Equipment Manufacturing Technology No.04,2019
0引言
1问题故障描述及分析
2017年9月-10月,2台整车搭载我司LJ4A15Q
发动机，在行驶过程中出现惰轮支架螺栓断裂故障，导致车辆无法启动，故障图片如图1、2、3所示。
图1惰轮支架螺栓断裂
图2惰轮支架螺栓断裂
图3惰轮支架螺栓断裂
浅析LJ4A15Q 发动机惰轮支架
螺栓断问题分析与解决
黄小双1，张婉秋2
(1.柳州五菱汽车工业有限公司，广西柳州545007;2.柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005)
摘要：发动机前端轮系是发动机前端各种附件驱动系统的统称，它是由曲轴通过皮带来带动空调压缩机、水泵、发电
机、助力转向泵、风扇等附件工作的系统，它还包括不传递功率的惰轮和张紧器。这些附件和惰轮通过多锲带连接起来，并与曲轴相连，通过曲轴转动带动发动机润滑系统、冷却系统等各附件工作，从而保障发动机正常运行。关键词：发动机前端轮系；惰轮支架；惰轮支架螺栓；曲轴箱；降低索赔成本中图分类号：U464
文献标识码：A
文章编号：1672-545X （2019）04-0212-04
收稿日期：2019-01-05
作者简介：黄小双(1986-)，男，江西南昌人，工程师，本科，主要研究方向为发动机开发质量策划，经验教训管理及质量改进管理
工作；张婉秋(1987-)，女，吉林延边人，工程师，本科，主要研究方向为发动机零件供应商质量管理，质量改进工作
。
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《装备制造技术》2019年第04期
2原因分析调查及验证
2.1原因分析调查及验证
2.1.1原因分析调查
根据上述分析，制定了问题原因分析树图，见图
4，从多个层面进行分析可能原因。
图4惰轮支架螺栓断裂原因分析树图
2.1.2要因调查验证
对已列出的可能原因进行一一验证[1]，见表2。分
析并判定各项因素对该质量问题的影响程度，确认要因为惰轮支架与曲轴箱安装面不贴合，存在干涉导致螺栓假紧。
表2惰轮支架螺栓断裂可能原因验证表
(1)螺栓力矩设计不合数据说明[2]参照现有经验M8螺栓上紧力矩为20~25
N ·m ，符合标准。
(2)未按要求上紧数据说明
检查确认工艺要求20~25N ·m ，实际使用18
N ·m 风预紧，再使用23N ·m 定扭扳手复紧，实测力矩为23.2~33N ·m ，符合要求。
(3)螺栓假紧：支架安装面不平验证数据说明[2]检查库房发动机惰轮支架安装情况，发现部分发动机存在安装面不贴合的现象，最大间隙为0.5mm ，虽然检测螺栓力矩为28N ·m ，但判定为假紧，发动机运转过程中，将会出现螺栓拧紧力矩衰减，螺栓
受负荷后疲劳断裂情况。拆下惰轮支架发现其边缘与曲轴箱干涉，并存在上紧后造成的磨痕现象，如图
5所示。
图5惰轮支架与曲轴箱干涉及上紧后磨痕
检测惰轮支架与曲轴箱尺寸，根据曲轴箱图纸要求：惰轮支架安装面尺寸12±0.2，如图6所示，实际测
量为9.5±0.2，不符合图纸要求；惰轮支架图纸要求：安装台外径18max ，光孔直径8.5(+0.22/0)，如图7所示，实际测量分别为17.8,8.6符合要求。
图6曲轴箱图纸要求支架安装面尺寸
序号可能原因
要因验证
验证结果
要因判定
1螺栓力
矩不足
螺栓力矩设计
不合
参照现有经验M8螺
栓上紧力矩为20~25N ·m
力矩符合要求
N
2
未按要求上紧
工艺要求22~25N ·m ，实际使用18N ·m 风预紧，再使用23N ·m 定扭扳手复紧；实测力矩为
23.2~33N ·m N
3螺栓假紧：支架安装面不平检查库房发动机惰
轮支架安装面与曲
轴箱贴合情况
惰轮支架与曲
轴箱安装面不
贴合，存在干
涉
Y 4螺栓假紧：安装
孔内异物
检查库房发动机曲
轴箱螺孔内是否有异物
未发现异物
N 5螺栓强度不足螺栓本体强度
不合：材料不合螺栓断裂故障件材
料、金相分析对新件螺栓进行抽检尺寸、材料材料、硬度符
合8.8级
N 6螺栓本体强度不合：金相组织不合
N 7
设计强度不足参照成熟机型，相似
结构，相同螺栓直径
测算
8.8级强度符
合要求
N
惰轮支架螺栓断
螺栓力矩不足
螺栓强度不足
螺栓假紧
螺栓力矩
设计不足螺栓力矩未上紧
螺栓本体强度不合设计强度不足
金相组织不合
材料不合安装孔内异物未按要求上紧支架安装面不平69016900
Z
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Equipment Manufacturing Technology No.04,2019图7惰轮支架图纸要求安装台尺寸
(4)惰轮支架螺栓强度不足数据说明
检测分析螺栓断裂故障件材料、金相，新件螺栓进行抽检尺寸、材料以及螺栓设计强度分析，螺栓材料、硬度符合8.8级，且8.8级螺栓强度满足使用要求。
2.2故障重现验证
