发动机飞轮导向轴承安装卡滞问题探讨

陈维余，杨合安

（潍柴（潍坊）中型柴油机有限公司，山东 潍坊 261109）

发动机飞轮导向轴承安装卡滞问题探讨

陈维余，杨合安

（潍柴（潍坊）中型柴油机有限公司，山东 潍坊 261109）

车用柴油机由于连接变速器的需要，在飞轮中心孔处设计了导向轴承。它的作用是：支承变速器第一轴的前端，并为其导向，使得发动机与离合器接触平稳，输出动力平顺。它的安装状态、技术状况的好坏，直接影响柴油机飞轮中心孔、及变速器第一轴的同轴度。会导致飞轮壳内部异响、变速器第一轴常啮合齿轮严重磨损等故障。安装过程如果出现轴承转动卡滞的现象，严重影响生产效率和装配质量。对此，我们从加工制造和装配等环节做了分析探讨，会同设计部门共同解决轴承安装卡滞的问题。

飞轮中心孔；导向轴承；卡滞

1 概述

本文仅探讨车用柴油机飞轮导向轴承安装过程中，出现轴承运转卡滞的现象及解决方案。

在实际生产中，飞轮导向轴承装配安排在柴油机试车下线后进行。利用专用工装完成。结果经常出现轴承转动卡滞的现象，又需要拆下轴承，修磨飞轮中心孔，再次重新安装导向轴承。导致作业效率严重下降，装配质量难以有效控制，装配一致性难以保证；工人的劳动强度数倍加大。如何解决此问题成当务之急。

2 飞轮中心孔技术要求和图纸介绍

图1 飞轮中心孔图纸示意

技术图纸如图1所示：

从以上图纸可以看出：

飞轮中心导向轴承安装孔直径Φ52M7，公差（0，-0.03）mm；周围非均匀分布6个螺栓孔，沉孔直径Φ26mm；沉孔直径Φ17.5mm。

在导向轴承安装过程中，引起卡滞结果的因素包括以下几个方面：

导向轴承自身加工制造的因素；飞轮中心孔加工制造的因素；螺栓把紧力矩导致材料变形的因素；装配导向轴承方式方法的因素等等。

下面我们详细分析所列的几方面造成的影响，以期找到导致轴承卡滞最主要的影响因素。

3 导向轴承自身问题检查

检查导向轴承加工制造是否存在超出标准的现象。

导向轴承为外购标准件，型号规格为：6205-2RS，相关尺寸有：

外径：Φ520-0.011mm；内径：Φ250-0.008mm；宽度：150-0.12mm.

