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飞轮——发动机旋转件的优化工艺

2021-01-18

  针对飞轮旋转稳定性的关键技术进行研究,通过改善飞轮制造工艺,优化平衡夹具设计,按照基准统一原则,以总成件状态供应飞轮,确保飞轮平衡精度。

  飞轮作为发动机的输出端,又是一个旋转件,工件的工作稳定性直接影响整机的使用效果,决定了整机使用寿命的长短,同时影响飞轮输出端部分关联件的使用寿命。飞轮高速运转, 不平衡量直接影响发动机的安全系数,如何在设计与制造过程中提高飞轮的旋转稳定性、动平衡剩余量、提高生产效率以及降低工艺成本,已经成为提高产品竞争力的核心技术。

  本项目通过对飞轮旋转稳定性关键技术及创新工艺的研究,优化和改善飞轮动平衡有关问题,获得高质量、高稳定性的飞轮总成,取得了良好的应用效果和社会经济效益。

  1. 动平衡轻点标识

  发动机旋转件的动平衡去重检测工序,受工艺装备自身精度等多方面的影响,不能保证每个平衡件的剩余不平衡量达到“零”的理想状态。在各个旋转件的装配使用中不考虑其自身不平衡量的位置,在装配后旋转部件的动平衡量会叠加,大大降低发动机的平稳性,影响整车的驾乘体验。

  通过动平衡去重检测件的不平衡量轻点的标识,即在动平衡去重剩余量的位置单独增加特殊标记,便于整车厂装配时与对应的配合关联件的不平衡量重点相中和,使旋转部件的平衡精度趋于理想状态。

  2. 动态仿真应用

  传统铸造件通过铸造模具设计制作的经验铸造出的飞轮毛坯,难免有些批次的毛坯在铸造过程中存在质量缺陷,流入机加工车间导致动平衡工序的去重孔数量增多,甚至不平衡量超出机床设定值, 无法进行动平衡去重检测,这样就导致部分去重孔较多的飞轮件的使用寿命大打折扣,刚性降低。

  通过计算机辅助设计软件如Pro/E建立数模,把飞轮三维数模导入ANSYS有限元分析软件中,仿真模拟飞轮在额定转速以及高速旋转状态下的爆裂情况。通过ANSYS有限元分析软件,为解决飞轮因高速旋转而发生断裂破坏缺陷的情况提供理论依据,降低产品设计风险,减少产品工艺试制成本,避免因结构设计导致的铸造缺陷,加快飞轮新产品的开发进度。

  3. 总成件状态供应飞轮

  国内多数飞轮供应商以飞轮零件形式供应,但是从动平衡精度来分析,在整机厂改变零件形态降低飞轮总成件的动平衡精度,会直接影响整机振动幅度,降低产品品质。

  飞轮件在发动机上是以部件的形式存在,并旋转运动。供应飞轮件时,以飞轮为件做去重动平衡检测,整机装配线在装配齿圈后不再做动平衡检测。由于装齿圈后平衡量发生变化,因而影响整机动平衡质量。


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