自動(dòng)變速器的閥體檢測(cè)技術(shù)
——垂度測(cè)試法

◆文/上海 齊明

在自動(dòng)變速器的閥體檢測(cè)技術(shù)——目測(cè)法(本刊2020年3～4期“AT維修站”欄目刊登)中筆者已介紹過(guò)搖擺測(cè)試法，但是搖擺量究竟達(dá)到多大數(shù)值時(shí)才會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題？一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)閥體中的滑閥與閥孔之間的配合間隙(單側(cè))應(yīng)該小于0.038mm，才能保證滑閥的正常運(yùn)行。當(dāng)數(shù)值大于此配合間隙時(shí)，滑閥的整體密封性能下降，這時(shí)閥體應(yīng)更換或者對(duì)閥孔進(jìn)行修復(fù)。目測(cè)法無(wú)法給我們提供定量的數(shù)據(jù)，因此本期我們將專門(mén)介紹可以定量測(cè)試擺動(dòng)量的垂度測(cè)試法。垂度測(cè)試法應(yīng)用時(shí)只需一些常用的簡(jiǎn)單工具，如游標(biāo)卡尺、百分表，或是一些標(biāo)準(zhǔn)的針規(guī)都可以。通過(guò)進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量和一些計(jì)算便可實(shí)際測(cè)得滑閥與閥孔之間的配合間隙了。我們將以典型例子4T60E閥體中的鎖止作用閥為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，掌握了解其實(shí)質(zhì)后，我們還可以將此方法用于其他閥體上。

一.使用游標(biāo)卡尺或百分表的測(cè)量法

如圖1所示為4T60E閥體中的TCC鎖止作用閥孔。閥孔在CW附近經(jīng)常被鎖止閥上最大的控制圓磨損，為了測(cè)量該處的閥孔磨損程度，我們可以將鎖止閥取出，然后倒插入閥孔內(nèi)，將滑閥上的最大控制圓置于閥孔經(jīng)常磨損的部位，也就是控制圓的工作位置。此時(shí)滑閥會(huì)下垂偏離閥孔的中心線，在CW處的滑閥與閥孔的磨損量越大，其配合間隙越大，在滑閥另一頭的下垂量或擺動(dòng)量就越大。于是我們通過(guò)測(cè)量CM處的下垂量或擺動(dòng)量來(lái)推算出CW位置的閥孔與滑閥的配合間隙。圖1中CP為接觸點(diǎn)，CW為接觸厚度，CM為測(cè)量點(diǎn)。

圖1 垂度測(cè)試示意圖

圖2 計(jì)算方法示意圖

其計(jì)算的原理來(lái)自于圖2中所示的2個(gè)相似三角形。BC是我們需要計(jì)算出的配合間隙，而B(niǎo)’C’則是我們測(cè)量的下垂量，它的位置位于圖1中的CM處，根據(jù)幾何的相似原理，從圖2我們可以得到：AB/BC=A’B’/B’C’。于是可知公式(1)，

AB就是CW的長(zhǎng)度，可以直接測(cè)量。A’B’可以通過(guò)測(cè)量然后計(jì)算出來(lái)。舉例說(shuō)明，顯示4T60E鎖止閥孔的配合間隙的計(jì)算過(guò)程。

第一步，測(cè)量A B的大小。它就是接觸厚度CW=4.4577mm。

第二步，測(cè)量B’C’的大小。它是CM處滑閥的下垂量(偏離中心線的最大距離)。這里我們測(cè)得其上下擺動(dòng)的最大量為0.7620mm，因此我們需要將它除以2，B’C’=0.7620 / 2 =0.3810mm。

第三步，計(jì)算有效長(zhǎng)度A’B’的大小。

首先，測(cè)量CM到CP的距離，這里我們測(cè)得28.5242mm。

然后，計(jì)算AB的一半：4.4577/2= 2.2289mm。

最后，將以上2個(gè)數(shù)字相減，得到26.2953mm。

因此，有效長(zhǎng)度A’B’= 26.2953mm。

第四步，計(jì)算配合間隙，使用公式(1)并利用以上數(shù)值，可以計(jì)算出CW處的配合間隙為：

BC= 4.4577 / 26.2953×0.381 = 0.0646mm

正常的間隙應(yīng)該在0.038mm以內(nèi)，因此該計(jì)算數(shù)據(jù)表明此閥孔已超出正常磨損的范圍，需要進(jìn)行修復(fù)。

上述方法需要用游標(biāo)卡尺或者百分表在CM處進(jìn)行垂度的測(cè)量，圖3所示為使用游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量CM處的擺動(dòng)量(CD4E閥體的旁路鎖止閥)。此時(shí)需注意圖3中游標(biāo)卡尺測(cè)量的位置，它必須與有效長(zhǎng)度A’B’的計(jì)算位置相一致。除了游標(biāo)卡尺，我們還可以使用百分表來(lái)進(jìn)行測(cè)量。百分表需要用定位架來(lái)固定，但其測(cè)量的可靠性要比卡尺好(圖4)。

二．使用針規(guī)的測(cè)量法

另一種垂度測(cè)量的方法，測(cè)量時(shí)更簡(jiǎn)單，這種方法不需要卡尺或百分表，只需借用現(xiàn)成的一套標(biāo)準(zhǔn)針規(guī)即可。針規(guī)為一些直徑已被標(biāo)定的細(xì)針，它是主要用于測(cè)量孔的尺寸、距離和孔深的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量工具(圖5)。

圖3 使用游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量擺動(dòng)量(CD4E閥體的旁路鎖止閥)

