基于斯太爾平衡軸軸承間隙測量方法的探究

羅宏剛，張福來，張肖

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

基于斯太爾平衡軸軸承間隙測量方法的探究

羅宏剛，張福來，張肖

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

平衡軸是重型汽車的重要組成部分，然而斯太爾平衡軸作為一款經(jīng)典的整體式平衡軸，廣泛應(yīng)運(yùn)于重型汽車行業(yè)。斯太爾平衡軸的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，分裝過程繁瑣，若不能嚴(yán)格按照裝配工藝要求進(jìn)行操作，就會出現(xiàn)平衡軸漏油、軸承磨損等失效模式。由于受測量手段的約束，在平衡軸分裝過程中最困難的就是如何測量出軸承軸向0.1-0.3mm的間隙，從而進(jìn)一步地正確選配斯太爾技術(shù)所給的七種定位墊圈。本文從假設(shè)使用工裝代替平衡軸頭出發(fā)，模擬平衡軸分裝過程，用測量規(guī)間接測出軸承軸向間隙，再加上理論值，從而得出定位墊圈的厚度，進(jìn)行正確選配定位墊圈。

平衡軸；間隙測量；工裝；定位墊圈

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)10-55-03

1、斯太爾平衡軸的結(jié)構(gòu)分析及現(xiàn)有分裝工序

平衡軸（只針對雙后橋車型而言）是重型汽車的重要組成部分，其主要作用是傳遞車輪與車身之間的一切力和力矩，使中橋和后橋能夠均勻承載車身的質(zhì)量與載荷。重型汽車的平衡軸從結(jié)構(gòu)上分為整體式與斷開式，整體式平衡軸是目前國內(nèi)使用較多的一種結(jié)構(gòu)，斯太爾平衡軸是應(yīng)運(yùn)較為廣泛的一種整體式平衡軸。

斯太爾平衡軸作為一款成熟的老產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，分裝工序繁瑣，分裝及裝配環(huán)節(jié)是影響平衡軸是否正常工作的最大因素。若分裝或裝配不能滿足設(shè)計與裝配工藝要求，平衡軸的漏油現(xiàn)象將無法避免。

根據(jù)斯太爾的設(shè)計圖紙，平衡軸的三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。

所示結(jié)構(gòu)中的所有零件必須遵循裝配工藝的要求進(jìn)行分裝，其中球面軸承的內(nèi)外環(huán)、間隔襯套、密封圈、油封等分裝關(guān)鍵零部件，若存在質(zhì)量問題都會影響平衡軸的正常工作。

為了更好地探究平衡軸軸承間隙的測量方法，先簡單介紹一下現(xiàn)有的平衡軸分裝的工序內(nèi)容，如表1所示：

表1 現(xiàn)有平衡軸分裝工序表

2、斯太爾平衡軸軸承軸向間隙的分析

除了按照工藝要求進(jìn)行裝配外，根據(jù)斯太爾技術(shù)要求，裝配完成后的平衡軸軸承內(nèi)環(huán)應(yīng)該存在0.1-0.3mm的軸向間隙，如圖2所示。而圖紙所給出的定位墊圈有如表2所示的7種型號，需要在裝配過程中根據(jù)裝配間隙的不同進(jìn)行選裝。由于平衡軸分裝完成后的間隙無法測量，因此選裝哪種規(guī)格的定位墊圈難度增大。

表2

通過選裝最合適的定位墊圈，保證軸承軸向0.1-0.3mm的間隙，從而使得球面軸承內(nèi)環(huán)與外環(huán)相接處的球面形成特定的封閉空間，在封閉空間內(nèi)產(chǎn)生油膜，油膜封閉著齒輪油在軸承表面潤滑，達(dá)到封閉潤滑的效果。若是裝配的定位墊圈厚度偏厚，則軸承內(nèi)外環(huán)之間的間隙增加，封閉空間不易形成油膜，從而增大了軸承內(nèi)部漏油的風(fēng)險，影響其潤滑效果；若是裝配的定位墊圈厚度偏薄，則軸承內(nèi)外環(huán)之間的間隙很小，軸承在工作環(huán)境下，會產(chǎn)生劇烈的干摩擦，加劇了軸承的磨損，減少了零部件的壽命。因此裝配時定位墊圈偏厚或偏薄都會影響平衡軸的正常工作。

經(jīng)過分裝現(xiàn)場的裝配經(jīng)驗可知，分裝完成后，如果所裝配的定位墊圈偏厚，搖擺板簧時會出現(xiàn)松曠的現(xiàn)象；如果所裝配的定位墊片偏薄，會出現(xiàn)板簧抱死的現(xiàn)象。根據(jù)這些經(jīng)驗可以判斷所裝配的定位墊片的厚度是否正確。

3、通過使用工裝的方法進(jìn)行軸向間隙的測量

既然平衡軸分裝完成后的間隙無法測量，我們假設(shè)在分裝前使用某種工裝代替軸頭進(jìn)行間接的間隙測量，測量所得的值再加上0.3-0.4mm的理論間隙值就是我們所要選取的定位墊圈的厚度，從而正確地選擇定位墊圈規(guī)格，滿足軸承0.1-0.3mm的軸向間隙，達(dá)到設(shè)計和工藝要求。設(shè)計工裝如圖3、圖4所示，測量規(guī)兩端尺寸如表3所示：

