汽车曲轴后油封一次安装过程漏油问题的分析及改进

2010年5月第35卷第5期润滑与密封LUBRICAT10NENGINEERINGMAV2010VOI_35NO5DOI103969JISSN02540150201005026汽车曲轴后油封一次安装过程漏油问题的分析及改进张飞李军张国辉潘伟荣1广东交通职业技术学院广东广州510640；2广州本田汽车有限公司制造部广东广州510630摘要针对广卅L本田15L飞度在安装发动机曲轴后油封后存在的漏油现象，指出在曲轴后油封压入时偏斜是导致漏油的主要原因，提出改进发动机后油封装配设备的喷油时间、设计与曲轴端定位精度高的压头、在气管回路中加装一个增压泵稳定气压等改进措施。结果表明，发动机后油封压入一次安装合格率达到9987，解决了发动机曲轴后油封漏油的问题。关键词曲轴后油封；油封压头；漏油中图分类号TP212文献标识码B文章编号02540150201051103ANALYSISANDIMPROVEMENTOFOILLEAKAGEPROBLEMSOFREARSEALOFCRANKSHAFTFORFIRSTINSTALLATIONZHANGFEILIJUNZHANGGUOHUIPANWEIRONG1GUANGDONGCOMMUNICATIONPOLYTECHNIC，GUANGZHOUGUANGDONG510640，CHINA；2GUANGZHOUHONDALTD，GUANGZHOUGUANGDONG510630，CHINAABSTRACT15LGUANGZHOUHONDAFITEXISTSOILLEAKAGEPROBLEMSAFTERINSTALLINGTHEREARSEALOFENNECRANKSHAFT，ITWASPOINTEDOUTTHATTHEDEFLECTIONOFTHEREAL“SEALISTHEMAINCAUSEOFOILLEAKAGEWHENINSTALLINGTHEREARSEA1SOMEMEASURESWEREPROPOSEDSUCHASIMPROVINGTHEINJECTIONTIMEOFSEALASSEMBLYEQUIPMENT，IMPROVINGTHEFITTINGACCURACYOFPRESSUREHEADANDCRANKSHAFTSIDE，INSTALLINGABOOSTERPUMPINTHETRACHEACIRCUITTOKEEPTHEPRESSURESTEADYTHERESULTSSHOWTHATTHEQUALIFICATIONRATEFORTHEFIRSTINSTALLATIONOFREARSEALOFCRANKSHAFTREACHES9987AFTERIMPROVIMGTHEINSTALLATIONPROCESS，ANDTHEOILLEAKAGEPROBLEMOFREARSEALWASRESOLVEDKEYWORDSREARSEALFORCRANKSHAFT；SEALPRESSUREHEAD；OILLEAKAGE汽车制造行业之间的竞争越来越激烈，生产过程中的质量控制和生产效率是决定一个企业发展的关键因素。广州本田15L三箱飞度量产首月，广州本田总装科稽核员反映有56台车曲轴后油封存在漏油现象，占当月装配工序不良的8L，后油封漏油引起的危害甚大，轻者造成环境污染，严重的将导致离合器摩擦片打滑，输出功率减小。针对反映的问题，笔者检查了油封装配作业标准及装配工艺流程，发现设备在自行压装油封过程中曲轴后油封压入偏斜是导致漏油的主要因素。收稿日期20091209联系人张飞，EMAILZHANGFEI0619YEAHNET1后油封压入偏斜的原因分析”如图1所示，汽车发动机曲轴后油封装配主要靠装配组件压入缸的压力推动主油封压头见图C，将曲轴后油封见图B压入发动机缸体油封安装面见图A。油封压头影响蛆轴后油封压入偏斜的原因较多，主要以下几点1发动机油封缸体安装面及曲轴组件有砂孔或划痕；2曲轴后油封件变形；3定位装置定位精度不高；4设备自行压装时压入缸压入速度过快；5设备白行压装时安装面喷油量不足、不均匀；6压头装置定位对中性精度不高；7压入缸气压不稳定。