發動機正時鏈輪緊固螺釘防松技術研究

田斌哈爾濱東安汽車動力股份有限公司

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發動機正時鏈輪緊固螺釘防松技術研究

田斌
哈爾濱東安汽車動力股份有限公司

摘要：某系列機生產以來，在公司內外出現多起正時鏈輪緊固螺釘松動引起的整機損壞故障，引起車廠及最終用戶的強烈抱怨。本文從實際工作出發，結合螺紋防松技術研究，通過對具體故障機的分解、排故及分析，找出了影響凸輪軸正時鏈輪緊固螺釘松動的影響因素，并制定了有效的控制措施，避免了類似故障的重復發生。

關鍵詞：凸輪軸；發動機；正時鏈輪；故障

概述

1、凸輪軸正時鏈輪緊固螺釘松動故障信息

通過對一年多的故障統計分析，總結出主要故障信息如下：

1.1故障信息列表

日期2012.3.29 2012.9.28 2013.4.25發動機A　B　C故障信息一用戶車行駛出現異響，鏈條斷裂，發動機無法啟動一用戶車行駛中突然發生異響，停車后再啟動不著，分解發現從動鏈輪螺釘脫落，造成氣門斷裂，缸體損壞。不著車，凸輪軸不轉，分解發現鏈輪固定螺釘松動行駛里程(km) 2000 17890 0

1.2故障信息統計結論

從以上故障信息看，有售后市場發生的故障，也有車廠在線的故障。行駛最長17890公里，最短0公里，故障覆蓋范圍較廣。說明此故障比較典型，發生幾率較高。

2、原因分析

2.1配合副裝配痕跡分析

2.1.1從裝配后的螺釘和鏈輪磨損痕跡看，都靠近螺釘和鏈輪法蘭盤內圈，造成裝配后摩擦力矩變小。在同樣緊固力矩情況下，由于接觸面積和阻力臂變小，使螺釘防松效果變差，沒發揮螺釘最大的防松效果。

2.1.2一些故障機出現鏈輪定位銷沖擊定位槽現象，反復沖擊后出現豁口缺陷。從鏈輪固定及工作原理上看，螺紋防松主要靠摩擦阻力，而不是靠定位銷，因此判斷鏈輪固定螺釘松動后反復沖擊鏈輪造成定位槽損壞。

根據加固設計方案，確定本橋施工方式為，在施工駐地預制角鋼支架，利用列車間隔在人行道扶手外掛設吊籃，安裝新托架、加固原托架。

2.1.3還有一些故障機螺釘松動后造成鏈輪打齒和鏈輪從定位槽中脫出現象，使發動機無法起動，零部件損壞等。

2.2產品符合性檢查

通過對螺紋相配件進行測量，未發現螺釘和凸輪軸螺孔相關尺寸有超差現象，裝配力矩都符合圖紙要求。

2.3螺釘防松原理

從螺釘防松原理看，主要有三種防松方式：1.靠摩擦力防松；2.利用機械元件防松；3.永久止動。

我司某系列機凸輪軸鏈輪防松采用的是靠摩擦力防松方式。對重要螺紋連接，如：缸體缸蓋連接螺栓、主軸承蓋螺栓等都選用了GB/T5787 B級六角頭法蘭面螺栓A型結構，其防松效果明顯，不易出現松動現象。此結構螺釘擰緊時，法蘭盤外緣先與鏈輪面接觸，在軸向力作用下逐漸使整個法蘭面與鏈輪面接觸，從而起到增加摩擦力的作用，防松效果極佳。反之，若螺釘法蘭面為平面，則螺釘擰緊后由于受力法蘭盤外緣會翹曲，從而造成接觸面積變小、摩擦力減少、防松效果降低，螺釘易松脫現象。

從故障機和新機鏈輪緊固后的痕跡看，螺釘和鏈輪內圈接觸痕跡重、明顯，外圈接觸痕跡輕、不明顯。說明螺釘受力后內圈所受壓力大于外圈所受壓力，即在同樣力矩情況下，螺釘法蘭面與鏈輪實際接觸面積小（防松力臂?。?、防松效果差，大的法蘭盤面沒起到作用。而日本件螺釘裝配后都是外圈接觸痕跡重、內圈接觸痕跡輕，其工作時實際接觸面積大（防松力臂大），防松效果好。在同樣力矩情況下不易松脫。

2.4防松螺栓

根據GB/T 5789和GB/T 6177研發的防松螺栓是一種新型緊固件，它的獨特結構{螺紋與邊牙成反向力運動}，使得螺栓在施加外力作用下越拎越緊，從根本上解決了緊固件長期使用而松動的問題；施并牢防松螺栓的運用至今避免了不少機械設備在激烈運轉中螺栓的松脫現象，從而大大避免了由于機械設備導致的重大事故。

根據我司某系列機正時鏈輪緊固螺釘的工作狀況，應選用螺紋與邊牙成反向力運動的防松螺栓，從而在根本上杜絕鏈輪固定釘松動引起的發動機損壞現象。

3、控制措施

3.1改進了發動機裝配控制程序，增加了防呆防錯程序，即力矩擰緊機擰緊力矩合格后，發動機托盤才自動放行。

3.2裝配時，使用螺紋厭氧膠，增加防松效果。

3.3質量部門加大對外購件的質量監控，保證裝機產品符合技術要求。

3.4從設計理論上，建議研發部門采用以下三種改進方案：

一采用GB/T5787 B級六角頭法蘭面螺栓A型結構；

二采用大螺釘法蘭盤結構，增加接觸面積和摩擦系數；

三采用螺紋與邊牙成反向力運動的防松螺栓結構。

4、結論

4.1從調查結果看，出現故障的發動機，有量產初期簡易裝配線生產的發動機，也有新裝配線生產的發動機，螺釘力矩一部分為手工校緊，一部分為力矩擰緊機擰緊，人工校緊和機器擰緊都會出現漏緊、力矩偏小或假力矩現象；以上現象在短期試車中未被發現，導致問題產品流出廠外。

4.2.零部件尺寸超差未被檢出而裝機出廠產生故障。

4.3設計結構及采取的防松措施不夠健壯，易產生鏈輪螺釘松動故障。

參考文獻：

[1][美]C.F.韋特澤爾著許忠德李炳泉等譯.汽車發動機故障診斷與調整

[2]葉君主編.實用緊固件手冊.機械工業出版社2002年8月第1版