié)束語

本文針對某機(jī)型市場汽油機(jī)機(jī)油泵故障進(jìn)行分析與整改，主要是探索問題產(chǎn)生的根本原因與制定解決問題的方法。機(jī)油泵是汽油發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的主要組成部分，出現(xiàn)質(zhì)量問題，輕則導(dǎo)致汽油機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，重則將導(dǎo)致汽油機(jī)直接報(bào)廢[1]，對公司和客戶都是重大的損失。所以要杜絕此類故障的發(fā)生，滿足發(fā)動機(jī)性能和質(zhì)量的要求。