2010年第5期张飞等汽车曲轴后油封一次安装过程漏油问题的分析及改进111A缸体油封安装面B曲轴后油封CL油封压头图1发动机曲轴后油封装配组件FIG1ASSEMBLYCOMPONENTSOFTHEREARSEALFORCRANKSHAFTAINSTALLATIONSTLIACEOFSEAL；BTHEREARSEALFORCRANKSHAFT；ESEALPRESSUREHEAD2试验分析根据上文的原因分析，笔者制定了试验方案，结果如下1经抽样检查汽车发动机缸体安装表面、曲轴组件各250件，未发现有砂孔及划痕现象；抽样油封件300件，合格率100，未发现有变形现象；检查在线15L发动机基准夹具及定位精度，全部合格。2使用经检测的缸体安装表面及油封，改变压人缸的压人速度，检查压人速度对油封压入深度水准的影响。初始压入速度为3S台，之后调整为5S台，试验5台，检查证明压入深度水准CP06注CP为制造过程精度指数，对比5S台的压入深度水准与原来3S台的压入深度水准相当，未能改善油封压入质量，表明压入速度不是影响曲轴后油封压人倾斜的原因。3使用经检测的缸体安装表面及油封H，在油封安装面涂布不均匀的润滑油，左边不喷油，右边喷过量的油，压装后实测，结果如图2所示，图中左边平均深度为70MM，右边平均深度为76MM，平均倾斜度为06MM，大于05MM的标准值倾斜度，确认此项是导致油封压入偏斜的原因之一。4如图3所示，曲轴接触端为外倒角平面，而压头压入端为平面，自行压装油封时配合面容易上下左右偏移，导致油封压装时偏斜或反边现象，检测不合格油封发现有部分有反边。图2曲轴后油封压人倾斜度测量FIG2INCLINATIONMEASUREMENTOFREARSEALFORCRANKSHAFT发动机曲轴油封臣头图3改进前油封压头形状示意图FIG3SEALPRESSUREHEADSHAPEBEFOREREBUILDING5压人缸气压低且不稳定由于压入缸的气压源与生产线气压源直接共用，而生产线上的设备、风动扳手用气状态的不稳定性，所以导致气压不稳定LL2润滑与密封第35卷生产线气压设定在0308MPA之间，为保证输入气压稳定，笔者试用调压装置辅助试验结果见图4，发现08MPA气压状态下压装的油封质量优于03MPA气压状态下压装的油封，而当气压在101MPA时的压人质量最佳。1612趟08040，004081216气压MPA图4气压与压入深度CP的关系FIG4THERELATIONSHIPBETWEENPRESSUREANDINDENTATIONDEPTH综合以上试验分析，可判断造成广州本田15L三箱飞度安装发动机曲轴后油封压人偏斜的原因是1安装面喷油量不足、不均匀；2压头定位对中性不高；3压入缸气压低且不稳定。3后油封压入工艺的改进基于以上原因分析，对现有的影响发动机曲轴后油封压人偏斜漏油的方面进行改进。1设定最佳的喷油时间。喷油量不足或不均匀将直接影响油封压入质量，表1给出了喷油时间与效果的关系，可看出最佳喷油时间为04S，调整喷油时间后，油封外表面获得较均匀、充分的润滑油涂布效果，通过335次压入油封试验，合格率达到9731，改善效果明显。表1喷油时间与效果TABLE1OILINJECTIONTIMEANDEFFECT喷油时间S喷油效果025喷油量不足、不均匀，部分安装面先润滑油03喷油量不够均匀现状设定值04喷油量较为均匀，润滑油分布所有安装面05喷油量过多，溢出较多油，不利于现场管理2根据曲轴接触端的尺寸将压头端面设计成油封压头凹深5MLN，倾角15。改造后压头对中性提高了，没有再出现上下左右偏移的现象。改进后，通过722次油封压入试验表明，合格率达到了9834。加工内凹深度5MM图5改造后的油封压头FIG5THEIMPROVEDSEALPRESSUREHEAD3为了保持气压稳定，在气回路中增加一个增压泵，保持稳定输出压在101MPA之间。