發(fā)動機飛輪殼開裂分析及改進

吳雪峰，徐萍

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

發(fā)動機飛輪殼開裂分析及改進

吳雪峰，徐萍

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

通過對某大客戶頻發(fā)失效的飛輪殼進行理化分析，及與其他主機廠的上裝約束對比，確定造成其開裂的主要原因為結構設計強度和上裝約束不足。通過結構提升和上裝改進，效果較好。

飛輪殼；斷裂；上裝約束

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

某大客戶使用的重卡專用車發(fā)動機飛輪殼斷裂問題頻發(fā)，部分車輛更換后行駛一月再次失效更換，在其他車型未有反饋。飛輪殼安裝于發(fā)動機與變速箱之間，起連接機體、防護和載體的作用。發(fā)動機飛輪殼斷裂后，將嚴重影響發(fā)動機甚至車輛的整體穩(wěn)定性。

圖1 發(fā)動機飛輪殼失效位置

圖2 飛輪殼裝配位置

1 失效分析

1.1 理化檢驗

1.1.1 斷裂位置及宏觀斷口

圖3 失效件局部形貌

失效的飛輪殼外觀形貌見圖 3。起動機固定孔為三點近呈直角分布，斷裂后僅存一條螺栓孔，如圖1箭頭所示，局部形貌見圖 3（a）。斷口邊緣無宏觀塑性變形，斷口上未見疏松、夾雜等鑄造缺陷。且有圖中A、B、C所示三條裂紋，飛輪殼內側有D、E兩條裂紋（詳見圖2）。裂紋主要集中在飛輪殼圓弧面和加強筋處，C處加強筋部位存在1處貫穿橫截面的裂紋。

1.1.2 斷裂處尺寸測量

起動機固定孔處F部位的厚度約為3mm，G部位的厚度約為7mm，H部位的厚度約為12mm。

1.1.3 基體硬度

開裂零件基體硬度平均為186HBW5/750。

1.1.4 化學成分檢查

失效零件材質符合技術標準要求。

表1 零件的化學成分（質量分數(shù)%）

1.1.5 金相檢查

在飛輪殼開裂處附近進行微觀檢查。該零件石墨形態(tài)可評為A型，石墨長度可評為4級，見圖4；基體組織為片狀珠光體，珠光體含量可評為珠98，未見碳化物和磷共晶，見圖4。

圖4 金相形貌

1.1.6 理化分析結果

（1）開裂零件的化學成分、金相組織、硬度均無異常；

（2）鑄件強度不足，在起動機的震動下受力薄弱，在載荷沖擊作用下易發(fā)生開裂。

1.2 裝配分析

1.2.1 整車上裝分析

圖5 上裝連接方式

調查發(fā)現(xiàn)，該客戶上裝與車架存在連接螺栓松動，偏移及上裝定位位置不一致問題（如圖5），導致車輛運行時車架受力不均，上裝傳遞到車架的振幅增加，極易發(fā)生早期大應力下開裂。部分車輛上裝緊固螺栓發(fā)生偏移，說明約束不足，這與飛輪殼開裂有直接聯(lián)系。

1.2.2 對標其他主機廠上裝方式

對比其他主機廠上裝方式，除連接螺栓數(shù)量明顯高于該主機廠，且車架和上裝之間有限位裝置，緊固性及可靠性明顯高于該客戶，如圖6。

圖6 其他主機廠上裝約束

2 整改措施

2.1 發(fā)動機飛輪殼加強

對供應商的發(fā)動機飛輪殼結構進行加強優(yōu)化，在壁厚薄弱處增加多處加強筋。

圖7 飛輪殼加強

2.2 上裝連接方式加強

與上裝用戶技術部門協(xié)定上裝與底盤連接優(yōu)化方案，通過電瓶箱外移，優(yōu)化前簧左右支架、SCR箱過渡支架，分氣接頭支架，預留布置騎馬螺栓；通過對燃油管路優(yōu)化和進氣管路優(yōu)化，預留副車架安裝空間。

圖8 預留上裝緊固空間，增加約束

3 改進效果跟蹤

飛輪殼加強切換后，上裝約束同時體現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)同類斷裂現(xiàn)象，改進效果顯著。

4 結語

1）飛輪殼成分、金相均符合標準要求，造成其開裂的主要原因為結構設計強度不足，其次為上裝約束不足。

2）通過零部件結構的加強和上裝的改善，確定改進后的方案，改進后改善結果顯著。

Failure analysis and improvement of engine support

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

U467 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)18-185-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.064

吳雪峰，就職于陜西重型汽車有限公司。