发动机正时链轮紧固螺钉防松技术研究

2016-06-14田斌哈尔滨东安汽车动力股份有限公司

科学中国人 2016年14期

田斌哈尔滨东安汽车动力股份有限公司

发动机正时链轮紧固螺钉防松技术研究

田斌
哈尔滨东安汽车动力股份有限公司

摘要：某系列机生产以来，在公司内外出现多起正时链轮紧固螺钉松动引起的整机损坏故障，引起车厂及最终用户的强烈抱怨。本文从实际工作出发，结合螺纹防松技术研究，通过对具体故障机的分解、排故及分析，找出了影响凸轮轴正时链轮紧固螺钉松动的影响因素，并制定了有效的控制措施，避免了类似故障的重复发生。

关键词：凸轮轴；发动机；正时链轮；故障

概述

1、凸轮轴正时链轮紧固螺钉松动故障信息

通过对一年多的故障统计分析，总结出主要故障信息如下：

1.1故障信息列表

日期2012.3.29 2012.9.28 2013.4.25发动机A　B　C故障信息一用户车行驶出现异响，链条断裂，发动机无法启动一用户车行驶中突然发生异响，停车后再启动不着，分解发现从动链轮螺钉脱落，造成气门断裂，缸体损坏。不着车，凸轮轴不转，分解发现链轮固定螺钉松动行驶里程(km) 2000 17890 0

1.2故障信息统计结论

从以上故障信息看，有售后市场发生的故障，也有车厂在线的故障。行驶最长17890公里，最短0公里，故障覆盖范围较广。说明此故障比较典型，发生几率较高。

2、原因分析

2.1配合副装配痕迹分析

2.1.1从装配后的螺钉和链轮磨损痕迹看，都靠近螺钉和链轮法兰盘内圈，造成装配后摩擦力矩变小。在同样紧固力矩情况下，由于接触面积和阻力臂变小，使螺钉防松效果变差，没发挥螺钉最大的防松效果。

2.1.2一些故障机出现链轮定位销冲击定位槽现象，反复冲击后出现豁口缺陷。从链轮固定及工作原理上看，螺纹防松主要靠摩擦阻力，而不是靠定位销，因此判断链轮固定螺钉松动后反复冲击链轮造成定位槽损坏。

根据加固设计方案，确定本桥施工方式为，在施工驻地预制角钢支架，利用列车间隔在人行道扶手外挂设吊篮，安装新托架、加固原托架。

2.1.3还有一些故障机螺钉松动后造成链轮打齿和链轮从定位槽中脱出现象，使发动机无法起动，零部件损坏等。

2.2产品符合性检查

通过对螺纹相配件进行测量，未发现螺钉和凸轮轴螺孔相关尺寸有超差现象，装配力矩都符合图纸要求。

2.3螺钉防松原理

从螺钉防松原理看，主要有三种防松方式：1.靠摩擦力防松；2.利用机械元件防松；3.永久止动。

我司某系列机凸轮轴链轮防松采用的是靠摩擦力防松方式。对重要螺纹连接，如：缸体缸盖连接螺栓、主轴承盖螺栓等都选用了GB/T5787 B级六角头法兰面螺栓A型结构，其防松效果明显，不易出现松动现象。此结构螺钉拧紧时，法兰盘外缘先与链轮面接触，在轴向力作用下逐渐使整个法兰面与链轮面接触，从而起到增加摩擦力的作用，防松效果极佳。反之，若螺钉法兰面为平面，则螺钉拧紧后由于受力法兰盘外缘会翘曲，从而造成接触面积变小、摩擦力减少、防松效果降低，螺钉易松脱现象。

从故障机和新机链轮紧固后的痕迹看，螺钉和链轮内圈接触痕迹重、明显，外圈接触痕迹轻、不明显。说明螺钉受力后内圈所受压力大于外圈所受压力，即在同样力矩情况下，螺钉法兰面与链轮实际接触面积小（防松力臂小）、防松效果差，大的法兰盘面没起到作用。而日本件螺钉装配后都是外圈接触痕迹重、内圈接触痕迹轻，其工作时实际接触面积大（防松力臂大），防松效果好。在同样力矩情况下不易松脱。

2.4防松螺栓

根据GB/T 5789和GB/T 6177研发的防松螺栓是一种新型紧固件，它的独特结构{螺纹与边牙成反向力运动}，使得螺栓在施加外力作用下越拎越紧，从根本上解决了紧固件长期使用而松动的问题；施并牢防松螺栓的运用至今避免了不少机械设备在激烈运转中螺栓的松脱现象，从而大大避免了由于机械设备导致的重大事故。

根据我司某系列机正时链轮紧固螺钉的工作状况，应选用螺纹与边牙成反向力运动的防松螺栓，从而在根本上杜绝链轮固定钉松动引起的发动机损坏现象。