發動機飛輪導向軸承安裝卡滯問題探討

陳維余，楊合安

（濰柴（濰坊）中型柴油機有限公司，山東 濰坊 261109）

發動機飛輪導向軸承安裝卡滯問題探討

陳維余，楊合安

（濰柴（濰坊）中型柴油機有限公司，山東 濰坊 261109）

車用柴油機由于連接變速器的需要，在飛輪中心孔處設計了導向軸承。它的作用是：支承變速器第一軸的前端，并為其導向，使得發動機與離合器接觸平穩，輸出動力平順。它的安裝狀態、技術狀況的好壞，直接影響柴油機飛輪中心孔、及變速器第一軸的同軸度。會導致飛輪殼內部異響、變速器第一軸常嚙合齒輪嚴重磨損等故障。安裝過程如果出現軸承轉動卡滯的現象，嚴重影響生產效率和裝配質量。對此，我們從加工制造和裝配等環節做了分析探討，會同設計部門共同解決軸承安裝卡滯的問題。

飛輪中心孔；導向軸承；卡滯

1 概述

本文僅探討車用柴油機飛輪導向軸承安裝過程中，出現軸承運轉卡滯的現象及解決方案。

在實際生產中，飛輪導向軸承裝配安排在柴油機試車下線后進行。利用專用工裝完成。結果經常出現軸承轉動卡滯的現象，又需要拆下軸承，修磨飛輪中心孔，再次重新安裝導向軸承。導致作業效率嚴重下降，裝配質量難以有效控制，裝配一致性難以保證；工人的勞動強度數倍加大。如何解決此問題成當務之急。

2 飛輪中心孔技術要求和圖紙介紹

圖1 飛輪中心孔圖紙示意

技術圖紙如圖1所示：

從以上圖紙可以看出：

飛輪中心導向軸承安裝孔直徑Φ52M7，公差（0，-0.03）mm；周圍非均勻分布6個螺栓孔，沉孔直徑Φ26mm；沉孔直徑Φ17.5mm。

在導向軸承安裝過程中，引起卡滯結果的因素包括以下幾個方面：

導向軸承自身加工制造的因素；飛輪中心孔加工制造的因素；螺栓把緊力矩導致材料變形的因素；裝配導向軸承方式方法的因素等等。

下面我們詳細分析所列的幾方面造成的影響，以期找到導致軸承卡滯最主要的影響因素。

3 導向軸承自身問題檢查

檢查導向軸承加工制造是否存在超出標準的現象。

導向軸承為外購標準件，型號規格為：6205-2RS，相關尺寸有：

外徑：Φ520-0.011mm；內徑：Φ250-0.008mm；寬度：150-0.12mm.

在安裝過程中，造成卡滯起主要作用的是軸承外徑。為此，抽取10件軸承，我們利用精度2.8um的三坐標測量機測量外徑。

測量結果如表1所示：

從表1，10件軸承外徑測量結果來看，最大直徑：51.9987mm，最小直徑：51.9930mm。直徑均在公差范圍內，但大致分布在公差帶的上半部分。

4 飛輪加工制造及裝配問題的影響：

（1）飛輪中心孔在飛輪安裝前后內徑變化的考察：

飛輪有專門的制造單位依照技術要求加工，作為外協件采購進廠。

為了考察飛輪中心孔的加工精度，在柴油機總裝待上線工位，隨機抽取10件飛輪并標記，利用內徑千分表測量其中心孔直徑。

在柴油機臺架試驗結束，二次把緊飛輪待安裝軸承工位，對這10件飛輪進行跟蹤測量。重新利用同一支內徑千分表、同一人員測量所標記的飛輪內徑。

測量結果的統計圖如圖2所示：

圖2 螺栓把緊前后飛輪中心孔徑測量統計

從圖2 可以看出，飛輪上線前的中心孔直徑大部分分布在Φ520-0.03的公差下1/3處，這也符合對孔徑的加工往往偏公差下限的特點。

明顯的，可以看出，螺栓把緊前后，飛輪中心孔直徑縮小。平均縮小值在0.02mm。飛輪中心孔直徑均已經超出公差下限。最大的已經達到-0.07mm。

（2）飛輪螺栓把緊力矩對中心孔直徑影響：

技術要求飛輪把緊力矩為285-295牛頓米。

參照前面圖1圖紙知道，沉孔深度16mm，螺栓孔深度為21.5mm。

下面計算螺栓孔壁到中心孔壁的壁厚。

按照黨中央、國務院決策部署，我國自2019年1月1日起，調整跨境電商零售進口稅收政策，提高享受稅收優惠政策的交易限制，并且擴大商品清單范圍。稅收政策調整包括：將年度交易限值由每人每年20000元調整至26000元，今后隨著居民收入的提高，相機調增；將單次交易限值由每人每次2000元調整至5000元，并明確已經購買的跨境電商零售進口商品不得進入國內市場再次銷售。

