發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼漏油問題分析與改進(jìn)措施

孫 備 王翠芳

（焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 焦作454003）

油底殼是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的重要組成部分，除了要滿足潤(rùn)滑系統(tǒng)工作時(shí)最大循環(huán)油量，保證機(jī)油正常散熱的要求，還要滿足油底殼法蘭面與缸體曲軸箱之間的密封要求，不允許漏油。油底殼的主要密封方式是橡膠墊片和硅平面密封膠密封。目前應(yīng)用最為廣泛的是硅平面密封膠密封，它具有耐油性好、涂裝方便、能夠填充較大不平度、能夠承受膠接點(diǎn)之間的變形等優(yōu)勢(shì)，而且單臺(tái)成本較低。

某小型發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼與缸體曲軸箱之間采用某品牌的硅密封膠，小批量(10臺(tái))試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有6臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣側(cè)，油底殼法蘭與缸體接觸處有滲油現(xiàn)象，由于發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)可靠性試驗(yàn)，排除設(shè)計(jì)問題，從發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程逐一排查，以尋找問題及解決措施。

1.故障分析

經(jīng)過(guò)靜態(tài)分析，此漏油發(fā)動(dòng)機(jī)為臥式發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以傾斜60度安裝于整車或發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上時(shí)，潤(rùn)滑油會(huì)浸泡在油底殼和缸體曲軸箱結(jié)合面，增加漏油的風(fēng)險(xiǎn)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件和裝配過(guò)程中的任何問題都可能導(dǎo)致漏油問題的出現(xiàn)，要對(duì)全過(guò)程進(jìn)行綜合的分析。

1.1 故障再現(xiàn)

隨機(jī)取出此小批量發(fā)動(dòng)機(jī)中的一臺(tái)，在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中加入熒光劑，通過(guò)燈光照射，在發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)漏油跡象時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，精確定位漏油處。將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上，按照低速和高速的試驗(yàn)工況交替進(jìn)行。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行2小時(shí)后，用燈光照射，發(fā)現(xiàn)油底殼與缸體結(jié)合面（排氣側(cè)）出現(xiàn)一條很細(xì)的亮線，說(shuō)明此處出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

1.2 擰緊力矩檢測(cè)

抽取本批次裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)6臺(tái)，用擰緊法測(cè)量油底殼螺栓擰緊力矩，規(guī)定擰緊力矩為10±1 Nm。表1為測(cè)量數(shù)據(jù)（單位Nm）。

表1 螺栓擰緊力矩統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)分析，所有螺栓擰緊力矩均符合要求,未見螺栓力矩衰減[1]。

1.3 零部件尺寸檢測(cè)

隨機(jī)抽取本批次未裝配的缸體和油底殼6件，影響漏油的主要因素是平面度和表面粗糙度。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，缸體結(jié)合面的表面粗糙度和平面度均符合要求；油底殼是鐵板沖壓而成，表面為噴漆處理，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，粗糙度均符合要求，油底殼法蘭平面度有輕微超差的情況。

1.4 硅密封膠的涂膠過(guò)程分析

此款發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼和缸體密封采用的是硅密封膠密封，硅密封膠是起密封作用的主要載體，它的正確使用對(duì)密封性起著關(guān)鍵作用，結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程，我們研究了密封膠的物理特性和使用方法，找出問題所在[2]。

1.4.1 涂膠軌跡

此油底殼采用自動(dòng)涂膠機(jī)涂膠，裝配工藝對(duì)膠線的規(guī)定是膠線直徑必須符合要求、膠線連續(xù)不允許中斷、膠線必須位于密封帶的中心位置。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)涂膠核查，涂膠機(jī)工作正常，所涂膠線各處均符合工藝要求。

1.4.2 表干時(shí)間

硅密封膠儲(chǔ)存在密封的桶內(nèi)，狀態(tài)穩(wěn)定呈膏狀，一旦接觸空氣中的水分就會(huì)固化成一種堅(jiān)韌的橡膠類固體材料[3]。因此，當(dāng)膠擠出后，膠線從表皮開始慢慢向里固化，最終形成具有彈性的固體。該硅膠在23℃、50%相對(duì)濕度的大氣中放置15分鐘，便達(dá)到表面觸摸干燥的程度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，在正常室溫下，涂膠10分鐘后用手輕輕觸摸膠線，表面并未固化。工藝規(guī)定，硅膠涂到油底殼法蘭面上10分鐘內(nèi)必須將油底殼安裝到缸體下結(jié)合面，并按照規(guī)定擰緊螺栓力矩，避免表面固化，影響密封性能。