(1)故障重现验证：抽取2台惰轮支架与曲轴箱安装面间隙为0.5mm的发动机进行台架试验；故障重现，分别在16h、18h出现断裂。
(2)返工验证：抽取1台惰轮支架与曲轴箱安装面存在间隙的发动机返工后，进行台架试验，故障未重现，未发生断裂。
(3)返工方案：打磨惰轮支架边缘，打磨的角度大致与图中红线平行，使之与曲轴箱安装面无间隙；打磨后支架的断面壁厚控制在3.5~4mm。返工方案及效果如图8~9所示。
图8惰轮支架打磨返工方案
图9返工效果：惰轮支架与曲轴箱贴合
(4)试验大纲：先按照工况1(如表2所列)，磨合2个循环；再按工况2(如表3所列)磨合1个循环。
表2试验大纲工况1
表3试验大纲工况2
2.3原因分析-要因确认
通过问题原因分析、调查及验证，锁定引起LJ4A15Q发动机惰轮支架螺栓断裂的根本原因为：曲轴箱图纸上要求惰轮支架安装面尺寸12±0.2不符合，使惰轮支架与曲轴箱安装面干涉的情况出现，造成贴合为线接触(非面接触)，形成假紧，导致螺栓受力不均匀，易松动，在螺栓径向受剪切力，并在车辆行驶过程中，长时间受皮带张力后产生疲劳断裂[1]。
打磨方向与红线平行;
打磨后壁厚控制在3.5~4
mm 序号发动机转速/(r/min)负荷/kW油门开度磨合时间/min循环次数112000
按负荷要求
调节油门开
度
30
2 224004120 330008150 4360016150 5420024150 648003290 754004430
柳州五菱合计时间720
序号发动机转速/(r/min)负荷/kW油门开度磨合时间/min循环次数112000
按负荷要求
调节油门开
度
20
1 22400440 33000860 436001660 542002460 648003240 754004440 860005620 960007020
合计时间360
曲轴箱上安装区域
2×ϕ18max
ϕ8.5+0.220 214
《装备制造技术》2019年第04期
3问题解决措施
3.1临时措施
(1)排查库存所有LJ4A15Q 型号发动机，检查惰轮支架与曲轴箱安装面是否有间隙，要求0.01mm 的塞尺不能通过惰轮支架与曲轴箱结合面；对存在间隙的发动机进行返工惰轮支架，返工后惰轮支架与曲轴箱安装面完全贴合，如图10~12所示。
图10间隙检查图
图11惰轮支架打磨返工方案图
图12返工效果：惰轮支架与曲轴箱贴合
(2)在制LJ4A15Q 型号发动机，装配前对惰轮支架进行返工，打磨其边缘，返工后惰轮支架与曲轴箱安装面完全贴合。
(3)在安装惰轮支架螺栓时，增加涂适量螺纹紧固胶(艾布纳2428W )进行紧固，涂胶部位如图13~14所示。
图13M8×35螺栓涂胶要求
图14M8×65螺栓涂胶要求
3.2长期措施
(1)曲轴箱安装面尺寸按图纸要求12±0.2进行加工，并列入检验计划内;(2)惰轮支架螺栓强度等级，由现在8.8级改为
10.9级，提高安全裕度;(3)惰轮支架由两点固定改为三点固定模式，提
高紧固效果。
4结束语
通过对LJ4A15Q 发动机惰轮支架螺栓断裂问题的原因分析、要因验证、故障重现验证，以及整改措施等几个方面的研究分析，惰轮支架装配在曲轴箱凸台后与凸台侧发生干涉，造成贴合为线接触(非面接触)，形成假紧，导致螺栓受力不均匀，易松动，在螺栓径向受剪切力，并在车辆行驶过程中，长时间受皮带张力后产生疲劳断裂。
该质量问题整改已经完全解决，自该款发动机量产以来，共计生产5万余台LJ4A15Q 系列发动机
,
打磨方向与红线平行;
打磨后壁厚控制在3.5~
4mm
5
涂抹范围
8+0
-1
35±0.5
5涂抹范围
8+0
-1
65±0.5
(下转第220页)
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Equipment Manufacturing Technology No.04,2019
Analysis and Solution of Bolt Breaking Problem of Idler Bracket of LJ4A15Q Engine
HUANG Xiao-shuang 1,ZHANG Wan-qiu 2
(1.Liuzhou Wuling Motors Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545007,China ;
2.Liuzhou Wuling Liuji Power Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545005,China )
Abstract ：The front end gear system is a general term for all kinds of accessory drive systems at the front.It is