在安装过程中，造成卡滞起主要作用的是轴承外径。为此，抽取10件轴承，我们利用精度2.8um的三坐标测量机测量外径。

测量结果如表1所示：

从表1，10件轴承外径测量结果来看，最大直径：51.9987mm，最小直径：51.9930mm。直径均在公差范围内，但大致分布在公差带的上半部分。

4 飞轮加工制造及装配问题的影响：

（1）飞轮中心孔在飞轮安装前后内径变化的考察：

飞轮有专门的制造单位依照技术要求加工，作为外协件采购进厂。

为了考察飞轮中心孔的加工精度，在柴油机总装待上线工位，随机抽取10件飞轮并标记，利用内径千分表测量其中心孔直径。

在柴油机台架试验结束，二次把紧飞轮待安装轴承工位，对这10件飞轮进行跟踪测量。重新利用同一支内径千分表、同一人员测量所标记的飞轮内径。

测量结果的统计图如图2所示：

图2 螺栓把紧前后飞轮中心孔径测量统计

从图2 可以看出，飞轮上线前的中心孔直径大部分分布在Φ520-0.03的公差下1/3处，这也符合对孔径的加工往往偏公差下限的特点。

明显的，可以看出，螺栓把紧前后，飞轮中心孔直径缩小。平均缩小值在0.02mm。飞轮中心孔直径均已经超出公差下限。最大的已经达到-0.07mm。

（2）飞轮螺栓把紧力矩对中心孔直径影响：

技术要求飞轮把紧力矩为285-295牛顿米。

参照前面图1图纸知道，沉孔深度16mm，螺栓孔深度为21.5mm。

下面计算螺栓孔壁到中心孔壁的壁厚。

按照党中央、国务院决策部署，我国自2019年1月1日起，调整跨境电商零售进口税收政策，提高享受税收优惠政策的交易限制，并且扩大商品清单范围。税收政策调整包括：将年度交易限值由每人每年20000元调整至26000元，今后随着居民收入的提高，相机调增；将单次交易限值由每人每次2000元调整至5000元，并明确已经购买的跨境电商零售进口商品不得进入国内市场再次销售。

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

飞轮把紧力矩产生的压紧力：根据经验公式 M=K×P×d×10 计算压紧力。

表1 轴承外径测量结果

其中M：力矩；P：压紧力；K：拧紧力系数；d：螺栓直径。则有：M=290Nm；螺栓为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。

把紧螺栓依约9KN的压力施加作用，势必引起金属材料的受压弹性变形。

弹性变形量的计算：螺栓孔的受压变形，可以参考钢管的受压变形模式。这样就有计算公式：δ=FL/ES。

式中δ：变形量（米）；F：压力（牛顿）；E：弹性模量，对于铸铁，一般取E=120×109Pa；S：截面积（米2）。

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

根据金属材料变形前后总体积不变的的原则，螺栓孔周边材料会向四周延展。考虑到飞轮中心孔周围分布的6个螺栓孔距离中心孔壁厚b1、b2很薄、其他方向材料很厚的情况，材料的延展量集中向中心延展。从实测中心孔径平均变形量0.02mm来看，符合实际情况。

可以得出以下结论：飞轮中心孔孔径在螺栓把紧后，孔径变小的原因主要来自于螺栓的把紧力矩造成的变形。

（3）螺栓把紧工艺的影响：飞轮中心孔周围六个螺栓孔，在导向轴承安装前，经过台架试验，存在二次把紧的情况，且是利用定扭扳手逐个把紧，会造成飞轮中心孔变形量不均匀。

5 改善的方法

（1）现场作业时，发现轴承安装卡滞后，退出轴承，利用铰刀或者砂轮，对飞轮中心孔实施修磨。再次装入轴承，检查是否正常。当遇到大批量轴承卡滞时，带来非常棘手的难题。

这种措施存在以下缺点：修磨量无法准确控制；退出轴承时容易造成轴承异常，甚至损坏；人工工作量增加、降低工作效率；轴承装配一致性变坏。

（2）更改飞轮中心孔加工工艺要求。飞轮中心孔公差要求（0，-0.03）mm，实质是为了确保轴承安装后，为过盈配合。但是，由于中心孔周围六个螺栓孔把紧后，引起变形，导致孔径减小，造成过度过盈。再加上把紧力矩引起的不均匀变形，导致轴承卡滞。导向轴承有轴承座，不会导致离合器轴伸缩时脱出。

经过各方对接验证，在技术要求上，将导向孔由Φ52M7提高到Φ52H7，也即提高0.03mm，抵消中心孔径的变形。即保证过盈配合，又可消除安装过程出现卡滞。杜绝由此带来的一系列不利影响。

（3）实际改善和创新效果：经过改进飞轮中心孔加工工艺后，在半年的时间周期来看，还没有出现一例卡滞现象。

6 结论

通过对某型车用柴油机飞轮导向轴承安装作业中，出现的轴承安装卡滞问题的调研、测量、分析和探讨，有根有据的提出飞轮加工工艺的修订，有效的改善装配作业的浪费，同时满足装配质量的要求。彻底消除了卡滞问题，实施达到预期效果。

［1］潘成刚.金属压力加工的变形基础［J］.高等教育，2012（04）.

［2］汤安民，王忠民，李智慧.金属材料弹塑性加、卸载时弹性变形大小与分布 ［J］.西安理工大学学报，1006-4710.

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