增压泵的型号为SMCVBA11029GN，输入压力为0110MPA，输出最大压力为20MPA，设定其输出压力为1MPA。改进后，通过925次油封压人试验表明，合格率达到了9989。综上，通过研究改进发动机后油封装配设备的喷油时问，设计与曲轴端定位精度高的压头，在气管回路中加装一个增压泵，使得设备在自行压装的一次合格率大大提高。根据随后的样本分析得出，制造过程精密度CP达到142，制造过程能力指数达到134，维持在A水平，解决了发动机曲轴后油封漏油的问题。4结论通过分析发动机曲轴后油封压入偏斜导致的漏油问题，提出了改进发动机后油封装配设备的喷油时间、设计与曲轴端定位精度高的压头、在气管回路中加装一个增压泵的改进措施，油封压入合格率达到了9989，解决了发动机曲轴后油封漏油的问题。参考文献【1】东风本田发动机有限公司FIT机型发动机装配工艺书M2008【2】张琪曲轴唇形油封设计研究及发展J柴油机，199222427ZHANGQICRANKSHAFTOILSEALLIPDESIGNANDDEVELOPMENTJDIESELENGINE，199222427【3】陈安宇，陆克久，钱瑛曲轴油封的密封机理及其使用寿命的影响因素J润滑与密封，2005，301122123【4】韩秀杰，郭维强，胡军一种容器气密性检测装置的设计J液压与气动，2004114647HANXIUJIE，GUOWEIQIANG，HUJUNDESIGNOFAEQUIPMENTFORCHECKINGAIRTIGHTNESSOFPRESSUREVESSELJHYDRAULICSANDPNEUMATICS，2004114647下转第124页124润滑与密封第35卷时，改进水封的材质，增加橡胶材料的弹性，提高材料的耐老化性。增加材料的弹性，也可同时改善水封唇口部位与轧辊端面的跟随接触性。水封的改进，可一定程度上降低系统的进水量和阻挡杂油进入油膜轴承的油中，降低油品的消耗，并可将水封的寿命提高2030。3HD密封在油膜轴承上的应用珠钢CSP油膜轴承密封系统原为DF型密封系统，该系统自2004年以来，陆续出现如下问题1少部分DF密封使用一段时间后，封油肢的磨损基本正常，但封水肢的动密封唇磨损严重，在密封挡板内侧有黑色胶沫，导致有进水现象，但密封件其他唇口部位的磨损、弹性以及变形等情况基本正常。2部分DF密封使用一段时间后，封油肢的磨损基本正常，而在封水肢的密封唇部出现有“弯月”形等异常变形。3系统进水相对严重，超出允许指标较多，在排水时可排出大股的水流，从而影响到整个系统的运行。以上存在的问题较为严重地干扰或直接影响到正常生产，甚至直接导致了备件、油品等消耗品的采购量、管理运行成本的增加，因此这些问题的解决已是迫在眉睫。珠钢与广州机械科学研究院密封研究所合作，将现有摩根油膜轴承DF密封系统改造为新一代的HD型摩根油膜轴承密封系统。这种新型的HD型密封系统不但完全继承了DF型密封系统的所有优点，而且也克服了DF型密封系统的缺点，以其本身独到的优势，完全可以胜用珠钢热连轧的要求。2009年1月22日，将新一代的HD型摩根油膜轴承密封系统安装在F6机架使用至今，共轧制70万T，使用情况良好。HD型密封系统的使用寿命比DF型密封系统提高2030，密封系统进水量下降4050。4结束语将热连轧油膜轴承密封系统的DF型密封改造为HD型密封后，解决了因密封使用不稳定造成的设备停机及油品泄漏问题，减少了因系统含水量超标导致的油膜轴承烧损的风险，降低了设备故障率，提高了轧机作业率，降低了备件采购量，降低了生产成本，可满足珠钢高效、高产、高质量的发展要求。参考文献【1】李正波轧机油膜轴承的DF密封与水封及其常见损坏形式的分析与对策J润滑与密封，2003，286101102【2】雷志云，李正波三种结构的多肢密封原理及其应用J润滑与密封，2007，323207208【3】刘龙，雷志云现代大型轧机油膜轴承DF密封技术J润滑与密封，2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