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1、2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,1,空压机螺栓断裂原因及分析改进,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,2,第一步：问题描述/Identify the problem4月20日，质量部抽 20台B发动机（EQB21020），在DCEC试验台架进行发动机抽检时，发生发动机空压机双头螺栓A3905371断裂现象。螺栓断裂比例为90(DCEC台架)。Apr 20, stud broken form 20 engine when simple audit test in DCEC cell. St
2、ud broken rate 90%.,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,3,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,4,成立小组小组成员组长：韩玉弟成员：马增、姜根龙、樊建东（QUA）韩国雄(PUR)陈振峰、方劲松(PED)韩卫华(PRO)杨明杰(MAT),2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,5,第二步：确定可能的原因Determine possible causes & importance,能想到的可能原因,头脑风暴法,排序后得到8种原
3、因,得出31种可能的原因,排序得到可能性较大的原因,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,6,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,7,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,8,第三步：具体保护用户措施Take short term action 1、采用C3937122 （10.9级）替代A3905371(8.8)级。 C3937122 （10.9级）replace A3905371(8.8)2、已装机A3905371螺栓更换为 C393712
4、2 。C3905371 bolt instead C39371223、空压机支架螺栓A3960682(8.8)更换为C3902114(9.8).Bolt A3960682 replace C3902114,C3937122 （10.9级）,A3905371(8.8级),2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,9,第四步：收集数据，为原因制定试验计划Gather Data & Design Test for cause contribution,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,10,第四步：收
5、集数据，为原因制定试验计划Gather Data & Design Test for cause contribution,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,11,第四步：收集数据，为原因制定试验计划Gather Data & Design Test for cause contribution,从收集的数据看，可能的原因：空压机的装配力矩，产品设计力矩，疲劳断裂的因素。,分别设计试验方案,可能的原因：,8条,3条,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,12,第五步：实施试验/分析数据/选择
6、解决方案Conduct Tests/Analyze Data/ Select solution,一、空压机安装螺栓力矩验证1、在同批次断裂螺栓发动机上测量，螺栓力矩在8089之间， 大于装配规范 7084NM。2、调整螺栓力矩到装配规范内试验，螺栓断裂。 发动机号： 69376488 1#台架10小时断裂3、调整螺栓力矩小于装配规范 50NM，螺栓断裂。 发动机号：69378764 4#台架15小时断裂。结论：空压机安装螺栓力矩不是导致螺栓断裂的原因。,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,13,二、产品设计力矩 查EQB-37-1999,M1
7、2 8.8级螺栓拧紧力矩为6072NM,实际规范为7084NM,但自B系列发动机装机以来，一直未出现螺栓断裂故障。,结论：产品设计力矩高于标准力矩，不是导致螺栓断裂的原因。,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,14,三、发动机螺栓为疲劳断裂振动数据收集1、5.10日分别对发动机在长源台架，DCEC台架试验，并收集在空压机盖板螺栓、空压机安装螺栓、缸体上的最大振动加速度 。同时升级前后空压机垫和新老空压机支架对比。结论：1、长源台架最大振动加速度 低于DCEC台架。原因长源台架有减震。 2、空压机安装螺栓轴向最大振动加速度高于垂向和侧向，。 3
8、、升级空压机垫最大振动加速度 高于升级前的最大振动加速度 。 4、从频域数据看主要成分是1000Hz以上的高频宽带振动， 从数据看主要振动成分可能是某种冲击振动。,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,15,振动测试数据,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,16,空压机安装螺栓处升级前空压机垫,发动机轴向,发动机侧向,发动机垂向向,空压机安装螺栓处升级后空压机垫,发动机轴向,发动机侧向,发动机垂向向,振动测试图,VS,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co.