driven by a crankshaft through a belt to drive air-conditioning compressors ,pumps ,generato ,auxiliary steering pump ,fan and other accessories work system ,and including idle wheels and tensioner that does not transmit power.These attachments and idlers are connected by a multiple band and connected to the crankshaft ,through the crankshaft rotation ,the engine lubrication system ,cooling system and other accessori ,so as to ensure the normal operation of the engine.Key words ：engine front gear system ;idler wheel bracket ;idler wheel bracket bolt ;crankcase ;reduce claim
cost
没有重复发生；并且问题整改取得良好的效果，降低售后故障、售后维修成本，提高产品使用寿命，以及提升公司产品质量形象。
参考文献：
[1]褚武扬，乔利杰，陈奇志，等.断裂与环境断裂[M].北京：科学出版社,2000.[2]张
栋，钟培道，陶春虎，等.失效分析[M].北京：国防工业
出版社,2004.
(上接第215页)
Building Flexible Manufacturing Capability Implementation of Standards
of Integrated Management System Based on “Two Modernizations ”
LINANG Qing-wen
(Liuzhou Wuling Automobile Industry Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545007,China )
Abstract ：Flexible manufacturing ,as an important part of intelligent manufacturing ,will become the main
production mode of automobile manufacturing enterprises in the 21st century.Based on the explanation of the development process of flexible manufacturing and the analysis of the necessity of the transformation of flexible manufacturing of automobiles ,this paper raises the unified management system of “two modernizations ”based on digitalization and automation ,and puts forward the train of thought and landing path of building the flexible manufacturing capacity of automobile manufacturing enterprises.
Key words ：intelligent manufacturing ;automotive industry ;flexible manufacturing ;sex application model
公司战略目标的落地。
基于两化体系融合聚焦于柔性制造能力可持续竞争优势的打造，改善了整个公司整体的生产管理能力，显著提升了产品及时交付率、柔性化生产能力以及产品质量，为同类传统制造方式转型升级提供了良好的示范。
参考文献：
[1]产业智能官.简单明了让你了解什么是柔性制造[EB/OL].
https ://www.baidu/stn =92394216_hao_pg&ie =utf-8&sc =
UWY4nWn4PjckP-q CmyqxTAThIjYkPHRvnWfzP1fsn16dFhnqp A7EnHc1Fh7W5HDkP1csrjDzPs&ssl_sample =s_103&srcqid =3055966799555402523&H123Tmp =nunew7&word =产业智
能官.
[2]两化融合服务联盟.案例分析|上海汇众———以两化融合管理体系贯标打造柔性生产管控能力[EB/OL].http ://www.
cspiii/sx/rgyy/dxal/2019-01-24-5512.html.
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