劉軍　楊守軍　陳政弘　唐靈聰　王瑞平

（寧波吉（jí）利羅佑發動機零部件有限公司）

為（wéi）了滿足社會對車輛噪聲和振（zhèn）動的更高要（yào）求，設計師們采用了多種（zhǒng）方案（àn）來使發動機運（yùn）行更平穩，讓車輛的行駛得更舒適。為此，平衡軸技術作為一（yī）項十（shí）分重要（yào）的技術在轎車上得到廣泛應用。本文對某（mǒu）發動機平衡軸襯套壓裝設備的壓裝方案（àn）進行剖析，對其存在的問題提出了解決方案。

發動機處在工作狀態時，活塞的運動速度極快，且速度（dù）不均勻。活塞在發（fā）動（dòng）機氣缸上下止點的運動（dòng）速度為零，在上下止點中間位（wèi）置的速度則達到Z高。活塞在氣缸內做高速往複直線（xiàn）運動，因此會在活塞、活塞（sāi）銷和連（lián）杆上產生較大的慣性（xìng）力。在連杆上增加的配重可以（yǐ）有效等平衡這些（xiē）慣性力，由於這部（bù）分（fèn）增重隻（zhī）有部分參與直線運動，另外一部分參與旋轉運動，因此，除在上下止點外，其（qí）他狀態慣性力不能完（wán）全達到平衡狀態，故發動機產生振動。

活塞上下運動一次，發動機（jī）產生一上一下（xià）兩次振動，因此發動（dòng）機轉速和發動機的振動（dòng）頻率息息（xī）相關。在振動理論（lùn）上，經常使（shǐ）用多個諧波振動來描述發動機的振動。隨著振動頻率的（de）增大，振幅（fú）逐（zhú）漸減小，發動機二階以上的振動（dòng）可以忽略不計。發動機70%以上的振動為一階振動（dòng），為了消除這些振動，設計者采（cǎi）用了很多方法，例如采用輕質的活塞減少運動件的質量、提高曲軸的剛度以及采用“V”型布置發（fā）動機等。增加平衡軸也是解決發動（dòng）機拉缸故障的辦法（fǎ）之一，其（qí）實質是一個裝有偏心（xīn）重塊並隨曲軸（zhóu）同步旋轉的軸，利用偏心重塊所產生的反向振動力使發動機獲得良好的平衡效果。目前，此項（xiàng）技術在發動機上得（dé）到廣泛的應用，可以大大降低發動機的振動和（hé）噪聲。

平衡（héng）軸結（jié）構特點

1.平衡軸的作用

平衡（héng）軸分為單平衡（héng）軸和（hé）雙平衡軸兩種。單平（píng）衡軸利（lì）用齒輪傳動方式進行工作，通過曲軸旋轉帶動固連的平衡軸驅動齒輪、平衡軸從動齒輪以及平衡軸（zhóu）。單平衡軸可以平衡占整個振動比例相當大的一階振動，使發動機的振（zhèn）動得到明顯改善（shàn）。單平衡軸結構簡單，占用空間小，因而廣泛應用在單缸和小排（pái）量（liàng）發動機中。而雙平衡軸則采用的是鏈傳（chuán）動方式帶動兩根平衡軸轉動，其（qí）中一根平衡軸的轉（zhuǎn）速與發動機相同，能夠消除發（fā）動機的一階振動;另一根平衡軸的轉速是發（fā）動（dòng）機的兩倍，能夠消除（chú）發（fā）動機的二階振動，從而達到更加理想的減振效果。因為雙平衡軸的結構較複雜（zá），占用較大的（de）發動機空（kōng）間且成（chéng）本較高，因（yīn）此常用於大排（pái）量（liàng）發動機上。另外，雙平（píng）衡軸還存在一種雙對旋布置方式，將（jiāng）兩個平衡軸與氣缸（gāng）中心線呈對稱（chēng）布（bù）置，兩平（píng）衡軸轉速（sù）與曲（qǔ）軸轉速相同但旋轉方向相反，用來平衡發動機的一階振動（dòng）。

發動機安裝平衡軸後能夠較好地平衡和（hé）減少發動（dòng）機的振（zhèn）動，從而實（shí）現降低發動機噪聲、延長使用壽命和提（tí）升駕乘者舒（shū）適（shì）性的目的。

2.襯套的作（zuò）用

在運動部件中，因（yīn）為長（zhǎng）期（qī）的（de）磨擦易造（zào）成零件的磨（mó）損，當軸和孔的間隙磨損到一定程度時，軸（zhóu）或者軸座就會報廢。因此，在軸類配合運動中很多（duō）設計者會在軸和軸座之間增設硬（yìng）度（dù）較低、耐磨性較（jiào）好的軸套或襯套，以減少軸和座的磨損，當軸套或襯套磨損到（dào）一定程度時進行更換（huàn），從而節約因更換軸或軸座的成（chéng）本。發動機平（píng）衡軸在設計過程中考慮到（dào）此項技術，在（zài）發動（dòng）機缸體內壓裝平衡軸襯（chèn）套（tào），以達（dá）到增加（jiā）平衡軸及發動機缸體壽命的目的。

