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    淺析LJ4A15Q發(fā)動機惰輪支架螺栓斷問題分析與解決

    2019-06-21 07:14:20黃小雙張婉秋
    裝備制造技術(shù) 2019年4期
    關(guān)鍵詞:曲軸箱圖紙間隙

    黃小雙,張婉秋

    (1.柳州五菱汽車工業(yè)有限公司,廣西 柳州 545007;2.柳州五菱柳機動力有限公司,廣西 柳州545005)

    0 引言

    發(fā)動機惰輪支架螺栓斷裂,將影響輪系傳動,并導(dǎo)致車輛無法啟動。本文將從LJ4A15Q6發(fā)動機惰輪螺栓斷裂問題描述、原因分析、故障重現(xiàn)、要因驗證、臨時措施以及長期措施等維度進行分析。

    1 問題故障描述及分析

    2017年9月-10月,2臺整車搭載我司LJ4A15Q發(fā)動機,在行駛過程中出現(xiàn)惰輪支架螺栓斷裂故障,導(dǎo)致車輛無法啟動,故障圖片如圖1、2、3所示。

    圖1 惰輪支架螺栓斷裂

    圖2 惰輪支架螺栓斷裂

    圖3 惰輪支架螺栓斷裂

    2 原因分析調(diào)查及驗證

    2.1 原因分析調(diào)查及驗證

    2.1.1 原因分析調(diào)查

    根據(jù)上述分析,制定了問題原因分析樹圖,見圖4,從多個層面進行分析可能原因。

    圖4 惰輪支架螺栓斷裂原因分析樹圖

    2.1.2 要因調(diào)查驗證

    對已列出的可能原因進行一一驗證[1],見表2。分析并判定各項因素對該質(zhì)量問題的影響程度,確認要因為惰輪支架與曲軸箱安裝面不貼合,存在干涉導(dǎo)致螺栓假緊。

    表2 惰輪支架螺栓斷裂可能原因驗證表

    (1)螺栓力矩設(shè)計不合數(shù)據(jù)說明[2]

    參照現(xiàn)有經(jīng)驗M8螺栓上緊力矩為20~25 N·m,符合標準。

    (2)未按要求上緊數(shù)據(jù)說明

    檢查確認工藝要求20~25 N·m,實際使用18 N·m風(fēng)槍預(yù)緊,再使用23 N·m定扭扳手復(fù)緊,實測力矩為23.2~33 N·m,符合要求。

    (3)螺栓假緊:支架安裝面不平驗證數(shù)據(jù)說明[2]

    檢查庫房發(fā)動機惰輪支架安裝情況,發(fā)現(xiàn)部分發(fā)動機存在安裝面不貼合的現(xiàn)象,最大間隙為0.5 mm,雖然檢測螺栓力矩為28 N·m,但判定為假緊,發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中,將會出現(xiàn)螺栓擰緊力矩衰減,螺栓受負荷后疲勞斷裂情況。拆下惰輪支架發(fā)現(xiàn)其邊緣與曲軸箱干涉,并存在上緊后造成的磨痕現(xiàn)象,如圖5所示。

    圖5 惰輪支架與曲軸箱干涉及上緊后磨痕

    檢測惰輪支架與曲軸箱尺寸,根據(jù)曲軸箱圖紙要求:惰輪支架安裝面尺寸12±0.2,如圖6所示,實際測量為9.5±0.2,不符合圖紙要求;惰輪支架圖紙要求:安裝臺外徑 18 max,光孔直徑 8.5(+0.22/0),如圖7所示,實際測量分別為17.8,8.6符合要求。

    圖6 曲軸箱圖紙要求支架安裝面尺寸

    圖7 惰輪支架圖紙要求安裝臺尺寸

    (4)惰輪支架螺栓強度不足數(shù)據(jù)說明

    檢測分析螺栓斷裂故障件材料、金相,新件螺栓進行抽檢尺寸、材料以及螺栓設(shè)計強度分析,螺栓材料、硬度符合8.8級,且8.8級螺栓強度滿足使用要求。

    2.2 故障重現(xiàn)驗證

    (1)故障重現(xiàn)驗證:抽取2臺惰輪支架與曲軸箱安裝面間隙為0.5 mm的發(fā)動機進行臺架試驗;故障重現(xiàn),分別在16 h、18 h出現(xiàn)斷裂。

