发动机飞轮壳开裂分析及改进

吴雪峰，徐萍

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

发动机飞轮壳开裂分析及改进

吴雪峰，徐萍

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

通过对某大客户频发失效的飞轮壳进行理化分析，及与其他主机厂的上装约束对比，确定造成其开裂的主要原因为结构设计强度和上装约束不足。通过结构提升和上装改进，效果较好。

飞轮壳；断裂；上装约束

Abstract:From the flywheel cover of the main customers frequent failure by physical and chemical analysis, and compared with others fastening, the main causes were weak design strength and lack of special truck loading. Through the improvement of construction and constraints on the truck, the effect is very well.

Keywords: flywheel cover; failure; constraints on the truck

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-185-02

引言

某大客户使用的重卡专用车发动机飞轮壳断裂问题频发，部分车辆更换后行驶一月再次失效更换，在其他车型未有反馈。飞轮壳安装于发动机与变速箱之间，起连接机体、防护和载体的作用。发动机飞轮壳断裂后，将严重影响发动机甚至车辆的整体稳定性。

图1 发动机飞轮壳失效位置

图2 飞轮壳装配位置

1 失效分析

1.1 理化检验

1.1.1 断裂位置及宏观断口

图3 失效件局部形貌

失效的飞轮壳外观形貌见图 3。起动机固定孔为三点近呈直角分布，断裂后仅存一条螺栓孔，如图1箭头所示，局部形貌见图 3（a）。断口边缘无宏观塑性变形，断口上未见疏松、夹杂等铸造缺陷。且有图中A、B、C所示三条裂纹，飞轮壳内侧有D、E两条裂纹（详见图2）。裂纹主要集中在飞轮壳圆弧面和加强筋处，C处加强筋部位存在1处贯穿横截面的裂纹。

1.1.2 断裂处尺寸测量

起动机固定孔处F部位的厚度约为3mm，G部位的厚度约为7mm，H部位的厚度约为12mm。

1.1.3 基体硬度

开裂零件基体硬度平均为186HBW5/750。

1.1.4 化学成分检查

失效零件材质符合技术标准要求。

表1 零件的化学成分（质量分数%）

1.1.5 金相检查

在飞轮壳开裂处附近进行微观检查。该零件石墨形态可评为A型，石墨长度可评为4级，见图4；基体组织为片状珠光体，珠光体含量可评为珠98，未见碳化物和磷共晶，见图4。

图4 金相形貌

1.1.6 理化分析结果

（1）开裂零件的化学成分、金相组织、硬度均无异常；

（2）铸件强度不足，在起动机的震动下受力薄弱，在载荷冲击作用下易发生开裂。

1.2 装配分析

1.2.1 整车上装分析

图5 上装连接方式

调查发现，该客户上装与车架存在连接螺栓松动，偏移及上装定位位置不一致问题（如图5），导致车辆运行时车架受力不均，上装传递到车架的振幅增加，极易发生早期大应力下开裂。部分车辆上装紧固螺栓发生偏移，说明约束不足，这与飞轮壳开裂有直接联系。

1.2.2 对标其他主机厂上装方式

对比其他主机厂上装方式，除连接螺栓数量明显高于该主机厂，且车架和上装之间有限位装置，紧固性及可靠性明显高于该客户，如图6。

图6 其他主机厂上装约束

2 整改措施

2.1 发动机飞轮壳加强

对供应商的发动机飞轮壳结构进行加强优化，在壁厚薄弱处增加多处加强筋。

图7 飞轮壳加强

2.2 上装连接方式加强

与上装用户技术部门协定上装与底盘连接优化方案，通过电瓶箱外移，优化前簧左右支架、SCR箱过渡支架，分气接头支架，预留布置骑马螺栓；通过对燃油管路优化和进气管路优化，预留副车架安装空间。

图8 预留上装紧固空间，增加约束

3 改进效果跟踪

飞轮壳加强切换后，上装约束同时体现，未发现同类断裂现象，改进效果显著。

4 结语

1）飞轮壳成分、金相均符合标准要求，造成其开裂的主要原因为结构设计强度不足，其次为上装约束不足。

2）通过零部件结构的加强和上装的改善，确定改进后的方案，改进后改善结果显著。

Failure analysis and improvement of engine support

Wu Xuefeng, Xu Ping
( Shaanxi Heavy Automobile Co. LTD, Shaanxi Xi'an 710200 )

U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-185-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.064

吴雪峰，就职于陕西重型汽车有限公司。