3.油孔偏差對性能（néng）的影響

平衡軸在旋轉運動過程（chéng）中，需（xū）要具有良好的潤滑（huá），否則，平衡軸內供（gòng）油效果不好，會造成平衡軸抱死現象;軸和軸套之間出現幹摩擦（cā）狀況，平衡軸和軸套將會很快報廢，對發動機造成不（bú）可修複的損傷。因（yīn）此，平衡軸襯套油孔與（yǔ）發動機機體油孔（kǒng）應存在（zài）一定的位置度要求，如位置偏差（chà）較大將會導致油路不（bú）暢，易造成平衡軸抱死甚（shèn）至平衡軸及平衡軸襯套報廢現象。

缸體平衡軸壓裝問題分析

圖1所（suǒ）示（shì）為某（mǒu）款發動機平衡軸壓裝位置示（shì）意（yì）圖。在（zài）某工（gōng）廠平（píng）衡軸壓裝機安裝調試初期，該發動機一直存在一個現象，即：進氣側平衡軸襯套油孔與（yǔ）缸體油道的位置關係較（jiào）好，能（néng）很好貫通;而排氣側平衡軸襯套油（yóu）孔與缸體油孔的貫通性較差，甚至完全（quán）不對應，難以滿足產品要求。

1. 產生原（yuán）因

平衡軸襯套的上料方式為自動上（shàng）料，油孔位置由平（píng）衡軸襯套油孔定位銷（xiāo）保證，如圖2、圖3所示。

在壓裝時，平衡軸先?動上料到（dào）壓頭處。由（yóu）於襯套上料後，襯套油孔的位置不能保證在正確位置，因此需要進（jìn）行姿（zī）態調整。此時，襯套隨轉動輪轉動，如定位銷插入襯套油孔內，則襯套不再隨轉動輪轉動，並將信號傳送給設備，設備得到信號後，襯套壓頭伸出，定位銷退回，平衡軸襯套的壓裝到位。

經觀察分析發現（xiàn），排氣側平（píng）衡軸襯套在壓裝（zhuāng）前，定（dìng）位銷插入襯套內(見圖4)，但壓裝後襯套油孔與缸體油道之間總（zǒng）是存（cún）在位置偏差，歸結其原因如下：

(1) 定位銷壓緊力不足

在壓頭（tóu）伸出過程中襯套位置移動。

(2) 壓頭（tóu）直徑（jìng）偏小

壓頭伸（shēn）出後，襯套與壓頭間隙較大，造成襯套位置移動。

(3) 壓頭處襯套定位球

如圖5所示，壓力過大或過小，襯套在壓頭上的位置移動。

(4) 定位銷（xiāo）位置在壓頭周向位置（zhì）出現偏差

當壓頭伸出時，壓頭上定位球對襯套重新定位，造成襯套（tào）位置（zhì）移動。

(5) 定位銷位置軸（zhóu）向均有偏（piān）差

當壓頭伸出時，壓頭上定位球對襯套重新定位，造成襯（chèn）套位置移動。

(6) 壓頭形成過大或過小

導致襯套（tào）油孔與缸體油孔位置存在偏差。

2. 解決措施

針對以上可能導致襯套油孔（kǒng）偏差的原因，逐項進行分析排查（chá）：

(1)加（jiā）大（dà）定位銷壓緊力

壓緊力增大後，襯套轉（zhuǎn）動困難，定位銷長時間（jiān）未插入襯套油孔內（nèi），造成設備（bèi）報警停機。

(2)改變壓頭直（zhí）徑

減小壓頭與襯套之間的間隙。壓裝後，襯套油孔（kǒng）與缸（gāng）體油孔之間的位置度仍難以保證。

(3)改變壓頭定位球的壓力（lì）

壓力過小不能起到定位作用，壓裝質量更差；壓頭直徑過大，在壓頭進入襯套過程（chéng）中定（dìng）位球（qiú）返回困難，造成襯（chèn）套位置變化，不能保證襯套油孔與缸體油孔之間的位置度。

(4)調整定位銷在（zài）壓頭（tóu）周向的位置

襯套油孔位置與缸體油孔的位置差有所改變，但壓（yā）裝一致性較差。

(5)調整定位銷在（zài）壓頭軸向位置

與調整周向位置出現相同情況，位置有所改（gǎi）善，但一致性較差。

(6)調整壓頭

襯套油孔與缸體油孔的位（wèi）置差變差，說明前期壓頭行程正（zhèng）確，不需調整。

經多次調整（zhěng）發現（xiàn），襯套油孔與缸體（tǐ）油孔位置受定位銷位置、定位銷伸出力、壓頭與襯套間隙、定位球伸出力以及定位球直徑等多方因素的影響。因此（cǐ），為保證襯（chèn）套油孔與缸體油孔位置，需（xū）綜合（hé）調整以（yǐ）上參數，方能保證襯套油孔與缸體油孔的（de）位置關係。

結語（yǔ）

上述方案（àn）雖能（néng）進一步提（tí）高（gāo）襯套的壓裝質量（liàng），但為了Z大限度地保證產品質量，還需在缸體壓（yā）裝（zhuāng）後增加在線檢測工位，對壓裝後的襯套（tào）進行100%檢測，從而確保下線缸體平衡軸襯套油孔與缸體油道的相對位置關係。

來源：《汽車製（zhì）造業》 2016年第18期