表3

根據(jù)斯太爾技術(shù)對定位墊圈的尺寸要求，我們設(shè)計了5種規(guī)格的測量規(guī)，每個測量規(guī)都相當(dāng)于一個通止規(guī)。平衡軸在分裝過程中，定位墊圈是裝配在間隔襯套與軸殼之間，因

此只需要用測量規(guī)測出軸殼與間隔襯套之間的間隙，定位墊圈的理論厚度等于測量的間隙加上0.3mm。由于測量規(guī)小端的厚度均為偶數(shù)，若加上0.3mm沒有合適的定位墊圈規(guī)格，經(jīng)過大量實驗驗證，小端厚度統(tǒng)一加上0.4mm,也可滿足選配定位墊圈的要求。最終結(jié)論為：定位墊圈厚度=小端厚度+0.3/大端厚度+0.4（mm）。

工裝的操作方法及步驟如圖5：

（1）將標(biāo)記1號的軸承內(nèi)環(huán)大端套入到測量卡管內(nèi)；

（2）將間隔襯套套入測量卡管內(nèi)，間隔襯套有孔一端在上側(cè)；

（3）將測量卡管總成套入軸殼分裝總成1號端口；

（4）將標(biāo)記2號的軸承內(nèi)環(huán)小段套入測量卡管內(nèi)；

（5）將測量卡管的壓板壓在2號軸承的端面，用手?jǐn)Q緊螺母；

（6）先選取3號測量規(guī)進(jìn)行間隙測量，若測量規(guī)一端能插入其中一個（軸殼與間隔襯套）間隙中，另一端無法插入任何一個間隙，則所測得的間隙為1.6mm，需選取的定位墊圈為1.6+0.4=2.0；若3號測量規(guī)兩端都能插入，則選取4號測量規(guī)，直至量規(guī)的一端能夠插入，另一端無法插入，則所測得的間隙為該量規(guī)插入的一端的厚度，需選取的定位墊圈厚度為該端量規(guī)插入端的厚度加上0.3或者0.4；若3號測量規(guī)兩端都不能插入，則選取2號測量規(guī)，直至量規(guī)的一端能插入，另一端無法插入，則所測得的間隙為該量規(guī)插入的一端的厚度，需選取的定位墊圈厚度為該端量規(guī)插入端的厚度加上0.3或者0.4。

通過使用間隙測量工裝，在分裝過程中就能間接地測量出設(shè)計所要求的軸向間隙，從而能正確地選配定位墊圈，保證裝配工藝的合理性。為了保持工藝的一致性，在改進(jìn)后的平衡軸分裝工序中應(yīng)增加“間隙的測量”這道工序，改進(jìn)后平衡軸分裝工序內(nèi)容如表4所示：

表4

4、心得體會

我們工作、生活中可能會碰到各種無法一蹴而就的難題，如果剛開始無法直接入手，但為了達(dá)到預(yù)期的目的，我們不妨通過其他間接的手段或者借助外物進(jìn)行分析解決，最終所有的問題都會迎刃而解。就像平衡軸間隙測量，受現(xiàn)有測量手段的制約無法直接測量，但是我們?nèi)匀豢梢允褂霉ぱb對其進(jìn)行間接測量，最終實現(xiàn)了間隙測量的終極目的。

[1]劉東亞、王清娟，汽車底盤構(gòu)造與維修，北京大學(xué)出版社，2009-07.

[2]周長城，車輛懸架設(shè)計及理論，北京大學(xué)出版社,2011-08.

[3]欒亞倫，斯達(dá)---斯太爾汽車500問，人民交通出版社，2000.11.

[4]管曉忙、鮑利平，斯太爾系列柴油汽車結(jié)構(gòu)與維修，機(jī)械工業(yè)出版社2009.1.

[5]付曉光、蔡興旺，汽車構(gòu)造與原理，機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1.

[6]田培棠、石曉輝、米林，夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊 ，國防工業(yè)出版社，2011.1.

The exploration of the Steyr balance shaft bearing clearance measurement method

Luo Honggang, Zhang Fulai, Zhang Xiao
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200)

Balancing shaft is an important part of heavy vehicles, but integral Steyr balance shaft as a classic balance shaft, widely used in heavy duty automobile industry. Steyr balance shaft structure is more complex, packaging process cumbersome, if not strictly according to the assembly process required to operate, there will be a balance shaft, bearing wear and failure mode of oil spill. Because of measurement constraints, the difficulty in balancing shaft packing is how to measure the clearance of bearing axial 0.1-0.3mm, seven positioning gaskets to further correct selection of Steyr technology to.This paper starts from the assumption that use the tool instead of a balance shaft, simulate the balance shaft packing, bearing axial clearance is measured indirectly by measuring gauge, coupled with the theoretical value, the positioning gasket thickness, proper selection of the locating washer.

balance shaft；clearance measurement；tool；positioning gasket

U463.2

A

1671-7988(2014)10-55-03

羅宏剛，就職于陜西重型汽車有限公司汽車總裝配廠。