柴油機彈性聯軸節甩油問題的分析及建議
2016-08-30程迪,俎以宏
(鄭州鐵路職業技術學院,河南鄭州 450052)
摘 要:通過對彈性聯軸節甩油問題的分析,找出問題的原因,并提出針對性的改進措施。
關鍵詞:柴油機;彈性聯軸節;甩油;建議
1 問題的提出
彈性聯軸節甩油是在內燃機車柴油機上經常發生的慣性質量問題,它不但會影響到柴油機的外部清潔,增大機油耗量,還會被牽引電機吸入,影響牽引發電機的正常工作。
2 甩油問題的原因分析
現在裝車的各種型號柴油機用彈性聯軸節的結構形式有兩種,圖1為Ⅰ型,圖2為Ⅱ型。這兩種彈性聯軸節結構上盡管有一定差別,但原理基本都是一樣的,由曲軸中心孔來的壓力機油充滿著整個彈性聯軸節內部,當柴油機轉速發生變化時,簧片被迫彎曲,擠壓內部的機油在各節流縫隙間流動。聯軸節內部機油不能立即排出,形成瞬時高壓,此時,任何一個密封環節出了故障,高壓機油就會從這些部位擠出。同時,機油隨著高速轉動的曲軸被甩向連接箱的內壁,嚴重時透過連接箱的通風網甩向機器間兩側墻和地板,這種現象被稱為彈性聯軸節甩油。這兩種彈性聯軸節結構上的區別主要在油路上,Ⅰ型彈性聯軸節進回油共用一條油路;Ⅱ型彈性聯軸節進油和回油分開,在回油路上有節流孔,設計較為合理,但運用中柴油機機油的清潔度很難保證,彈性聯軸節內部溝徊較多,機油流速緩慢,油垢極易積存、沉淀,節流孔經常被堵死,造成回油困難。因此,在實際運用中,Ⅱ型彈性聯軸節的故障高于Ⅰ型彈性聯軸節。

圖1 Ⅰ型彈性聯軸節
1.主鍵;2.O型密封圈;3.齒輪盤;4.中間組件;5.主動盤;6.螺栓

圖2 Ⅱ型彈性聯軸節
1.主鍵;2.O型密封圈;3.齒輪盤;4.中間組件;5.主動盤;6.螺栓
從各種統計數字上看,彈性聯軸節甩油主要發生在花鍵軸下齒輪盤間的密封圈(圖中A位置)和連接螺栓處(圖中B位置),這兩項占彈性聯軸節甩油事故的95%以上。另外,在中間體與齒輪盤或主動盤的結合處、后密封蓋處也有甩油現象發生。下面分別針對這2種甩油現象進行分析。
2.1花鍵軸與齒輪盤(或側板)密封圈處漏油
(1)密封圈質量不過關。從分解的各種出現甩油的彈性聯軸節來看,大部分O型密封圈出現了較嚴重的塑性變形,如某機務段的DF4型3295號機車,在段運用僅兩個月,密封圈變形量都在0.5mm以上;再者,密封圈的一些制造缺陷,如裂紋、硬度不合適等,也是造成彈性聯軸節甩油的重要因素。
2.1花鍵軸與齒輪盤(或側板)密封圈處漏油
(1)密封圈質量不過關。從分解的各種出現甩油的彈性聯軸節來看,大部分O型密封圈出現了較嚴重的塑性變形,如某機務段的DF4型3295號機車,在段運用僅兩個月,密封圈變形量都在0.5mm以上;再者,密封圈的一些制造缺陷,如裂紋、硬度不合適等,也是造成彈性聯軸節甩油的重要因素。
(2)裝配時不按技術工藝作業,造成密封圈扭曲或啃切。
(3)花鍵軸粗糙度偏高或有拉傷等缺陷,加速了密封圈的磨損。
(4)花鍵軸軸徑、齒輪(或側板)內徑磨損超限,導致橡膠圈壓縮量不足。
(5)簧片磨損量大(超過1mm),使中間體相對于花鍵軸的轉角過大,同樣加速了密封圈的磨損。
(6)聯軸節內部清潔度差,尤其是Ⅱ型聯軸節,積存的油泥阻塞了聯軸節回油路上的阻尼孔,造成高壓機油不能及時排出。
(7)聯軸節各回轉件不同心,曲軸或聯軸節端跳超差,聯接箱與曲軸不同心等,造成電機與曲軸不同心。這些因素造成聯軸節在徑向上受力不均,密封圈壓縮不一致,Z終造成密封圈的偏磨和漏油。
2.2連接螺栓處漏油
(1)由于中間組件(如圖3)各支撐塊不在一個平面上,造成高壓油通過支撐塊與齒輪盤、主動盤的縫隙中流入螺栓孔中(螺栓與孔配合間隙很大),再加上螺母底面或防松用的波形墊缺陷,使機油通過波形墊或螺母底面與齒輪盤的結合處甩出。

