某型燃機(jī)可調(diào)引射器套筒軸向磨損故障分析

摘 要：文章通過對某型燃機(jī)排氣裝置可調(diào)引射器套筒零件軸向磨損故障分析認(rèn)為：因可調(diào)引射器搖臂、下座等零件尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致排氣裝置在臺架長試過程中，出現(xiàn)搖臂、下座、套筒等零件軸向磨損故障。而零組件軸向磨損將直接導(dǎo)致部分零組件因報(bào)廢而需要進(jìn)行更換、臺架長試被迫停止，增加返工、返修成本、更主要的是降低了某型燃機(jī)排氣裝置可靠性及使用壽命。通過對故障機(jī)的分解、檢查和故障分析，制定有效的質(zhì)量改進(jìn)措施。某型號燃機(jī)排氣裝置可調(diào)引射器套筒零件軸向磨損故障得到了根本的解決。

關(guān)鍵詞：排氣裝置；套筒零件；軸向磨損；設(shè)計(jì)改進(jìn)

1 引言

某型燃機(jī)排氣裝置在某研究所進(jìn)行臺架長試過程中，在試車后第03次下臺分解檢查時發(fā)現(xiàn)：排氣裝置可調(diào)引射器組件經(jīng)點(diǎn)火試車后，有3～4處的套筒零件由于積碳和變形導(dǎo)致擺桿軸向行程出現(xiàn)卡滯或研死現(xiàn)象（通過對某臺可調(diào)引射器的停車檢查發(fā)現(xiàn)，套筒零件也存在上述故障現(xiàn)象）。該故障占每臺可調(diào)引射器套筒零件故障率的40%以上（套筒零件在可調(diào)引射器組件上為7處延圓周方向均布），即每一臺份排氣裝置可調(diào)引射器的套筒零件平均有3處存在擺桿軸向行程卡滯或研死現(xiàn)象，嚴(yán)重時將導(dǎo)致套筒零件軸向磨損故障。該故障不僅影響一次試車合格率，而且影響排氣裝置的可靠性及使用壽命。

根據(jù)故障現(xiàn)象，某研究所設(shè)計(jì)人員對某型燃機(jī)排氣裝置制定了可調(diào)引射器組件套筒零件及相關(guān)零組件修復(fù)后、重新試車的技術(shù)決定。經(jīng)對故障機(jī)返工、返修工藝規(guī)程參數(shù)、相關(guān)零件設(shè)計(jì)改進(jìn)的評審、論證，及對修復(fù)件的檢查、更換，按照技術(shù)決定單要求，恢復(fù)可調(diào)引射器的裝配、靜態(tài)打壓試驗(yàn)、重新交付、臺架試車。通過試車過程的跟蹤驗(yàn)證，某型號燃機(jī)排氣裝置試車合格率100%通過。

2 故障現(xiàn)象

某型燃機(jī)排氣裝置，零件號為某型燃機(jī)的可調(diào)隱射器組件在某所進(jìn)行臺架長試過程中，在設(shè)計(jì)要求試車后第03次下臺分解檢查時發(fā)現(xiàn)：

2.1下座存在一處磨損嚴(yán)重，相同位置的擺桿及配合搖臂花鍵鍵齒配合情況出現(xiàn)異常（軸向磨損5mm、研死）。

2.2 套筒（7件）其中，1件端面磨損（5mm）。

2.3 搖臂（7件），其中1件端面磨損。

2.4 擺桿（7件），其中1件端面磨損。

2.5 調(diào)節(jié)片（7件），其中1件端面磨損。

2.6 球頭（7件），其中1件端面磨損。

3 原因分析

從下座、擺桿等零件設(shè)計(jì)參數(shù)及安裝結(jié)構(gòu)分析，當(dāng)排氣裝置正常工作，高溫燃?xì)馔ㄟ^可調(diào)引射器時，下座和搖臂在高溫狀態(tài)下將出現(xiàn)熱膨脹變形。而下座與搖臂（徑向和軸向）的設(shè)計(jì)配合間隙不能完全消除其變形量，結(jié)果導(dǎo)致?lián)u臂前部與下座出現(xiàn)軸向頂死現(xiàn)象（一處或多處）。同時，高溫燃?xì)庑纬傻姆e碳加劇了下座與搖臂徑向配合間隙的惡化，造成下座與搖臂零件徑向研死故障（一處或多處卡滯或研死）。但可調(diào)引射器裝置前安裝邊組件在作動筒的作用下繼續(xù)對其它關(guān)聯(lián)件實(shí)施拉動，最終導(dǎo)致上述下座、擺桿等關(guān)聯(lián)件發(fā)生端面和球面部位磨損，調(diào)節(jié)片不能正常開啟，燃機(jī)排氣裝置的可靠性和壽命下降。