    (2)返工驗證:抽取1臺惰輪支架與曲軸箱安裝面存在間隙的發(fā)動機返工后,進行臺架試驗,故障未重現(xiàn),未發(fā)生斷裂。

    (3)返工方案:打磨惰輪支架邊緣,打磨的角度大致與圖中紅線平行,使之與曲軸箱安裝面無間隙;打磨后支架的斷面壁厚控制在3.5~4 mm。返工方案及效果如圖8~9所示。

    圖8 惰輪支架打磨返工方案

    圖9 返工效果:惰輪支架與曲軸箱貼合

    (4)試驗大綱:先按照工況1(如表2所列),磨合2個循環(huán);再按工況2(如表3所列)磨合1個循環(huán)。

    表2 試驗大綱工況1

    表3 試驗大綱工況2

    2.3 原因分析-要因確認

    通過問題原因分析、調(diào)查及驗證,鎖定引起LJ4A15Q發(fā)動機惰輪支架螺栓斷裂的根本原因為:曲軸箱圖紙上要求惰輪支架安裝面尺寸12±0.2不符合,使惰輪支架與曲軸箱安裝面干涉的情況出現(xiàn),造成貼合為線接觸(非面接觸),形成假緊,導(dǎo)致螺栓受力不均勻,易松動,在螺栓徑向受剪切力,并在車輛行駛過程中,長時間受皮帶張力后產(chǎn)生疲勞斷裂[1]。

    3 問題解決措施

    3.1 臨時措施

    (1)排查庫存所有LJ4A15Q型號發(fā)動機,檢查惰輪支架與曲軸箱安裝面是否有間隙,要求0.01 mm的塞尺不能通過惰輪支架與曲軸箱結(jié)合面;對存在間隙的發(fā)動機進行返工惰輪支架,返工后惰輪支架與曲軸箱安裝面完全貼合,如圖10~12所示。

    圖10 間隙檢查圖

    圖11 惰輪支架打磨返工方案圖

    圖12 返工效果:惰輪支架與曲軸箱貼合

    (2)在制LJ4A15Q型號發(fā)動機,裝配前對惰輪支架進行返工,打磨其邊緣,返工后惰輪支架與曲軸箱安裝面完全貼合。

    (3)在安裝惰輪支架螺栓時,增加涂適量螺紋緊固膠(艾布納2428W)進行緊固,涂膠部位如圖13~14所示。

    圖13 M8×35螺栓涂膠要求

    圖14 M8×65螺栓涂膠要求

    3.2 長期措施

    (1)曲軸箱安裝面尺寸按圖紙要求12±0.2進行加工,并列入檢驗計劃內(nèi);

    (2)惰輪支架螺栓強度等級,由現(xiàn)在8.8級改為10.9級,提高安全裕度;

    (3)惰輪支架由兩點固定改為三點固定模式,提高緊固效果。

    4 結(jié)束語

    通過對LJ4A15Q發(fā)動機惰輪支架螺栓斷裂問題的原因分析、要因驗證、故障重現(xiàn)驗證,以及整改措施等幾個方面的研究分析,惰輪支架裝配在曲軸箱凸臺后與凸臺側(cè)發(fā)生干涉,造成貼合為線接觸(非面接觸),形成假緊,導(dǎo)致螺栓受力不均勻,易松動,在螺栓徑向受剪切力,并在車輛行駛過程中,長時間受皮帶張力后產(chǎn)生疲勞斷裂。

    該質(zhì)量問題整改已經(jīng)完全解決,自該款發(fā)動機量產(chǎn)以來,共計生產(chǎn)5萬余臺LJ4A15Q系列發(fā)動機,沒有重復(fù)發(fā)生;并且問題整改取得良好的效果,降低售后故障、售后維修成本,提高產(chǎn)品使用壽命,以及提升公司產(chǎn)品質(zhì)量形象。

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