圖4 使用百分表來(lái)測(cè)量擺動(dòng)量(CD4E閥體的旁路鎖止閥)

圖5 整套的標(biāo)準(zhǔn)針規(guī)(英制)

用針規(guī)來(lái)測(cè)量滑閥的下垂量是將針規(guī)插入下垂的滑閥與閥孔之間(圖6)，閥孔磨損量越大，滑閥下垂量就越大，規(guī)定尺寸的針規(guī)插入就會(huì)覺(jué)得太松，我們據(jù)此就可以判別閥孔的磨損量已經(jīng)超標(biāo)。

在此我們舉例來(lái)說(shuō)明如何使用針規(guī)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。圖6中顯示的是一塊CD4E閥體，鎖止旁路閥已被倒插入閥孔，滑閥的大圓處于其通常的工作位置上。我們現(xiàn)在插入一個(gè)已標(biāo)定好的直徑0.110inch(1inch=25.4mm)的針規(guī)時(shí)，感覺(jué)有些稍緊，于是我們?cè)贀Q一個(gè)直徑為0.106inch的針規(guī)試試，這次感覺(jué)又太松，因此我們就可以判斷這里正確的垂度大概在0.109inch左右。

此時(shí)需要注意的是在插入針規(guī)時(shí)，插入的深度只需0.13～0.25mm之間即可，不要插入過(guò)深。此外，插入針規(guī)時(shí)要小心，不要用力插入或硬將針規(guī)擠進(jìn)去。

圖6 用針規(guī)來(lái)進(jìn)行垂度測(cè)試(CD4E閥體的旁路鎖止閥)

那么如何通過(guò)這個(gè)測(cè)量到的下垂量來(lái)推算出滑閥與閥孔的配合間隙呢？

圖7中的PD指的是輕松插入到閥孔與下垂的滑閥之間的最大針規(guī)直徑，SD指的是針規(guī)測(cè)量處的滑閥控制圓直徑，而B(niǎo)D指的是針規(guī)測(cè)量處的閥孔直徑。要通過(guò)PD的大小來(lái)計(jì)算出滑閥大圓與閥孔接觸區(qū)域(CW)的配合間隙，我們還是需要利用上文提及的圖2中的2個(gè)相似三角形和計(jì)算公式(1)。只是公式(1)中的B’C’需要通過(guò)公式(2)來(lái)計(jì)算：

公式(2) B’C’= PD–( BD-SD)/2

我們現(xiàn)在再以4T60E中鎖止閥為例來(lái)介紹一下實(shí)際計(jì)算過(guò)程。

第一步，測(cè)量A B的大小。它就是接觸厚度CW=4.4577mm。

第二步，找到最大的PD數(shù)值。這里我們找到的針規(guī)直徑為0.205in，相當(dāng)于5.2070mm。

第三步，測(cè)量孔徑BD和滑閥控制圓直徑SD。這里我們測(cè)得：BD=18.6182mm，SD=8.9916mm。

圖7 針規(guī)測(cè)量的示意圖

第四步，利用公式(2)，計(jì)算垂度B’C’=0.3937mm。

第五步：計(jì)算有效長(zhǎng)度A’B’。這里有效長(zhǎng)度A’B’的計(jì)算與上例中相同，A’B’= CM到CP的距離–CW/2 =26.2953mm。

第六步，計(jì)算配合間隙，使用公式(1)并利用以上數(shù)值，可以計(jì)算出CW處的配合間隙為：

這個(gè)間隙值已經(jīng)超過(guò)0.038mm的正常配合范圍。

三、垂度測(cè)試法總結(jié)

垂度測(cè)試法并非100%精確的，但是只要我們的測(cè)量工具和測(cè)量方法正確，它的精度對(duì)于我們所需要知道的閥孔配合間隙是否已超過(guò)臨界值的問(wèn)題來(lái)說(shuō)已經(jīng)是足夠了。

另外，很多情況下，滑閥在閥孔中單側(cè)受力，使滑閥或閥孔在某一側(cè)的磨損超過(guò)周邊其余部位，通常可以用手電筒進(jìn)行光照法來(lái)發(fā)現(xiàn)。因此在這種偏磨的情況下進(jìn)行垂度測(cè)量時(shí)，滑閥擺動(dòng)的方向應(yīng)該是其擺動(dòng)量最大的方向，也就是測(cè)量其磨損最大部位的配合間隙。

垂度測(cè)試法只是很多測(cè)量方法中的一種，它的最大優(yōu)點(diǎn)是成本低，尤其是當(dāng)你已經(jīng)擁有了一些很好的測(cè)量工具。該測(cè)試法比較適用于測(cè)量那些總體長(zhǎng)度較大，而閥上的控制圓的厚度較小的滑閥，而且利用百分表或電子卡尺計(jì)算出來(lái)的間隙值要比針規(guī)方法更精確。

在高里程數(shù)的CD4E閥體中，旁路鎖止控制閥是更常見(jiàn)的磨損點(diǎn)，我們可以跳過(guò)繁瑣的計(jì)算，直接使用以下計(jì)算好的數(shù)據(jù)來(lái)操作。如圖8所示，我們可以將針規(guī)或者鉆頭柄插入該倒插著的閥的下端，閥體在正常情況下，這個(gè)間隙應(yīng)該在1.778mm以上，閥體磨損越大，閥下垂量就越大，這里針規(guī)可以插入的間隙就越小，此時(shí)所能允許的最小間隙不能低于1.473mm。如果低于這個(gè)數(shù)，就必須更換閥體或?qū)@個(gè)閥孔進(jìn)行鉸孔修復(fù)了。

圖8 CD4E旁路鎖止控制閥的垂度測(cè)試