4 改進(jìn)措施

通過對排氣裝置可調(diào)引射器故障現(xiàn)象及故障原因分析及判定，可調(diào)引射器下座、搖臂等零件的尺寸設(shè)計(jì)和安裝結(jié)構(gòu)、配合間隙不合理，是造成可調(diào)引射器多個零組件磨損故障的主要原因。

同時，根據(jù)可調(diào)引射器零組件磨損情況和故障現(xiàn)象，通過反復(fù)核對、論證主要零部件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、相互間安裝及配合間隙等參數(shù)的因果關(guān)系，對可調(diào)引射器多個零組件磨損故障制定了如下永久性質(zhì)量改進(jìn)措施。

4.1 搖臂零件尺寸的改進(jìn)

通過搖臂與下座的安裝結(jié)構(gòu)可以得出，搖臂的外徑設(shè)計(jì)尺寸為￠20.0-0.13、長度尺寸52.0-0.19與下座內(nèi)徑設(shè)計(jì)尺寸￠20+0.130及長度尺寸52.1mm配合時，搖臂與下座配合的軸向竄動量按自由公差計(jì)算不大于0.2mm，徑向間隙0.26max（直徑方向）。當(dāng)可調(diào)引射器在工作狀態(tài)下，高溫燃?xì)鈱?dǎo)致?lián)u臂發(fā)生熱膨脹（軸向頂死變形、徑向間隙減小），而造成搖臂不能在下座的支撐下正常進(jìn)行往復(fù)圓弧曲線運(yùn)動，從而影響調(diào)節(jié)片不能正常開啟。

保持搖臂零件外徑￠20.0-0.13尺寸不變，將長度52.0-0.19尺寸更改為50.0-0.19mm，保持下座與搖臂的徑向配合間隙不變，將軸向配合長度由原尺寸35.6縮短2mm，使搖臂與下座的軸向配合長度始終保持在16.5mm范圍內(nèi)。以改變在高溫燃?xì)庾饔孟乱驌u臂受熱膨脹而與下座的軸向配合間隙過小而出現(xiàn)“頂死”故障。

4.2 下座零件的尺寸改進(jìn)

從搖臂與下座零件的設(shè)計(jì)中可以得出，搖臂與下座零件的軸向設(shè)計(jì)要求的配合長度為16.5mm，徑向配合間隙為0.26max。當(dāng)可調(diào)引射器在高溫燃?xì)夤ぷ鳡顟B(tài)下，在搖臂與下座的徑向配合面容易產(chǎn)生積碳堆積（因下座零件為盲孔，積碳不易排出），從而導(dǎo)致?lián)u臂與下座的往復(fù)圓弧曲線運(yùn)動出現(xiàn)“卡滯”，嚴(yán)重時將出現(xiàn)“卡死”故障。

在保證搖臂與下座原有配合間隙和配合長度（將下座長度尺寸35.6mm縮短2mm，保持搖臂與下座的軸向配合長度為16.5mm不變）的基礎(chǔ)上，采用電火花加工方法，在下座零件外經(jīng)52.1mm的長度范圍內(nèi)，切出延圓周方向均布的￠5×22mm的腰型排氣孔3條。當(dāng)高溫燃?xì)馔ㄟ^下座與搖臂配合的內(nèi)腔道時，高溫燃?xì)猱a(chǎn)生的積碳通過下座的排氣孔得到釋放，而不能產(chǎn)生積碳堆積。

5 結(jié)束語

針對排氣裝置可調(diào)引射器搖臂、套筒等零件的磨損故障進(jìn)行的分析、改進(jìn)、論證以來，通過對某型號燃機(jī)排氣裝置可調(diào)引射器后批次產(chǎn)品的跟蹤驗(yàn)證，上述結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量改進(jìn)措施有效。交付某研究所的排氣裝置產(chǎn)品未再次出現(xiàn)套筒、搖臂等零組件的磨損故障。因此，可以得出如下結(jié)論：

（1）原因分析定位準(zhǔn)確；（2）故障復(fù)現(xiàn)過程清楚；（3）改進(jìn)結(jié)果經(jīng)驗(yàn)證，效果明顯；（4）修復(fù)措施、設(shè)計(jì)改進(jìn)滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)和驗(yàn)收要求；（5）質(zhì)量改進(jìn)措施有效，某型號燃機(jī)排氣裝置試車合格率100%通過，最終實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品無故障交付。