发动机主油道锥堵泄漏问题探究范文

摘要：文章针对发动机主油道锥堵泄漏的问题进行研究，从锥螺纹堵塞的密封原理、锥螺纹制造工艺、CAE分析和螺牙检查手段等方面进行分析，为堵塞泄漏提供解决方案。最后通过气密性检测，证明了解决措施的有效性，解决问题过程中，使用剖切分析方法确认漏油点，使用CAE分析方法校核扭矩可靠性和安装孔壁厚安全性，对发动机主油道锥堵的开发具有很强的指导性和实用性。

关键词：锥螺纹；泄漏；大径；牙高

引言

漏油是发动机疑难问题之一，而锥堵主要用来密封发动机主油道工艺孔[1]，一部分锥堵的安装位置在发动机外部可见区域，其漏油会导致客户抱怨。本文针对锥堵漏油问题，从密封原理，设计分析，生产工艺等方面进行分析研究，并提出了解决方案。

1问题描述

锥堵在开发过程中，早期并未发生泄漏，后期出现泄漏，更换密封胶和增大扭矩后得到解决，但是后续又产生了泄漏问题，在气密性检测时，少量数据超过限值，在后续测试中发生漏油现象。由此可见，需要找到根本原因才能解决锥堵漏油问题。

2原因分析

2.1工作原理

锥堵配合密封有两种形式：直螺纹孔/锥螺纹堵塞，锥螺纹孔/锥螺纹堵塞，其工作原理是相同的，本文以直/锥配合为例来进行分析。锥堵装配在铝合金的直螺纹安装孔内，锥堵表面有预涂胶，直螺纹孔/锥螺纹堵塞配合的密封原理：（1）锥堵材料比铝合金硬，锥堵A截面[2]的螺纹中径和大径尺寸对应内螺纹尺寸，B截面的螺纹中径和大径尺寸均大于内螺纹对应尺寸，在安装过程中，锥堵螺纹与内螺纹孔啮合，与内螺纹基体干涉,内孔材料受到挤压变形，从而填充螺纹副之间缝隙，在A面和B面之间区域达到密封效果。（2）60°螺纹本身具有自锁和自密封功能；（3）预涂胶密封，在两个挤压的金属面之间最大间隙内填充，来完成密封功能，若间隙过大，则无法实现密封功能。

2.2密封尺寸分析校核

锥螺纹应满足标准定义的参数要求，锥度1:16，在有效螺纹长度L1范围内，螺纹应满足在A和B参考面上的尺寸。

2.3凸出高度分析校核

锥堵装配后，外侧可能会有零件，会产生干涉，需要计算锥堵凸出安装孔端面的高度。堵塞整体长度C，凸出安装孔面高度为J，锥堵B面的螺纹尺寸与直孔的螺纹尺寸一致，此处装配位置理论上是贴合的，因此凸出高度J=C-B（此处应考虑公差），而锥堵打扭矩后，会继续下降一定高度，因此，锥堵实际凸出高度是可以控制在一定范围之内。另外，锥堵拆卸后，直螺纹孔受到的安装应力大部分释放；复装锥堵时，内孔中受挤压的螺纹并非前一次挤压过的螺纹，而是下面未曾参与过盈挤压的螺纹，相当于首次安装锥堵，对螺纹孔的破坏风险低，而复装后，锥堵将低于之前的安装高度。但是锥/锥配合不建议复装，需根据实际情况判断。

2.4应力分析校核

由于铝合金铸件会预留锥堵安装孔搭子位置，而机加工螺纹孔后，可能会产生偏心问题，导致螺纹孔壁厚不均匀，安装锥堵后，局部应力集中，可能会产生安装孔极小尺寸方向裂纹问题，会产生漏油问题。

3解决措施和验证措施

针对大径和牙高尺寸不到位情况由于本文锥堵采用内六角设计，节省了重量和尺寸空间，但也造成堵塞壁厚薄，加工外螺纹的OP30工艺中，会导致薄壁处内凹变形，导致螺纹大径尺寸不合格，临时措施采用内六角孔内插入芯棒，搓丝时，螺纹大径和牙高能够保持较好的形状，气密性检测也验证了此更改有效，确认控制大径和牙高尺寸，是减少泄漏的有效途径。因此，在此基础上继续调整螺纹加工工艺，改为滚丝工艺螺纹尺寸调整到位后，气密性检查控制在1%内，问题解决。

4结束语

（1）通过剖切安装状态的漏油堵塞，找到漏油点，据此查到关键控制参数：大径和牙高，从而确认堵塞密封的原理在于锥堵螺牙挤压铝合金孔的基材，产生干涉和变形，铝合金材料填充螺纹副之间的空隙，达到密封效果，密封胶只能在间隙较小的贴合面之间产生辅助密封效果。（2）通过调整螺纹加工工艺，从搓丝改为滚丝，零件尺寸调整到位密封问题解决。（3）锥堵上的螺纹比较特殊，不仅要控制中径尺寸，还须控制大径和牙高尺寸，因此，除了使用环规检查中径尺寸，还须投影法检查两个参考面上的大径和牙高尺寸，才能保证密封有效性。（4）应用仿真软件对锥堵安装进行动力学分析，模拟锥堵安装后的偏心和应力分布，为锥堵失效分析提供了有力的数据支撑，快速验证了安装扭矩的可靠性，快速有效，具有很强的实用性和经济型。并对堵塞设计分析有很好的指导性作用。（5）螺纹机加工设备需要定期保养，避免设备磨损导致的螺纹失控。

综上所述，本文为锥堵密封失效提供了有效的分析检查方法，能够及时找到堵塞失效的根本原因，为下一步问题解决指明具体的方向，具有很强的指导作用和应用价值。

参考文献

[1]周龙保,刘巽俊,高宗英.内燃机学[M].北京:机械工业出版社,1998.

[5]高峰.传动器注放油孔密封问题分析[J].汽车工艺与材料.2008(12):52-53.

作者：韩珍；沈杰；魏浩波 单位：上海汽车集团股份有限公司