沉孔部分的壁厚：b1=82/2-26/2-52/2=2mm

螺栓孔部分的壁厚：b2=82/2-17.5/2-52/2=6.25mm

飛輪把緊力矩產生的壓緊力：根據經驗公式 M=K×P×d×10 計算壓緊力。

表1 軸承外徑測量結果

其中M：力矩；P：壓緊力；K：擰緊力系數；d：螺栓直徑。則有：M=290Nm；螺栓為M16-6H，所以d=16mm；一般加工表面K取0.2。所以P=M/2/d=290/2/0.016=9062N。

把緊螺栓依約9KN的壓力施加作用，勢必引起金屬材料的受壓彈性變形。

彈性變形量的計算：螺栓孔的受壓變形，可以參考鋼管的受壓變形模式。這樣就有計算公式：δ=FL/ES。

式中δ：變形量（米）；F：壓力（牛頓）；E：彈性模量，對于鑄鐵，一般取E=120×109Pa；S：截面積（米2）。

則有：δ=FL/ES=9062×0.0215÷（120×109）÷3.14÷［（0.0262-0.01752）÷22］=0.006（mm）

根據金屬材料變形前后總體積不變的的原則，螺栓孔周邊材料會向四周延展?？紤]到飛輪中心孔周圍分布的6個螺栓孔距離中心孔壁厚b1、b2很薄、其他方向材料很厚的情況，材料的延展量集中向中心延展。從實測中心孔徑平均變形量0.02mm來看，符合實際情況。

可以得出以下結論：飛輪中心孔孔徑在螺栓把緊后，孔徑變小的原因主要來自于螺栓的把緊力矩造成的變形。

（3）螺栓把緊工藝的影響：飛輪中心孔周圍六個螺栓孔，在導向軸承安裝前，經過臺架試驗，存在二次把緊的情況，且是利用定扭扳手逐個把緊，會造成飛輪中心孔變形量不均勻。

5 改善的方法

（1）現場作業時，發現軸承安裝卡滯后，退出軸承，利用鉸刀或者砂輪，對飛輪中心孔實施修磨。再次裝入軸承，檢查是否正常。當遇到大批量軸承卡滯時，帶來非常棘手的難題。

這種措施存在以下缺點：修磨量無法準確控制；退出軸承時容易造成軸承異常，甚至損壞；人工工作量增加、降低工作效率；軸承裝配一致性變壞。

（2）更改飛輪中心孔加工工藝要求。飛輪中心孔公差要求（0，-0.03）mm，實質是為了確保軸承安裝后，為過盈配合。但是，由于中心孔周圍六個螺栓孔把緊后，引起變形，導致孔徑減小，造成過度過盈。再加上把緊力矩引起的不均勻變形，導致軸承卡滯。導向軸承有軸承座，不會導致離合器軸伸縮時脫出。

經過各方對接驗證，在技術要求上，將導向孔由Φ52M7提高到Φ52H7，也即提高0.03mm，抵消中心孔徑的變形。即保證過盈配合，又可消除安裝過程出現卡滯。杜絕由此帶來的一系列不利影響。

（3）實際改善和創新效果：經過改進飛輪中心孔加工工藝后，在半年的時間周期來看，還沒有出現一例卡滯現象。

6 結論

通過對某型車用柴油機飛輪導向軸承安裝作業中，出現的軸承安裝卡滯問題的調研、測量、分析和探討，有根有據的提出飛輪加工工藝的修訂，有效的改善裝配作業的浪費，同時滿足裝配質量的要求。徹底消除了卡滯問題，實施達到預期效果。

［1］潘成剛.金屬壓力加工的變形基礎［J］.高等教育，2012（04）.

［2］湯安民，王忠民，李智慧.金屬材料彈塑性加、卸載時彈性變形大小與分布 ［J］.西安理工大學學報，1006-4710.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.016