柴油機(jī)轉(zhuǎn)向液壓泵齒輪軸抱死故障淺析

吳云剛 楊長青 張典

1.安徽華菱汽車有限公司 安徽 馬鞍山 243061

2.重型專用車發(fā)動(dòng)機(jī)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 安徽 馬鞍山 243000

1 柴油機(jī)設(shè)備中轉(zhuǎn)向液壓泵的功能發(fā)揮流程

在某些型號的柴油機(jī)中，齒輪系統(tǒng)液壓泵系統(tǒng)是作為主要的設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)存在的。只有依靠液壓泵的動(dòng)力支持以及系統(tǒng)后端齒輪的帶動(dòng)作用，才能保證液壓泵系統(tǒng)的正常工作[1]。具體動(dòng)力傳輸路徑環(huán)節(jié)為：首先，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油燃料燃燒后，產(chǎn)生動(dòng)力輸出，其次，此動(dòng)力經(jīng)過曲軸正時(shí)齒輪完成動(dòng)力傳輸過程，再次，動(dòng)力運(yùn)行流程進(jìn)一步進(jìn)入惰齒輪環(huán)節(jié)和液壓泵裝置所帶的齒輪上，最后由液壓泵的齒輪裝置完成動(dòng)力的輸出，可見，雖然在整個(gè)動(dòng)力輸出的環(huán)節(jié)中，液壓泵的齒輪不是最初的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，但其卻承擔(dān)著最后關(guān)鍵環(huán)節(jié)的動(dòng)力輸出工作。因此，只有齒輪運(yùn)行狀態(tài)維持正常，整個(gè)柴油機(jī)才能保持正常運(yùn)作。

2 轉(zhuǎn)向液壓泵齒輪抱死故障的具體表現(xiàn)

當(dāng)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)向液壓泵齒輪出現(xiàn)故障后，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)簡單的表現(xiàn)為無法啟動(dòng)的狀態(tài)。從這種故障性質(zhì)上來看，可見，轉(zhuǎn)向液壓泵雖然只是柴油機(jī)中的一個(gè)環(huán)節(jié)的區(qū)域性系統(tǒng)，但其內(nèi)部發(fā)生故障后，會(huì)直接導(dǎo)致整車都無法轉(zhuǎn)向。從這個(gè)角度分析，可知這類故障具有影響范圍較大，對柴油機(jī)工作影響比較嚴(yán)重的特點(diǎn)，這也是這類故障出現(xiàn)后，需要及時(shí)采取措施處理的主要原因。

3 抱死故障發(fā)生的原因分析

從專業(yè)的角度分析，要想有效地解決齒輪抱死的故障，就應(yīng)當(dāng)首先對抱死故障的產(chǎn)生原因進(jìn)行深入的分析。從結(jié)構(gòu)上來講，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)向液壓泵是一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且存在多種齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)備區(qū)域，且在具體工作的狀態(tài)下，其內(nèi)部系統(tǒng)的運(yùn)行是具有聯(lián)動(dòng)性的，因此，在進(jìn)行故障分析時(shí)，也需要從此系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝工藝、潤滑保養(yǎng)幾個(gè)角度來開展。

3.1 齒輪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)

通常情況下，液壓泵的輸出功率是有數(shù)值的限制的，一般以40kW為宜。另外，在齒輪的轉(zhuǎn)速上，也需要結(jié)合輸出功率的數(shù)值進(jìn)行頻率得到設(shè)定，以2300轉(zhuǎn)每分為宜。在這種運(yùn)行狀態(tài)下，再利用齒輪的齒根部位的彎曲疲勞強(qiáng)度和齒輪表面的接觸疲勞強(qiáng)度兩項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)施液壓泵的運(yùn)行狀態(tài)的核準(zhǔn)和校對[2]。其中，彎曲疲勞和接觸疲勞作為兩種不同的系數(shù)，其計(jì)算指標(biāo)和各指標(biāo)的計(jì)算方法也有所區(qū)別。其中所涉及的數(shù)據(jù)指標(biāo)和數(shù)值類型包括了嚙合系數(shù)、材料彈性系數(shù)、齒數(shù)比、齒面載荷分布系數(shù)等，在具體計(jì)算時(shí)，需要根據(jù)固定的公式將相關(guān)檢測和觀察數(shù)值納入其中進(jìn)行計(jì)算。如按照規(guī)定計(jì)算出的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果符合設(shè)備的齒輪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求，則可認(rèn)定為強(qiáng)度問題不是造成故障的因素。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

