张紧轮总成优化设计

覃相兴，曾科勋，刘剑雄，刘 科

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西 柳州545005）

张紧轮总成优化设计

覃相兴，曾科勋，刘剑雄，刘 科

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西 柳州545005）

为解决张紧轮总成IPTV值高问题，对张紧轮总成结构及润滑油脂材料性能进行对比研究。通过优化张紧轮总成结构及更改润滑油脂材料，降低了产品的IPTV值，取得了较好的效益。

发动机；张紧轮总成；汽车

LJ465系列发动机是由柳州五菱柳机动力有限公司自主研发的经济实用型发动机，它具有结构紧凑、升功率大、油耗低、转速高、噪声小、达到国Ⅴ排放标准等特点，可广泛配套于各类面包车、轻卡车。

LJ462Q张紧轮总成搭载在LJ465系列发动机上，因售后IPTV（注：千台故障数）值偏高，顾客要求对该张紧轮总成进行设计优化。本文通过对LJ462Q张紧轮总成滑润油脂材料及密封圈唇口结构优化，提升了产品性能，降低了售后IPTV值，同时也提高经济效益。

1 张紧轮总成产品现状分析

LJ462Q张紧轮总成主要故障模式为异响，产生原因为油脂损耗过快及漏脂造成油脂偏少。为解决此问题，主要在油脂材料及密封结构设计上进行优化设计。

2 设计方案及优化

2.1 原状态

（1）优化设计前LJ462Q张紧轮总成采用润滑油脂材料为Unirex N2.

（2）优化设计前LJ462Q张紧轮总成的密封圈唇口结构为单唇口。

2.2 优化设计

（1）材料更改。张紧轮用油脂Unirex N2更改为PETAMO GHY 133N，提高产品的耐高温性能及耐寒性能、增加轴承的耐磨性。

（2）结构更改。密封唇口结构由单唇口改为两唇口，增加唇口密封性，降低产品漏脂风险。

3 油脂材料对比分析

3.1 原油脂材料

原油脂材料主要是Unirex N2矿物油，矿物油的主要局限性：

（1）在高温测试环境下，矿物油的寿命快速缩短，缘于其差的抗氧化性能等。K15准则证明，工作温度提高15℃，矿物油的寿命就缩短一半。

（2）差的粘温特性。随着温度升高，任何一种油的粘度都会下降，也就变稀；另一方面，当温度低于0℃时，油会变稠，对于矿物油，这种变化的速度相对更快。

复合锂基，使用温度低于150℃，可防水，通用润滑行业。

3.2 优化设计

优化设计采用的油脂品种：PETAMO GHY 133N合成烃+矿物油。与矿油相比，合成油的优势为：具有更长的工作寿命及良好的抗氧化性能；适用于高低变化显著的工作温度，低温时具有更好的流动性及更好的粘温特性，高温时更低的挥发性以及更好的抗辐射性能；更不易燃。

聚脲，具有更好的耐高温性能，使用温度可达180～200℃，更好的防水性能，既可防水，又可抵抗蒸汽。其适合用泵输送，适用于快速生产降解。

两者对比分析可知，张紧轮用油脂Unirex N2更改为PETAMO GHY 133N，提高了产品的耐高温性能及耐寒性能，增加了轴承的耐磨性。

4 结构更改对比分析

优化前：密封唇口结构为单唇口，如图1所示。

图1 密封唇口结构为单唇口

优化后：密封唇口结构为两唇口，如图2所示。

图2 密封唇口结构为两唇口

密封圈唇口结构由单唇口改为双唇口后，增加了唇口密封性，降低了产品漏脂风险。

5 试验验证

5.1 张紧轮总成350 h耐久试验

利用如图3试验装夹装置，做350 h耐久对比试验。

图3 张紧轮总成试验装夹装置

（1）原状态。张紧轮用油脂Unirex N 2，密封圈唇口结构为单唇口试验图片，如图4、图5所示，试验结果如表1所列。

图4 原状态试验前图片

图5 原状态试验后拆套图片

表1 试验结果

（2）优化后状态。张紧轮用油脂为PETAMO GHY 133N，密封圈唇口结构为两唇口试验图片，如图6、图7所示，试验结果如表2所列。

图6 优化设计后状态试验前图片

图7 优化设计后状态试验后拆套图片

表2 试验结果

优化前后产品试验后旋转灵活，无阻滞、无异响，产品表面无油脂溢出，轴承内部油脂分布在套圈内，油脂颜色正常。优化后产品耗脂率明显降低。张紧轮性能有很大提升。

5.2 发动机400 h交变负荷试验

为验证张紧轮优化后的效果，对优化后的LJ462Q张紧轮总成进行了发动机400 h交变负荷试验。

（1）外观及异响分析。试验完成后对产品的外观进行观察，在轴承正面的密封圈表面有轻微的溢脂的情况（图8），对该表面进行擦拭去除表面的的油脂后进行称重对比，产品的溢脂量为0.05 g.造成轴承溢脂的原因是，在样件注脂时采用了人工注脂，注脂不均匀，在轴承瞬间提速时将单点多的油脂挤出。批量生产后采用设备注脂将能很好解决注脂不均匀问题。

图8 试验后张紧轮总成外观

在试验模拟台架对产品进行了在3 000 r/min、6 000 r/min、9 000 r/min三种转速条件下试验检查产品异响，分别检测产品在三种转速状态下的噪音值分别为71.4 dB、76.8 dB、82.1 dB，轴承均无异响。

（2）拆解分析。从拆套后的轴承密封圈面看，轴承油脂分布均匀，密封圈唇口边缘无油脂，正面密封圈的大唇口可以有效地防止油脂溢出，该密封形式采用了大唇口封住油脂小唇口与轴承槽口采用过盈配合的设计方式进行设计可以有效地防止外部的灰尘及泥水不进入轴承内部。见图9、图10.

图9 拆套后的轴承密封圈面（一）

图10 拆套后的轴承密封圈面（二）

对拆套后的轴承（图11），进行观察轴承内部油脂分布情况，发现：油脂均布的粘附在轴承钢球上及保持架表面且轴承油脂颜色正常，比未使用过的轴承油脂颜色有所加深（图12为未使用过的新油脂PETAMO GHY 133N），属于400 h台架试验后正常的氧化状态。

图11 拆套后的轴承

图12新油脂

图12 新油脂（3）对产品进行残脂称重检测轴承内油脂量为0.73 g.轴承内部油脂的剩余量均符合要求。

（4）内圈拆套分析。对轴承套圈的尺寸进行测量分析，沟道无磨损，沟道圆度及粗糙度均符合要求，即轴承套圈的尺寸符合要求。检测结果如表3所列。

表3 检测结果

通过对发动机400 h交变负荷试验张紧轮总成的检测及分析，优化设计后的张紧轮总成符合设计要求。

6 结束语

密封圈唇口结构同单唇口改为双唇口。增加唇口密封性，降低产品漏脂风险。张紧轮用油脂Unirex N2更改为PETAMO GHY 133N，提高了产品的耐高温性能及耐寒性能，增加了轴承的耐磨性。

优化后产品耗脂率明显降低。张紧轮总成产品性能得到很大提升。

经张紧轮总成350 h耐久试验、发动机400 h交变负荷试验、整车路试试验验证，以及优化设计后一年来的售后跟踪，该优化设计可行。

[1]刘永长.内燃机原理[M].武汉：华中理工大学出版社，1992.

[2]周龙保，刘巽俊，高宗英.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，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

覃相兴（1974-），男，广西鹿寨人，本科，高级工程师，主要从事内燃机产品设计开发。