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發動機主油道錐堵泄漏問題探究范文

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發動機主油道錐堵泄漏問題探究

摘要:文章針對發動機主油道錐堵泄漏問題進行研究,從錐螺紋堵塞的密封原理、錐螺紋制造工藝、CAE分析和螺牙檢查手段等方面進行分析,為堵塞泄漏提供解決方案。最后通過氣密性檢測,證明了解決措施的有效性,解決問題過程中,使用剖切分析方法確認漏油點,使用CAE分析方法校核扭矩可靠性和安裝孔壁厚安全性,對發動機主油道錐堵的開發具有很強的指導性和實用性。

關鍵詞:錐螺紋;泄漏;大徑;牙高

引言

漏油是發動機疑難問題之一,而錐堵主要用來密封發動機主油道工藝孔[1],一部分錐堵的安裝位置在發動機外部可見區域,其漏油會導致客戶抱怨。本文針對錐堵漏油問題,從密封原理,設計分析,生產工藝等方面進行分析研究,并提出了解決方案。

1問題描述

錐堵在開發過程中,早期并未發生泄漏,后期出現泄漏,更換密封膠和增大扭矩后得到解決,但是后續又產生了泄漏問題,在氣密性檢測時,少量數據超過限值,在后續測試中發生漏油現象。由此可見,需要找到根本原因才能解決錐堵漏油問題。

2原因分析

2.1工作原理

錐堵配合密封有兩種形式:直螺紋孔/錐螺紋堵塞,錐螺紋孔/錐螺紋堵塞,其工作原理是相同的,本文以直/錐配合為例來進行分析。錐堵裝配在鋁合金的直螺紋安裝孔內,錐堵表面有預涂膠,直螺紋孔/錐螺紋堵塞配合的密封原理:(1)錐堵材料比鋁合金硬,錐堵A截面[2]的螺紋中徑和大徑尺寸對應內螺紋尺寸,B截面的螺紋中徑和大徑尺寸均大于內螺紋對應尺寸,在安裝過程中,錐堵螺紋與內螺紋孔嚙合,與內螺紋基體干涉,內孔材料受到擠壓變形,從而填充螺紋副之間縫隙,在A面和B面之間區域達到密封效果。(2)60°螺紋本身具有自鎖和自密封功能;(3)預涂膠密封,在兩個擠壓的金屬面之間最大間隙內填充,來完成密封功能,若間隙過大,則無法實現密封功能。

2.2密封尺寸分析校核

錐螺紋應滿足標準定義的參數要求,錐度1:16,在有效螺紋長度L1范圍內,螺紋應滿足在A和B參考面上的尺寸。

2.3凸出高度分析校核

錐堵裝配后,外側可能會有零件,會產生干涉,需要計算錐堵凸出安裝孔端面的高度。堵塞整體長度C,凸出安裝孔面高度為J,錐堵B面的螺紋尺寸與直孔的螺紋尺寸一致,此處裝配位置理論上是貼合的,因此凸出高度J=C-B(此處應考慮公差),而錐堵打扭矩后,會繼續下降一定高度,因此,錐堵實際凸出高度是可以控制在一定范圍之內。另外,錐堵拆卸后,直螺紋孔受到的安裝應力大部分釋放;復裝錐堵時,內孔中受擠壓的螺紋并非前一次擠壓過的螺紋,而是下面未曾參與過盈擠壓的螺紋,相當于首次安裝錐堵,對螺紋孔的破壞風險低,而復裝后,錐堵將低于之前的安裝高度。但是錐/錐配合不建議復裝,需根據實際情況判斷。

2.4應力分析校核

由于鋁合金鑄件會預留錐堵安裝孔搭子位置,而機加工螺紋孔后,可能會產生偏心問題,導致螺紋孔壁厚不均勻,安裝錐堵后,局部應力集中,可能會產生安裝孔極小尺寸方向裂紋問題,會產生漏油問題。

3解決措施和驗證措施

針對大徑和牙高尺寸不到位情況由于本文錐堵采用內六角設計,節省了重量和尺寸空間,但也造成堵塞壁厚薄,加工外螺紋的OP30工藝中,會導致薄壁處內凹變形,導致螺紋大徑尺寸不合格,臨時措施采用內六角孔內插入芯棒,搓絲時,螺紋大徑和牙高能夠保持較好的形狀,氣密性檢測也驗證了此更改有效,確認控制大徑和牙高尺寸,是減少泄漏的有效途徑。因此,在此基礎上繼續調整螺紋加工工藝,改為滾絲工藝螺紋尺寸調整到位后,氣密性檢查控制在1%內,問題解決。

4結束語

(1)通過剖切安裝狀態的漏油堵塞,找到漏油點,據此查到關鍵控制參數:大徑和牙高,從而確認堵塞密封的原理在于錐堵螺牙擠壓鋁合金孔的基材,產生干涉和變形,鋁合金材料填充螺紋副之間的空隙,達到密封效果,密封膠只能在間隙較小的貼合面之間產生輔助密封效果。(2)通過調整螺紋加工工藝,從搓絲改為滾絲,零件尺寸調整到位密封問題解決。(3)錐堵上的螺紋比較特殊,不僅要控制中徑尺寸,還須控制大徑和牙高尺寸,因此,除了使用環規檢查中徑尺寸,還須投影法檢查兩個參考面上的大徑和牙高尺寸,才能保證密封有效性。(4)應用仿真軟件對錐堵安裝進行動力學分析,模擬錐堵安裝后的偏心和應力分布,為錐堵失效分析提供了有力的數據支撐,快速驗證了安裝扭矩的可靠性,快速有效,具有很強的實用性和經濟型。并對堵塞設計分析有很好的指導性作用。(5)螺紋機加工設備需要定期保養,避免設備磨損導致的螺紋失控。

綜上所述,本文為錐堵密封失效提供了有效的分析檢查方法,能夠及時找到堵塞失效的根本原因,為下一步問題解決指明具體的方向,具有很強的指導作用和應用價值。

參考文獻

[1]周龍保,劉巽俊,高宗英.內燃機學[M].北京:機械工業出版社,1998.

[5]高峰.傳動器注放油孔密封問題分析[J].汽車工藝與材料.2008(12):52-53.

作者:韓珍;沈杰;魏浩波 單位:上海汽車集團股份有限公司

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