1.4.3 結(jié)合面清潔度要求

在漏油發(fā)動(dòng)機(jī)拆機(jī)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)油底殼較容易地從缸體下結(jié)合面分離開，根據(jù)硅膠的物理性能，判定油底殼和缸體結(jié)合面清潔度較差，裝配時(shí)未將缸體結(jié)合面防銹油清理干凈。據(jù)調(diào)查，試驗(yàn)機(jī)裝機(jī)時(shí)由于缸體較少，從缸體線經(jīng)過(guò)清洗機(jī)清洗后直接轉(zhuǎn)運(yùn)到裝配線進(jìn)行整機(jī)裝配，缸體下結(jié)合面沒有涂防銹油。小批量生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)由于缸體較多，下線后需要轉(zhuǎn)運(yùn)至倉(cāng)庫(kù)，為了防止生銹需在缸體表面噴防銹油。在生產(chǎn)時(shí)雖然用清潔布將防銹油清擦干凈，但還是會(huì)有少量的防銹油殘留，導(dǎo)致硅膠的粘接強(qiáng)度下降，削弱抵抗油底殼和缸體之間變形的能力。雖然沒有專業(yè)儀器測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，但是通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)加工3組在粗糙度和平面度與發(fā)動(dòng)機(jī)要求一致的試驗(yàn)條件下進(jìn)行分離拉力試驗(yàn)（如圖1），詳細(xì)試驗(yàn)條件如表 2。

表2 零件分離拉力檢測(cè)情況表

圖1 分離拉力試驗(yàn)示意圖

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證分析，漏油與結(jié)合面清潔度有主要關(guān)系，整機(jī)裝配前一定要保證結(jié)合面的清潔度要求[4]。改進(jìn)措施：在涂膠工位增加一道工序，涂膠前用專業(yè)清洗劑對(duì)缸體和油底殼結(jié)合面進(jìn)行清擦，然后用清潔布將結(jié)合面擦干，再進(jìn)行涂膠工序。

1.5 其他問題

在檢查發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼外觀時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些油底殼翻邊有掉漆現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)排查，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在臺(tái)架上完成出廠試驗(yàn)后需要吊裝到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)架上，然后通過(guò)螺栓進(jìn)行固定，由于油底殼有2mm的翻邊突出缸體凸臺(tái)結(jié)合面，吊裝過(guò)程和固定過(guò)程油底殼翻邊會(huì)與轉(zhuǎn)運(yùn)架有輕微干涉，導(dǎo)致油底殼翻邊有輕微變形，可能會(huì)導(dǎo)致油底殼漏油。通過(guò)改進(jìn)固定方式，解決干涉問題。

2.結(jié)論

通過(guò)系統(tǒng)的對(duì)漏油問題進(jìn)行排查和改進(jìn)措施的實(shí)施，漏油問題得到了很好的解決，找到了漏油問題的根本原因：由于密封接觸面的清潔度較差，導(dǎo)致密封膠的連接強(qiáng)度下降，在油底殼與轉(zhuǎn)運(yùn)架的輕微干涉下導(dǎo)致漏油，之所以試驗(yàn)的時(shí)候沒有發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)接觸面清潔度好，密封膠的粘接能力足以抵抗外界的干涉，才沒有發(fā)現(xiàn)漏油問題。密封是一個(gè)系統(tǒng)性問題，單一問題出現(xiàn)可能不會(huì)破壞密封，但在外界因素的影響和干涉下可能會(huì)加快和觸發(fā)滲漏的發(fā)生。硅膠作為密封的主要介質(zhì)，正確合理使用是良好密封的關(guān)鍵所在；零部件的質(zhì)量問題，如平面度和粗糙度也對(duì)密封有重要的影響。因此，不僅要注意密封件本體，對(duì)包括發(fā)動(dòng)機(jī)裝配和轉(zhuǎn)運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該充分考慮，這樣才能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)工作環(huán)境下均能夠保證良好的密封。