張緊輪總成優(yōu)化設(shè)計(jì)

覃相興，曾科勛，劉劍雄，劉 科

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西 柳州545005）

張緊輪總成優(yōu)化設(shè)計(jì)

覃相興，曾科勛，劉劍雄，劉 科

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西 柳州545005）

為解決張緊輪總成IPTV值高問題，對張緊輪總成結(jié)構(gòu)及潤滑油脂材料性能進(jìn)行對比研究。通過優(yōu)化張緊輪總成結(jié)構(gòu)及更改潤滑油脂材料，降低了產(chǎn)品的IPTV值，取得了較好的效益。

發(fā)動機(jī)；張緊輪總成；汽車

LJ465系列發(fā)動機(jī)是由柳州五菱柳機(jī)動力有限公司自主研發(fā)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型發(fā)動機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、升功率大、油耗低、轉(zhuǎn)速高、噪聲小、達(dá)到國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)，可廣泛配套于各類面包車、輕卡車。

LJ462Q張緊輪總成搭載在LJ465系列發(fā)動機(jī)上，因售后IPTV（注：千臺故障數(shù)）值偏高，顧客要求對該張緊輪總成進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。本文通過對LJ462Q張緊輪總成滑潤油脂材料及密封圈唇口結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升了產(chǎn)品性能，降低了售后IPTV值，同時也提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 張緊輪總成產(chǎn)品現(xiàn)狀分析

LJ462Q張緊輪總成主要故障模式為異響，產(chǎn)生原因?yàn)橛椭瑩p耗過快及漏脂造成油脂偏少。為解決此問題，主要在油脂材料及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 設(shè)計(jì)方案及優(yōu)化

2.1 原狀態(tài)

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)前LJ462Q張緊輪總成采用潤滑油脂材料為Unirex N2.

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)前LJ462Q張緊輪總成的密封圈唇口結(jié)構(gòu)為單唇口。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）材料更改。張緊輪用油脂Unirex N2更改為PETAMO GHY 133N，提高產(chǎn)品的耐高溫性能及耐寒性能、增加軸承的耐磨性。

（2）結(jié)構(gòu)更改。密封唇口結(jié)構(gòu)由單唇口改為兩唇口，增加唇口密封性，降低產(chǎn)品漏脂風(fēng)險(xiǎn)。

3 油脂材料對比分析

3.1 原油脂材料

原油脂材料主要是Unirex N2礦物油，礦物油的主要局限性：

（1）在高溫測試環(huán)境下，礦物油的壽命快速縮短，緣于其差的抗氧化性能等。K15準(zhǔn)則證明，工作溫度提高15℃，礦物油的壽命就縮短一半。

（2）差的粘溫特性。隨著溫度升高，任何一種油的粘度都會下降，也就變稀；另一方面，當(dāng)溫度低于0℃時，油會變稠，對于礦物油，這種變化的速度相對更快。

復(fù)合鋰基，使用溫度低于150℃，可防水，通用潤滑行業(yè)。

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)采用的油脂品種：PETAMO GHY 133N合成烴+礦物油。與礦油相比，合成油的優(yōu)勢為：具有更長的工作壽命及良好的抗氧化性能；適用于高低變化顯著的工作溫度，低溫時具有更好的流動性及更好的粘溫特性，高溫時更低的揮發(fā)性以及更好的抗輻射性能；更不易燃。

聚脲，具有更好的耐高溫性能，使用溫度可達(dá)180～200℃，更好的防水性能，既可防水，又可抵抗蒸汽。其適合用泵輸送，適用于快速生產(chǎn)降解。

兩者對比分析可知，張緊輪用油脂Unirex N2更改為PETAMO GHY 133N，提高了產(chǎn)品的耐高溫性能及耐寒性能，增加了軸承的耐磨性。

4 結(jié)構(gòu)更改對比分析

優(yōu)化前：密封唇口結(jié)構(gòu)為單唇口，如圖1所示。

圖1 密封唇口結(jié)構(gòu)為單唇口

優(yōu)化后：密封唇口結(jié)構(gòu)為兩唇口，如圖2所示。

圖2 密封唇口結(jié)構(gòu)為兩唇口

密封圈唇口結(jié)構(gòu)由單唇口改為雙唇口后，增加了唇口密封性，降低了產(chǎn)品漏脂風(fēng)險(xiǎn)。

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 張緊輪總成350 h耐久試驗(yàn)

利用如圖3試驗(yàn)裝夾裝置，做350 h耐久對比試驗(yàn)。

圖3 張緊輪總成試驗(yàn)裝夾裝置

（1）原狀態(tài)。張緊輪用油脂Unirex N 2，密封圈唇口結(jié)構(gòu)為單唇口試驗(yàn)圖片，如圖4、圖5所示，試驗(yàn)結(jié)果如表1所列。

圖4 原狀態(tài)試驗(yàn)前圖片

圖5 原狀態(tài)試驗(yàn)后拆套圖片

表1 試驗(yàn)結(jié)果

（2）優(yōu)化后狀態(tài)。張緊輪用油脂為PETAMO GHY 133N，密封圈唇口結(jié)構(gòu)為兩唇口試驗(yàn)圖片，如圖6、圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果如表2所列。

