發動機曲軸動平衡不合格影響因素淺析

彭峰

摘 要：發動機曲軸動平衡量的大小直接影響發動機運行的穩定性和車輛駕乘的舒適性，曲軸動平衡量過大會導致曲軸運行時產生異響、曲軸、軸瓦等異常磨損，嚴重時可能會導致發動機無法正常運行。本文就曲軸動平衡不合格影響因素進行各方面分析，使得在實際生產過程中曲軸動平衡不合格問題可得到快速抑制解決。

關鍵詞：動平衡;過程能力;毛坯質量

1 研究動平衡不合格影響因素的背景

曲軸在發動機中的工作環境非常惡劣，轉速變化比較頻繁，因此對其動平衡要求非常高。若曲軸動平衡不好，將會導致發動機異常振動和異響，進而嚴重影響駕乘人員的舒適性。生產時若曲軸動平衡不合格將導致曲軸報廢或再次返修浪費，頻繁停機調整設備和調查原因嚴重影響生產效率。基于此背景，針對動平衡不合格問題進行原因分析。

2 曲軸動平衡不合格問題分析

本文以我司N系列曲軸為列來分析動平衡控制。常見的動平衡方法主要有加重平衡和去重平衡，本文主要以去重平衡為例，我司采用對平衡塊鉆孔方式去重平衡。曲軸在鑄（鍛）造、機械加工過程中，內部重量分布不均，使其在回轉過程中每個單位質心產生離心的慣性力不均勻，進而產生動不平衡量;即曲軸幾何中心和質心的差異，產生動不平衡量。

2.1 加工設備影響因素分析

2.1.1 動平衡機測量支撐架抖動，測量不穩定

動平衡的檢測原理是通過檢測回轉體支撐點所承受的動壓力，來計算出整個物體的不平衡量。當工件測量時會放在支撐架上，如支撐架不穩定或異常磨損則會直接影響測量準確性和穩定性。為避免出現測量不穩定情況，日常需要定期對支撐架進行維護保養，同時定期進行動平衡測量系統能力分析。MSA分析需同時進行TYPE1和TYPE3分析，TYPE1結果能力指數需滿足Cg≥1.33，Cgk≥1.33（如圖1）;TYPE3結果能力指數需滿足%R&R≦20%RF（如圖2），以上兩種能力指數均滿足要求時則認為該測量系統穩定性和準確性均合格。

2.2 標準件標定補償不準確

每班次生產前均需要用標準件進行設備標定，當標準件動平衡量不穩定則會導致標定不準確，進而導致測量時將合格件判為不合格或將不合格件判為合格，質量風險較高。現有控制方法主要是定期將標準件送計量院進行標準件動平衡量檢測，同時需定期將標準件連續測量10次以判斷標準件穩定性，標準為10次測量值波動小于1g.cm，當以上兩種檢測都合格則判定標準件穩定性合格。

2.3 設備加工刀具異常

刀具尺寸對動平衡孔加工大小和深度影響較大，如刀具鉆頭直徑大則會導致鉆孔過大，鉆頭長度不合格則會導致鉆孔過深或過淺，以上兩種情況都會導致動平衡不合格。為避免出現加工錯誤情況，需對該鉆頭進行出刀尺寸檢測和加工過程中對工件進行抽檢測量動平衡孔徑大小和深度。

3 前道工序來料影響因素分析

3.1 粗加工中心定位孔位置度偏移

實際生產中動平衡機以中心定位孔進行定位加工和測量，如曲軸中心定位孔位置度不佳則會導致鉆孔加工時鉆偏或動平衡量測量不準確。為避免出現類似情況，需對中心定位孔位置度加強監控。如加工中心定位孔工位有多臺設備，需保證每臺設備加工的一致性并進行一致性數據分析（如圖3）。需每月對該孔位置度進行過程能力分析，過程能力Pp和Ppk均>1.5則滿足要求。

3.2 曲軸毛坯來料動平衡較差

如果曲軸在鑄造過程中動平衡量較差，經過動平衡機加工后無法校正也會出現動平衡不合格情況。實際生產中需對毛坯來料質量進行監控，如用曲軸質量定心機檢測來料不平衡量或檢測毛坯上下模錯模量。毛坯供應商針對動平衡也需加工過程監控，如定期檢查修復模具，提高鑄造模板合箱定位銷及銷套更換頻次，增加錯模量檢測和SPC控制圖監控，設置警戒線，動態監控工件錯模量變化等。

4 總結

本文主要闡述了曲軸動平衡不合格的主要影響因素和常規控制方法，以實際生產中的問題為例，描述解決方法和過程。當出現動平衡不合格問題時，可同時從以上幾方面進行分析，快速鎖定問題原因，進行相應的調整，保證產品質量，從而保障發動機的正常運行。

希望讀者通過閱讀本文，能夠了解曲軸動平衡的控制方法并對實際問題解決有一定幫助。

參考文獻：

[1]岳明君等.曲軸的高精度動平衡[J].內燃機，1998（02）：27-29.

[2]馬保仁等.曲軸動平衡工藝及影響因素分析[J].裝備制造技術，2015（01）.