胡又順
（南京金城機(jī)械有限公司）

　　摘　要：曲軸連桿部件是發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)健零部件，其軸承游隙、軸承外圈與曲軸箱的配合關(guān)系的選擇，非常重要，選擇不當(dāng)，會(huì)造成曲軸軸承的異常磨損而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)早期故障，也可能會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)在冷／熱機(jī)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)并產(chǎn)生異常響聲。

　　曲軸軸承因其承載大、旋轉(zhuǎn)速度高，是發(fā)動(dòng)機(jī)中精度等級(jí)的軸承。而曲軸軸承要正常、穩(wěn)定的工作，除軸承本身的運(yùn)動(dòng)精度外，軸承外圈與曲軸箱、軸承內(nèi)圈與曲軸的配合選擇也非常關(guān)鍵。
　　目前，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承（滾動(dòng)球軸承）與曲軸箱的配合根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要有2種選擇：1）軸承外圈與曲軸箱過(guò)盈配合、軸承內(nèi)圈與曲軸過(guò)渡配合；2）外圈與曲軸箱過(guò)渡配合、內(nèi)圈與曲軸過(guò)盈配合。后者因?yàn)檩S承內(nèi)圈壁厚大、軸承外圈又是過(guò)渡配合，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配后對(duì)軸承的游隙影響可忽略；而前者卻由于曲軸軸承游隙變化較大，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作產(chǎn)生很大的影響，部分發(fā)動(dòng)機(jī)在三包期內(nèi)（6000km）就無(wú)法正常工作；這里僅以左曲軸箱為例進(jìn)行分析。
　　1.基本參數(shù)
　　左曲軸箱曲軸孔內(nèi)徑：φ72（－0.037，－0.056）；軸承6207外徑：φ72（0，－0.009），游隙：0.013～0.028；軸承外圈的過(guò)盈量為0.028～0.056。
　　2　軸承壓入曲軸箱的裝配工藝
　　2.1液氮工藝
　　即將曲軸軸承放入液氮中冷凍30分鐘以上，用專用夾持工具將軸承裝入曲軸箱中，然后，將軸承上的冷凝水烘干。這種工藝由于軸承冷凍后外徑收縮，很容易裝配，且成本低廉；但液氮的使用、管理存在安全隱患。
　　2.2常溫壓裝工藝
　　即在常溫下，用油壓機(jī)將曲軸軸承壓入曲軸箱中。由于過(guò)盈量較大，這種工藝對(duì)左曲軸箱曲軸孔內(nèi)徑、軸承外徑的公差分布要求較高，會(huì)增加加工成本，同時(shí)可能會(huì)發(fā)生軸承壓裝不正或壓裝不到位的現(xiàn)象。
　　3　存在問(wèn)題
　　a）2005年前采用液氮工藝，裝配過(guò)程正常，市場(chǎng)上沒(méi)收到曲軸軸承工作不正常的投訴。2005年底發(fā)生安全事故，開(kāi)始改為常溫壓裝工藝，2006年下半年開(kāi)始收到用戶關(guān)于曲軸軸承異常響聲的投訴，比例為10%～15%，一般在新車行駛2000～5000km出現(xiàn)，經(jīng)分解發(fā)現(xiàn)軸承外圈的內(nèi)跑道或軸承內(nèi)圈的外跑道出現(xiàn)疲勞磨損如圖1所示。

　　b）分析后認(rèn)為，疲勞磨損是由于軸承外圈過(guò)盈量太大，不能保證軸承正常裝配到位，導(dǎo)致裝配后軸承實(shí)際游隙太小造成的，而當(dāng)時(shí)在裝配過(guò)程中也確實(shí)出現(xiàn)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的現(xiàn)象。于是，2009年底，將左曲軸箱曲軸孔內(nèi)徑改為φ72（－0.026，－0.045）。但是2010年下半年開(kāi)始，陸續(xù)收到新生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常響聲的投訴，具體現(xiàn)象是熱機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出有節(jié)奏的眶、嘔聲，比例為10～20%。經(jīng)分解發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)曲軸軸承外圈與曲軸箱發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)圖2），通常我們稱為軸承跑外圈，并且里程越長(zhǎng)，現(xiàn)象越明顯。同時(shí)未出廠的部分新車熱機(jī)15分鐘后也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。

　　4　相關(guān)試驗(yàn)
　　分析后提出2點(diǎn)置疑：1）冷、熱機(jī)狀態(tài)下，曲軸軸承外圈與曲軸箱的過(guò)盈量發(fā)生了什么變化？2）液氮工藝壓裝后恢復(fù)到常溫后，理論上講應(yīng)該與常溫壓裝工藝效果一樣。不同溫度下軸承外徑與曲軸箱內(nèi)孔配合關(guān)系，試驗(yàn)10套（試驗(yàn)方法：將軸承、曲軸箱放入烘箱中升溫到溫度，然后保溫2小時(shí)后測(cè)量），其中有代表的兩套數(shù)據(jù)如表1所示。從表中可以看出，30℃與100℃狀態(tài)下軸承與曲軸箱過(guò)盈量變化明顯。

　　4.1理論計(jì)算
　　曲軸箱鑲件：灰鑄鐵a₁=9.0×10E^-6mm/k，壁厚t₁=12mm；曲軸軸承：結(jié)構(gòu)鋼a₂=13.0×10E^-6mm/k、壁厚t₂=6mm。
　　從30℃升溫至100℃，軸承與曲軸箱間隙增加量為：
　?。╝₁×t₁-a₂×t₂）×70=2100×10E^-6=0.002mm、可以忽略不計(jì)。
　　由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與理想的模型出入較大，實(shí)際數(shù)據(jù)與理論計(jì)算也有較大差異。
　　試驗(yàn)2：定制左右曲軸箱、左右曲軸軸承各50套，試驗(yàn)?zāi)康氖窃谧笄S箱軸承孔φ72（-0.037，-0.056）在下偏差，而左右曲軸軸承外徑在上偏差且軸承游隙在下偏差這種極限狀況下，裝配后，檢查軸承運(yùn)動(dòng)的靈活性。由于有試驗(yàn)1的結(jié)論，因此只需要考慮常溫下裝配后，軸承運(yùn)動(dòng)的靈活性。裝配后發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不靈活的軸承與相關(guān)配合尺寸、游隙存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)發(fā)現(xiàn)由于過(guò)盈量太大，軸承壓裝不正也會(huì)導(dǎo)致軸承運(yùn)動(dòng)不靈活。如果將曲軸箱加熱高出常溫50℃左右，效果良好。
　　4.2實(shí)施
　　a）將右曲軸箱軸承孔由φ72（－0.026，－0.045）調(diào)整為φ72（－0.037，－0.056）、6207軸承的游隙由15～33μm調(diào)整為20～33μm。
　　b）增添加熱履帶爐，如圖3所示。

　　經(jīng)6500臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)批量試驗(yàn)，既滿足裝配要求，也解決了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音問(wèn)題。
　　5　結(jié)論
　　a）曲軸軸承與曲軸箱的配合公差選擇要合適。
　　b）通過(guò)加熱曲軸箱可滿足裝配要求，安全可靠，成本可接受。曲軸箱與軸承的溫差應(yīng)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)（50℃左右）。溫差過(guò)小、溫差過(guò)大都存在裝配質(zhì)量隱患。

來(lái)源：《摩托車技術(shù)》2016年04期