9、, Ltd,17,主要着重点发动机振动来源,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,18,四、针对振动来源设计方案并分析,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,19,发动机振动测试部位,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,20,测量指标Y: 空压机螺栓处振幅,测量影响因素XS,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,21,1、DOE 设计方案(speed：2500r/min ),Y,Xs,2022/
10、12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,22,图形显示：主要影响因素是空压机密封垫gasket,2、试验结果分析,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,23,3、简化模型,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,24,Factorial Fit: axis versus cell, gasket, engine no Estimated Effects and Coefficients for axis (coded units)Term Effect Coe
11、f SE Coef T PConstant 320.13 6.060 52.83 0.000cell -23.75 -11.88 6.060 -1.96 0.145gasket 87.75 43.88 6.060 7.24 0.005engine no 16.25 8.12 6.060 1.34 0.272gasket*engine no -39.25 -19.62 6.060 -3.24 0.048S = 17.1404 R-Sq = 95.81% R-Sq(adj) = 90.22%Analysis of Variance for axis (coded units)Source DF S
12、eq SS Adj SS Adj MS F PMain Effects 3 17056.4 17056.4 5685.5 19.35 0.0182-Way Interactions 1 3081.1 3081.1 3081.1 10.49 0.048Residual Error 3 881.4 881.4 293.8Total 7 21018.9,P is low,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,25,4、观察交互作用,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,26,5、观察立方图,2022/
13、12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,27,6、数学模型为：所有系数的数学模型Axis 320.13 -11.88*cell+43.88*gasket+ 8.12*engine no+3.38*cell*gasket- 6.38* cell*engine no -19.63* gasket*engine no -7.62* cell*gasket*engine no 缩减模型Axis=320.13-11.88cell+43.88gasket+8.12engine-19.62gasket*engine,2022/12/20,Dongfeng Cummins
14、 Engine Co., Ltd,28,7、实际的显著性分析,ANOVA: axis versus cell, gasket, engine no Factor Type Levels Valuescell fixed 2 four, sixgasket fixed 2 old, newengine no fixed 2 69380941, 69380942Analysis of Variance for axisSource DF SS MS F Pcell 1 1128.1 1128.1 3.84 0.145gasket 1 15400.1 15400.1 52.42 0.005engin
15、e no 1 528.1 528.1 1.80 0.272gasket*engine no 1 3081.1 3081.1 10.49 0.048Error 3 881.4 293.8Total 7 21018.9S = 17.1404 R-Sq = 95.81% R-Sq(adj) = 90.22%,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,29,8、方差百分比,数据显示：空压机密封垫（gasket）是目前试验中最显著的因子，由Epsilon值可以解释它对振幅的变差负有百分之七十三的贡献。,2022/12/20,Dongfeng Cummins
16、Engine Co., Ltd,30,9、残差分析,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,31,P大于0.05，残差正态，上述结论从统计学的意义上看，前述结论合理。,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,32,10、本试验的结论：73.27振动的主要来源是空压机密封垫引起。,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,33,11、新旧空压机密封垫对比,升级后C3978432,升级前A3960049,升级前后空压机密封垫的区别：升级前A3960049石棉
17、垫，升级后C3978432非石棉垫。,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,34,五、螺栓断裂原因分析,结论：空压机密封垫导致螺栓断裂。,故障件分析认为是高频交变振动导致螺栓断裂,DOE分析结论为升级后的空压机密封垫导致空压机螺栓处振动贡献73.27,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,35,六、综合分析结论及DOE试验验证：,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,36,最终结论：升级后空压机密封垫不能满足减震要求，导致空压机螺栓断裂。,202
18、2/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,37,可能原因：8,3,1,4,找出根本原因,控制关键Xs,全部 Xs,筛选结果,第二步,第四步,第五步,第六步：控制计划,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,38,第六步：实施计划Plan/Implement /Failsafe Solution,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,39,第七步：对持续改进进行测评，评价鼓励团队 Measure and evaluate for continuous improvement and recognize the team,2022/12/20,Dongfeng Cummins Engine Co., Ltd,40,THANK YOU! Any Question,