圖6 優(yōu)化設(shè)計(jì)后狀態(tài)試驗(yàn)前圖片

圖7 優(yōu)化設(shè)計(jì)后狀態(tài)試驗(yàn)后拆套圖片

表2 試驗(yàn)結(jié)果

優(yōu)化前后產(chǎn)品試驗(yàn)后旋轉(zhuǎn)靈活，無阻滯、無異響，產(chǎn)品表面無油脂溢出，軸承內(nèi)部油脂分布在套圈內(nèi)，油脂顏色正常。優(yōu)化后產(chǎn)品耗脂率明顯降低。張緊輪性能有很大提升。

5.2 發(fā)動機(jī)400 h交變負(fù)荷試驗(yàn)

為驗(yàn)證張緊輪優(yōu)化后的效果，對優(yōu)化后的LJ462Q張緊輪總成進(jìn)行了發(fā)動機(jī)400 h交變負(fù)荷試驗(yàn)。

（1）外觀及異響分析。試驗(yàn)完成后對產(chǎn)品的外觀進(jìn)行觀察，在軸承正面的密封圈表面有輕微的溢脂的情況（圖8），對該表面進(jìn)行擦拭去除表面的的油脂后進(jìn)行稱重對比，產(chǎn)品的溢脂量為0.05 g.造成軸承溢脂的原因是，在樣件注脂時采用了人工注脂，注脂不均勻，在軸承瞬間提速時將單點(diǎn)多的油脂擠出。批量生產(chǎn)后采用設(shè)備注脂將能很好解決注脂不均勻問題。

圖8 試驗(yàn)后張緊輪總成外觀

在試驗(yàn)?zāi)M臺架對產(chǎn)品進(jìn)行了在3 000 r/min、6 000 r/min、9 000 r/min三種轉(zhuǎn)速條件下試驗(yàn)檢查產(chǎn)品異響，分別檢測產(chǎn)品在三種轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的噪音值分別為71.4 dB、76.8 dB、82.1 dB，軸承均無異響。

（2）拆解分析。從拆套后的軸承密封圈面看，軸承油脂分布均勻，密封圈唇口邊緣無油脂，正面密封圈的大唇口可以有效地防止油脂溢出，該密封形式采用了大唇口封住油脂小唇口與軸承槽口采用過盈配合的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)可以有效地防止外部的灰塵及泥水不進(jìn)入軸承內(nèi)部。見圖9、圖10.

圖9 拆套后的軸承密封圈面（一）

圖10 拆套后的軸承密封圈面（二）

對拆套后的軸承（圖11），進(jìn)行觀察軸承內(nèi)部油脂分布情況，發(fā)現(xiàn)：油脂均布的粘附在軸承鋼球上及保持架表面且軸承油脂顏色正常，比未使用過的軸承油脂顏色有所加深（圖12為未使用過的新油脂PETAMO GHY 133N），屬于400 h臺架試驗(yàn)后正常的氧化狀態(tài)。

圖11 拆套后的軸承

圖12新油脂

圖12 新油脂（3）對產(chǎn)品進(jìn)行殘脂稱重檢測軸承內(nèi)油脂量為0.73 g.軸承內(nèi)部油脂的剩余量均符合要求。

（4）內(nèi)圈拆套分析。對軸承套圈的尺寸進(jìn)行測量分析，溝道無磨損，溝道圓度及粗糙度均符合要求，即軸承套圈的尺寸符合要求。檢測結(jié)果如表3所列。

表3 檢測結(jié)果

通過對發(fā)動機(jī)400 h交變負(fù)荷試驗(yàn)張緊輪總成的檢測及分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的張緊輪總成符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)束語

密封圈唇口結(jié)構(gòu)同單唇口改為雙唇口。增加唇口密封性，降低產(chǎn)品漏脂風(fēng)險(xiǎn)。張緊輪用油脂Unirex N2更改為PETAMO GHY 133N，提高了產(chǎn)品的耐高溫性能及耐寒性能，增加了軸承的耐磨性。

優(yōu)化后產(chǎn)品耗脂率明顯降低。張緊輪總成產(chǎn)品性能得到很大提升。

經(jīng)張緊輪總成350 h耐久試驗(yàn)、發(fā)動機(jī)400 h交變負(fù)荷試驗(yàn)、整車路試試驗(yàn)驗(yàn)證，以及優(yōu)化設(shè)計(jì)后一年來的售后跟蹤，該優(yōu)化設(shè)計(jì)可行。

[1]劉永長.內(nèi)燃機(jī)原理[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1992.

[2]周龍保，劉巽俊，高宗英.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

The Optimization Design of the Tension Wheel Assembly

QIN Xiang-xing，ZENG Ke-xun，LIU Jian-xiong，LIU Ke
（Liuzhou WulingLiuji Power Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China）

In order to solve the problem about the high IPTV value of the tension wheel assembly，the structure of the tension wheel assembly is studied comparatively in this paper，also to the performance of the lubricating grease materials.It is reducing the IPTV value of the products with a good benefit achieved by optimizing the structure of the tension wheel assembly and changing the lubricating grease materials.

automobile engine；the tension wheel assembly；automobile

U464

A

1672-545X（2017）09-0102-04

2017-06-15

覃相興（1974-），男，廣西鹿寨人，本科，高級工程師，主要從事內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)。