基于斯太尔平衡轴轴承间隙测量方法的探究

罗宏刚，张福来，张肖

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

基于斯太尔平衡轴轴承间隙测量方法的探究

罗宏刚，张福来，张肖

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

平衡轴是重型汽车的重要组成部分，然而斯太尔平衡轴作为一款经典的整体式平衡轴，广泛应运于重型汽车行业。斯太尔平衡轴的结构较为复杂，分装过程繁琐，若不能严格按照装配工艺要求进行操作，就会出现平衡轴漏油、轴承磨损等失效模式。由于受测量手段的约束，在平衡轴分装过程中最困难的就是如何测量出轴承轴向0.1-0.3mm的间隙，从而进一步地正确选配斯太尔技术所给的七种定位垫圈。本文从假设使用工装代替平衡轴头出发，模拟平衡轴分装过程，用测量规间接测出轴承轴向间隙，再加上理论值，从而得出定位垫圈的厚度，进行正确选配定位垫圈。

平衡轴；间隙测量；工装；定位垫圈

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)10-55-03

1、斯太尔平衡轴的结构分析及现有分装工序

平衡轴（只针对双后桥车型而言）是重型汽车的重要组成部分，其主要作用是传递车轮与车身之间的一切力和力矩，使中桥和后桥能够均匀承载车身的质量与载荷。重型汽车的平衡轴从结构上分为整体式与断开式，整体式平衡轴是目前国内使用较多的一种结构，斯太尔平衡轴是应运较为广泛的一种整体式平衡轴。

斯太尔平衡轴作为一款成熟的老产品，其结构较为复杂，分装工序繁琐，分装及装配环节是影响平衡轴是否正常工作的最大因素。若分装或装配不能满足设计与装配工艺要求，平衡轴的漏油现象将无法避免。

根据斯太尔的设计图纸，平衡轴的三维结构如图1所示。

所示结构中的所有零件必须遵循装配工艺的要求进行分装，其中球面轴承的内外环、间隔衬套、密封圈、油封等分装关键零部件，若存在质量问题都会影响平衡轴的正常工作。

为了更好地探究平衡轴轴承间隙的测量方法，先简单介绍一下现有的平衡轴分装的工序内容，如表1所示：

表1 现有平衡轴分装工序表

2、斯太尔平衡轴轴承轴向间隙的分析

除了按照工艺要求进行装配外，根据斯太尔技术要求，装配完成后的平衡轴轴承内环应该存在0.1-0.3mm的轴向间隙，如图2所示。而图纸所给出的定位垫圈有如表2所示的7种型号，需要在装配过程中根据装配间隙的不同进行选装。由于平衡轴分装完成后的间隙无法测量，因此选装哪种规格的定位垫圈难度增大。

表2

通过选装最合适的定位垫圈，保证轴承轴向0.1-0.3mm的间隙，从而使得球面轴承内环与外环相接处的球面形成特定的封闭空间，在封闭空间内产生油膜，油膜封闭着齿轮油在轴承表面润滑，达到封闭润滑的效果。若是装配的定位垫圈厚度偏厚，则轴承内外环之间的间隙增加，封闭空间不易形成油膜，从而增大了轴承内部漏油的风险，影响其润滑效果；若是装配的定位垫圈厚度偏薄，则轴承内外环之间的间隙很小，轴承在工作环境下，会产生剧烈的干摩擦，加剧了轴承的磨损，减少了零部件的寿命。因此装配时定位垫圈偏厚或偏薄都会影响平衡轴的正常工作。

经过分装现场的装配经验可知，分装完成后，如果所装配的定位垫圈偏厚，摇摆板簧时会出现松旷的现象；如果所装配的定位垫片偏薄，会出现板簧抱死的现象。根据这些经验可以判断所装配的定位垫片的厚度是否正确。

3、通过使用工装的方法进行轴向间隙的测量

既然平衡轴分装完成后的间隙无法测量，我们假设在分装前使用某种工装代替轴头进行间接的间隙测量，测量所得的值再加上0.3-0.4mm的理论间隙值就是我们所要选取的定位垫圈的厚度，从而正确地选择定位垫圈规格，满足轴承0.1-0.3mm的轴向间隙，达到设计和工艺要求。设计工装如图3、图4所示，测量规两端尺寸如表3所示：

