施必牢防松螺母在CY6102型柴油机减振器上的应用

一种有效解决CY6102型柴油机减振器故障措施 ------施必牢防松螺母 1宋锦东，1王守元1于宏祖，2朱达俊（1朝阳柴油机有限责任公司，2上海底特精密紧固件有限公司） Abstract: There often happened many cases that dampers of CY6102 sires diesel engines loosed and oil leaked from the dampers, which caused the engines fail to operate and even damaged engines. By applying Spiralock nut manufactured by Spiralock Corporation (US), and modifying the damper’s connection structure accordingly, the above failures have been eliminated and the damper’s performance has been improved, hence improving the engines reliability. 摘要： CY6102型柴油机减振器多次发生失效、漏机油等故障，造成柴油机无法正常工作，甚至导致柴油机损坏。经采用由美国施必牢公司所开发生产的新型防松螺母，并对减振器连接结构作相应的改进设计后，柴油机在强烈的振动下，不但消除了柴油机减振器故障，而且改善了减振器的减振性能，提高了柴油机整机的可靠性。 1 前言 CY6102系列柴油机是东风朝阳柴油机有限责任公司的成熟产品，变型种类很多，主要用于提供载重汽车，大型客车的动力，有数百种的车型应用配套。该系列柴油机存在的一个不足是经常出现减振器失效、漏机油等故障，造成柴油机无法正常运行，许多客户反映强烈，经济损失也较大。通过对减振器失效、漏机油等故障的分析研究，提出了采用施必牢新型防松螺母作为解决问题的措施，经实践证明该措施十分有效。 2 故障分析对失效减振器进行调查分析，发现问题主要是由减振器的紧固螺母松动所致。减振器是通过锥套来固定的，平键起定位作用，外端轴用普通螺母进行紧固。而且该种型号的减振器应用户的要求增加了长度，使工作条件更加苛刻。柴油机运行时，减振器承受着复杂高频的往复扭振和剧烈的横向振动。这些振动逐渐破坏了螺母的预紧状态，造成螺母松动，因此常出现减振器松脱、漏机油等故障。面对中国汽车招回制度的执行，解决该缺陷的任务十分紧迫。 3 解决方法为了解决减振器紧固螺母松动问题，历年来从设计上和工艺上曾进行多次改进，但都没能从根本上解决螺母松脱的问题。其中包括像采用细牙螺纹、加大螺母的扭紧扭矩、涂防松胶、加垫圈等等。有的方法还带来了拆卸困难的新的问题，造成客户新的抱怨。了解到施必牢新型螺母防松有优异的防松效果，而且采用施必牢新型螺母可使复杂的锁紧结构简化，就对原结构进行改进。 3.1施必牢防松螺母锁紧原理施必牢防松螺母是采用施必牢内螺纹技术的一种新型防松紧固件。该内螺纹技术由美国施必牢公司发明，首先使用于宇宙飞船的主发动机上。现已在美国广泛应用于汽车和工程机械中，是一项成熟的技术。据美国施必牢公司的研究表明，普通标准螺纹由于制造误差的存在，使各牙形所承受的预紧力很不均匀，第1和第2牙螺纹面上承受的作用力占总负荷的70%以上，其它牙基本上处于浮动状态。由摩擦力带来的锁紧力较小，因此在振动负荷条件下，就很容易克服螺纹接触面上的预紧力而产生松脱。同时，螺牙的一侧面有摩擦接触，另一侧面则存在空隙。这就是为什么普通螺纹紧固件在承受横向振动时非常容易松脱的原因。施必牢螺纹结构与普通标准螺纹不同，在内螺纹牙形沟槽的底部有一个30°的楔形面，当该螺母与普通牙形的外螺纹配合时，外螺纹的牙顶紧紧地楔入内螺纹牙根的30°楔面上，产生很大的锁紧力，并且是每牙螺纹都起锁紧作用，且受力均匀。同时，施加在楔形面上所产生的法向作用力与螺栓的轴线成60°夹角，而不是普通标准螺纹那样的30°角。显然前者所产生的法向作用力远大于后者，所产生的防松摩擦力和抗横向振动的能力也就必然极大地增加了。 3.2 改进设计方案及实施为彻底解决减振器紧固螺母松动问题，在CY6102系列柴油机上引入了施必牢防松螺母，并对该部位结构进行了重新设计。新设计的基本思路是，在保证原结构基本尺寸不变的情况下，引用施必牢防松螺母代替原来的普通细牙螺母。同时，去掉原结构中用于防松的锥套，垫圈以优化结构。根据施必牢防松螺母的特点和要求，在设计上相应地加大了螺纹的螺距和螺纹段的长度，减振器也进行了相应的更改。由于取消了锥套，除降低加工费用外，可以有效地避免由于加工精度造成的装配时残留小间隙，及由此而埋下的故障隐患。增加了键的长度，轮毂和轴的配合关系也做了调整。结构比原来的简单、紧凑。 3.3施必牢防松螺母对外螺纹及装配的要求使用施必牢防松螺母，对外螺纹加工和紧固件的装配必须注意以下事项：（1）外螺纹加工时不得有脱碳层出现，螺纹外径尺寸一定要保证符合图纸要求。（2）装配前各零部件须保持清洁。（3）装配时外螺纹表面需涂少许清洁机油。（4）预紧力矩数值为1200 Nm。（5）须有强制复紧规定。 4 性能及可靠性验证首先进行的是柴油机整机台架试验。1 000 h台架可靠性试验证明施必牢防松螺母防松效果非常好。同时对减振器的减振性能进行了测试，结果表明采用施必牢防松螺母后减振器的减振性能好于原结构。原结构的扭振特性，最大扭振角超过了0.4度；改进后的结