由于齒輪與液壓泵之間的關(guān)系屬于動(dòng)態(tài)協(xié)同共工作的關(guān)系。所以，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，必須要保證一定的貼合度和精度，才能減少和防止磨損的發(fā)生[3]。另外，單純地從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度分析，在液壓泵的齒輪軸結(jié)構(gòu)中，也已經(jīng)設(shè)計(jì)了專用的潤滑油通道，保證潤滑油可以在設(shè)備運(yùn)行中保持充分的潤滑效果。另外，為了給后期的安裝操作提供便利，通常情況下，會(huì)選用可以整體滑動(dòng)的軸承和襯套設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用。另外，整體性的襯套和軸承設(shè)備之間可以形成一個(gè)固定的動(dòng)壓油膜。有利于建設(shè)齒輪系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的磨損現(xiàn)象。

3.3 液壓泵齒輪的裝配工藝分析

在具體的裝配工藝上，主要分為以下四個(gè)部分的流程：

第一，涂抹適量的既有在車輪上，安裝液壓泵時(shí)，將齒輪穿過傳動(dòng)花鍵安裝在液壓泵的齒輪軸部位，隨后用擋圈鎖死齒輪，防止滑脫。

第二，應(yīng)用法蘭面的螺栓將液壓泵齒輪壓板與齒輪室進(jìn)行聯(lián)合裝置，螺栓深度應(yīng)保持?jǐn)Q入3牙左右，隨后應(yīng)扳手工具將其擰緊，再有針對性地在接合點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。

第三，潤滑油管焊接件的安裝，在這個(gè)安裝環(huán)節(jié)中，需要將螺栓與墊圈結(jié)構(gòu)將潤滑油管結(jié)構(gòu)接到液壓泵齒輪壓板的下方，隨后完成上緊操作。

通過對本文研究的柴油機(jī)進(jìn)行觀察可見，以上裝配工藝的執(zhí)行流程都是嚴(yán)格按照既定的流程和操作方法實(shí)施設(shè)備的安裝和接入的，因此，這部分流程中并未出現(xiàn)故障或問題，不會(huì)引起抱死現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 潤滑油的油路設(shè)計(jì)

潤滑油的油路，實(shí)際上也是影響齒輪抱死的重要因素。上文已經(jīng)提到，柴油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性和齒輪結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得潤滑油的保養(yǎng)維護(hù)工作也需要按照系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體走向進(jìn)行調(diào)整和完善。關(guān)于潤滑油路的調(diào)整和設(shè)計(jì)，通常需要將整個(gè)柴油機(jī)作為布置對象和標(biāo)準(zhǔn)，做綜合性的全面考慮[4]。合理的潤滑油流動(dòng)路線應(yīng)當(dāng)是，從外接油管出發(fā)，到達(dá)齒輪室后，再進(jìn)入液壓泵的齒輪軸區(qū)域，隨后進(jìn)入襯套結(jié)構(gòu)中。各個(gè)齒輪之間的油道接口尺寸應(yīng)當(dāng)保持精確度，以免造成對孔不準(zhǔn)，減少接續(xù)輸油的過程中來油量指標(biāo)的質(zhì)量。從根本原因的角度分析，潤滑油本身的涂抹量不足或者說油路設(shè)計(jì)不科學(xué)，是影響整個(gè)設(shè)備的潤滑效果的關(guān)鍵性因素，因此，一方面在油路設(shè)計(jì)上要保證精確度 ，另一方面，在細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)接口處的設(shè)計(jì)和組織中，應(yīng)當(dāng)確保其誤差率控制在科學(xué)的范圍內(nèi)，只有這樣，才能保證潤滑油及時(shí)到位的輸送到柴油機(jī)的既定位置，防止抱死現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)束語

從上文我們的分析中可知，無論是設(shè)計(jì)問題，還是潤滑油應(yīng)用的問題，都有可能導(dǎo)致整個(gè)柴油機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生問題，在解決辦法方面，需要設(shè)計(jì)人員從設(shè)計(jì)的精確性和計(jì)算的精確性上入手，提高兩方面數(shù)據(jù)計(jì)算和推理的準(zhǔn)確性，從而杜絕故障的發(fā)生。另外，從整體分析中也可看出，故障發(fā)生的原因也有明顯的復(fù)雜性特征，這就要求故障分析人員應(yīng)當(dāng)具備相應(yīng)的專業(yè)素質(zhì)水平，采取針對性的方法應(yīng)對故障的發(fā)生。