表3

根据斯太尔技术对定位垫圈的尺寸要求，我们设计了5种规格的测量规，每个测量规都相当于一个通止规。平衡轴在分装过程中，定位垫圈是装配在间隔衬套与轴壳之间，因

此只需要用测量规测出轴壳与间隔衬套之间的间隙，定位垫圈的理论厚度等于测量的间隙加上0.3mm。由于测量规小端的厚度均为偶数，若加上0.3mm没有合适的定位垫圈规格，经过大量实验验证，小端厚度统一加上0.4mm,也可满足选配定位垫圈的要求。最终结论为：定位垫圈厚度=小端厚度+0.3/大端厚度+0.4（mm）。

工装的操作方法及步骤如图5：

（1）将标记1号的轴承内环大端套入到测量卡管内；

（2）将间隔衬套套入测量卡管内，间隔衬套有孔一端在上侧；

（3）将测量卡管总成套入轴壳分装总成1号端口；

（4）将标记2号的轴承内环小段套入测量卡管内；

（5）将测量卡管的压板压在2号轴承的端面，用手拧紧螺母；

（6）先选取3号测量规进行间隙测量，若测量规一端能插入其中一个（轴壳与间隔衬套）间隙中，另一端无法插入任何一个间隙，则所测得的间隙为1.6mm，需选取的定位垫圈为1.6+0.4=2.0；若3号测量规两端都能插入，则选取4号测量规，直至量规的一端能够插入，另一端无法插入，则所测得的间隙为该量规插入的一端的厚度，需选取的定位垫圈厚度为该端量规插入端的厚度加上0.3或者0.4；若3号测量规两端都不能插入，则选取2号测量规，直至量规的一端能插入，另一端无法插入，则所测得的间隙为该量规插入的一端的厚度，需选取的定位垫圈厚度为该端量规插入端的厚度加上0.3或者0.4。

通过使用间隙测量工装，在分装过程中就能间接地测量出设计所要求的轴向间隙，从而能正确地选配定位垫圈，保证装配工艺的合理性。为了保持工艺的一致性，在改进后的平衡轴分装工序中应增加“间隙的测量”这道工序，改进后平衡轴分装工序内容如表4所示：

表4

4、心得体会

我们工作、生活中可能会碰到各种无法一蹴而就的难题，如果刚开始无法直接入手，但为了达到预期的目的，我们不妨通过其他间接的手段或者借助外物进行分析解决，最终所有的问题都会迎刃而解。就像平衡轴间隙测量，受现有测量手段的制约无法直接测量，但是我们仍然可以使用工装对其进行间接测量，最终实现了间隙测量的终极目的。

[1]刘东亚、王清娟，汽车底盘构造与维修，北京大学出版社，2009-07.

[2]周长城，车辆悬架设计及理论，北京大学出版社,2011-08.

[3]栾亚伦，斯达---斯太尔汽车500问，人民交通出版社，2000.11.

[4]管晓忙、鲍利平，斯太尔系列柴油汽车结构与维修，机械工业出版社2009.1.

[5]付晓光、蔡兴旺，汽车构造与原理，机械工业出版社，2010.1.

[6]田培棠、石晓辉、米林，夹具结构设计手册 ，国防工业出版社，2011.1.

The exploration of the Steyr balance shaft bearing clearance measurement method

Luo Honggang, Zhang Fulai, Zhang Xiao
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200)

Balancing shaft is an important part of heavy vehicles, but integral Steyr balance shaft as a classic balance shaft, widely used in heavy duty automobile industry. Steyr balance shaft structure is more complex, packaging process cumbersome, if not strictly according to the assembly process required to operate, there will be a balance shaft, bearing wear and failure mode of oil spill. Because of measurement constraints, the difficulty in balancing shaft packing is how to measure the clearance of bearing axial 0.1-0.3mm, seven positioning gaskets to further correct selection of Steyr technology to.This paper starts from the assumption that use the tool instead of a balance shaft, simulate the balance shaft packing, bearing axial clearance is measured indirectly by measuring gauge, coupled with the theoretical value, the positioning gasket thickness, proper selection of the locating washer.

balance shaft；clearance measurement；tool；positioning gasket

U463.2

A

1671-7988(2014)10-55-03

罗宏刚，就职于陕西重型汽车有限公司汽车总装配厂。