圖3 中間組件
1.支撐塊;2.簧片組件
(2)齒輪盤定位止口過低,使簧片組件與齒輪盤存在間隙,機油直接流入M20螺栓孔內,通過波形墊片流出。
3 建議
(1)把原來O型密封圈材料由丁睛橡膠改為氟橡膠,以提高其彈性、耐磨性和使用壽命;將密封圈線徑由原來14.8±0.2mm增加到15.5±0.1mm,以增加密封圈的壓縮量;把分型面由中間位置改為45°方向,以減少徑向缺陷;嚴格控制O型密封圈的硬度在邵氏70~80之間。
(2)嚴格控制各配合尺寸的尺寸公差和形位公差,超差者進行焊修加工處理。
(3)降低各接觸面的粗糙度,如花鍵軸、主動盤與“O”型密封圈的結合處粗糙度保證在Ra0.8以下。
(4)提高組裝質量,用專用工裝檢查彈性聯軸節,主、從動盤同軸度控制在0.2mm范圍內。花鍵軸裝配時,在花鍵軸、O型密封圈及主動盤的接合處涂抹黃油,用專用工裝裝配花鍵軸,以防O型密封圈啃切。
(5)檢查簧片組件中各支撐塊側面平齊度在0.3mm以內,超過0.3mm進行磨削處理,但磨削量不得大于0.5mm;檢查簧片及花鍵軸的磨損量不得大于1mm。
(6)檢查中間組件定位止口和齒輪盤止臺高度,要求中間組件定位止口尺寸比齒輪盤尺寸小0.1~0.15mm,既保證密封圈壓縮量,又能使齒輪盤與支撐塊側邊密貼。
(7)在中間塊的螺栓孔周圍涂一圈密封膠,以提高密封效果。
(2)嚴格控制各配合尺寸的尺寸公差和形位公差,超差者進行焊修加工處理。
(3)降低各接觸面的粗糙度,如花鍵軸、主動盤與“O”型密封圈的結合處粗糙度保證在Ra0.8以下。
(4)提高組裝質量,用專用工裝檢查彈性聯軸節,主、從動盤同軸度控制在0.2mm范圍內。花鍵軸裝配時,在花鍵軸、O型密封圈及主動盤的接合處涂抹黃油,用專用工裝裝配花鍵軸,以防O型密封圈啃切。
(5)檢查簧片組件中各支撐塊側面平齊度在0.3mm以內,超過0.3mm進行磨削處理,但磨削量不得大于0.5mm;檢查簧片及花鍵軸的磨損量不得大于1mm。
(6)檢查中間組件定位止口和齒輪盤止臺高度,要求中間組件定位止口尺寸比齒輪盤尺寸小0.1~0.15mm,既保證密封圈壓縮量,又能使齒輪盤與支撐塊側邊密貼。
(7)在中間塊的螺栓孔周圍涂一圈密封膠,以提高密封效果。
