空压机螺栓断裂分析及改进(7Straining)

2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 1 空压机螺栓断裂原因及分析改进 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 2 第一步 问题描述 Identifytheproblem4月20日 质量部抽20台B发动机 EQB210 20 在DCEC试验台架进行发动机抽检时 发生发动机空压机双头螺栓A3905371断裂现象 螺栓断裂比例为90 DCEC台架 Apr20 studbrokenform20enginewhensimpleaudittestinDCECcell Studbrokenrate90 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 3 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 4 成立小组小组成员组长 韩玉弟成员 马增 姜根龙 樊建东 QUA 韩国雄 PUR 陈振峰 方劲松 PED 韩卫华 PRO 杨明杰 MAT 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 5 第二步 确定可能的原因Determinepossiblecauses importance 能想到的可能原因 头脑风暴法 排序后得到8种原因 得出31种可能的原因 排序得到可能性较大的原因 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 6 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 7 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 8 第三步 具体保护用户措施Takeshorttermaction1 采用C3937122 10 9级 替代A3905371 8 8 级 C3937122 10 9级 replaceA3905371 8 8 2 已装机A3905371螺栓更换为C3937122 C3905371boltinsteadC39371223 空压机支架螺栓A3960682 8 8 更换为C3902114 9 8 BoltA3960682replaceC3902114 C3937122 10 9级 A3905371 8 8级 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 9 第四步 收集数据 为原因制定试验计划GatherData DesignTestforcausecontribution 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 10 第四步 收集数据 为原因制定试验计划GatherData DesignTestforcausecontribution 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 11 第四步 收集数据 为原因制定试验计划GatherData DesignTestforcausecontribution 从收集的数据看 可能的原因 空压机的装配力矩 产品设计力矩 疲劳断裂的因素 分别设计试验方案 可能的原因 8条 3条 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 12 第五步 实施试验 分析数据 选择解决方案ConductTests AnalyzeData Selectsolution 一 空压机安装螺栓力矩验证1 在同批次断裂螺栓发动机上测量 螺栓力矩在80 89之间 大于装配规范70 84NM 2 调整螺栓力矩到装配规范内试验 螺栓断裂 发动机号 693764881 台架10小时断裂3 调整螺栓力矩小于装配规范50NM 螺栓断裂 发动机号 693787644 台架15小时断裂 结论 空压机安装螺栓力矩不是导致螺栓断裂的原因 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 13 二 产品设计力矩查EQB 37 1999 M128 8级螺栓拧紧力矩为60 72NM 实际规范为70 84NM 但自B系列发动机装机以来 一直未出现螺栓断裂故障 结论 产品设计力矩高于标准力矩 不是导致螺栓断裂的原因 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 14 三 发动机螺栓为疲劳断裂振动数据收集1 5 10日分别对发动机在长源台架 DCEC台架试验 并收集在空压机盖板螺栓 空压机安装螺栓 缸体上的最大振动加速度 同时升级前后空压机垫和新老空压机支架对比 结论 1 长源台架最大振动加速度低于DCEC台架 原因长源台架有减震 2 空压机安装螺栓轴向最大振动加速度高于垂向和侧向 3 升级空压机垫最大振动加速度高于升级前的最大振动加速度 4 从频域数据看主要成分是1000Hz以上的高频宽带振动 从数据看主要振动成分可能是某种冲击振动 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 15 振动测试数据 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 16 空压机安装螺栓处升级前空压机垫 发动机轴向 发动机侧向 发动机垂向向 空压机安装螺栓处升级后空压机垫 发动机轴向 发动机侧向 发动机垂向向 振动测试图 VS 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 17 主要着重点发动机振动来源 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 18 四 针对振动来源设计方案并分析 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 19 发动机振动测试部位 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 20 测量指标Y 空压机螺栓处振幅 测量影响因素X S 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 21 1 DOE设计方案 speed 2500r min Y X s 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 22 图形显示 主要影响因素是空压机密封垫gasket 2 试验结果分析 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 23 3 简化模型 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 24 FactorialFit axisversuscell gasket enginenoEstimatedEffectsandCoefficientsforaxis codedunits TermEffectCoefSECoefTPConstant320 136 06052 830 000cell 23 75 11 886 060 1 960 145gasket87 7543 886 0607 240 005engineno16 258 126 0601 340 272gasket engineno 39 25 19 626 060 3 240 048S 17 1404R Sq 95 81 R Sq adj 90 22 AnalysisofVarianceforaxis codedunits SourceDFSeqSSAdjSSAdjMSFPMainEffects317056 417056 45685 519 350 0182 WayInteractions13081 13081 13081 110 490 048ResidualError3881 4881 4293 8Total721018 9 Pislow 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 25 4 观察交互作用 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 26 5 观察立方图 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 27 6 数学模型为 所有系数的数学模型Axis 320 13 11 88 cell 43 88 gasket 8 12 engineno 3 38 cell gasket 6 38 cell engineno 19 63 gasket engineno 7 62 cell gasket engineno缩减模型Axis 320 13 11 88cell 43 88gasket 8 12engine 19 62gasket engine 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 28 7 实际的显著性分析 ANOVA axisversuscell gasket enginenoFactorTypeLevelsValuescellfixed2four sixgasketfixed2old newenginenofixed269380941 69380942AnalysisofVarianceforaxisSourceDFSSMSFPcell11128 11128 13 840 145gasket115400 115400 152 420 005engineno1528 1528 11 800 272gasket engineno13081 13081 110 490 048Error3881 4293 8Total721018 9S 17 1404R Sq 95 81 R Sq adj 90 22 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 29 8 方差百分比 数据显示 空压机密封垫 gasket 是目前试验中最显著的因子 由Epsilon值可以解释它对振幅的变差负有百分之七十三的贡献 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 30 9 残差分析 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 31 P大于0 05 残差正态 上述结论从统计学的意义上看 前述结论合理 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 32 10 本试验的结论 73 27 振动的主要来源是空压机密封垫引起 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 33 11 新旧空压机密封垫对比 升级后C3978432 升级前A3960049 升级前后空压机密封垫的区别 升级前A3960049石棉垫 升级后C3978432非石棉垫 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 34 五 螺栓断裂原因分析 结论 空压机密封垫导致螺栓断裂 故障件分析认为是高频交变振动导致螺栓断裂 DOE分析结论为升级后的空压机密封垫导致空压机螺栓处振动贡献73 27 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 35 六 综合分析结论及DOE试验验证 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 36 最终结论 升级后空压机密封垫不能满足减震要求 导致空压机螺栓断裂 2020 4 8 DongfengCumminsEngineCo Ltd 37 可能原因 8 3 1 4 找出根本原因 控制关键X s 全部X s 筛选结果 第二步 第四步 第五步 第六步 控制计划 2020 4 8 Dongfen