故障檢修與技術(shù)維護 |
康明斯機油泵檢查及增大間隙的修理方法 |
摘要:康明斯機油泵在柴油發(fā)電機中較其它零件的潤滑條件要好,因此零件的磨損較小,所以機油泵的工作性能穩定,使用時(shí)間較長(cháng)。當潤滑系統出現故障或拖拉機大修時(shí),應對機油泵主要技術(shù)指標(如泵油壓力、泵油量等)進(jìn)行檢驗,不要輕易拆解,如果經(jīng)過(guò)檢驗,其主要技術(shù)指標已達不到要求時(shí),則說(shuō)明零件已磨損。此時(shí)應將機油泵拆卸分解,進(jìn)一步檢查零件磨損程度和配合關(guān)系破壞的情況,以便采取相應的修理措施加以修復。康明斯公司在本文介紹了影響機油泵工作性能的主要技術(shù)參數的檢查方法和技術(shù)要求,并對恢復柴油發(fā)電機組機油泵參數的技術(shù)方法進(jìn)行了探討。
一、機油泵的原理、結構與特性
1、工作原理
齒輪式機油泵由主動(dòng)軸、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)軸、從動(dòng)齒輪、殼體等組成,兩個(gè)齒數相同的齒輪相互嚙合,裝在殼體內,齒輪與殼體的徑向和端面間隙很小,殼體上有進(jìn)油口和出油口,主動(dòng)軸與主動(dòng)齒輪鍵連接,從動(dòng)齒輪空套在從動(dòng)軸上。當柴油機工作時(shí),曲軸上的螺旋齒輪帶動(dòng)機油泵上的傳動(dòng)齒輪轉動(dòng),機油泵殼內的主動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉動(dòng),兩個(gè)齒輪反向旋轉,機油沿齒間運動(dòng),從進(jìn)油口流到出油口,在進(jìn)油腔一側由于齒輪脫開(kāi)嚙合以及機油被不斷帶出而產(chǎn)生真空形成低壓產(chǎn)生吸力,使油底殼內的機油在大氣壓力作用下經(jīng)集濾器進(jìn)入進(jìn)油腔,而在出油腔一側由于齒輪進(jìn)入嚙合和機油被不斷帶入機油壓力升高,機油以一定壓力被泵出,壓送到各運動(dòng)件摩擦表面。
另外,在兩齒輪的嚙合端,由于高壓油的存在,加上齒輪端面與殼體間隙很小,機油不易泄漏,增大了對齒輪軸的壓力,因而會(huì )加劇軸與孔的磨損,為了消除這種影響,通常在泵蓋上開(kāi)設卸壓,使機油沿卸壓流向出油口,達到卸壓作用,機油泵的泵油量和泵油壓力隨柴油機轉速的升高而增加。機油減壓閥由閥門(mén)或球和螺旋彈簧組成,機油經(jīng)濾網(wǎng)吸入后送到機油濾清器。當供油壓力隨柴油機轉速升高時(shí),減壓閥即打開(kāi),此時(shí),機油從出口一側經(jīng)由旁路進(jìn)入進(jìn)口一側,以保持規定的壓力。
2、結構特點(diǎn)
結構簡(jiǎn)單,體積小,重量輕,輸油量大。擺線(xiàn)轉子泵系采用內外轉子嚙合的結構,齒數少,結構尺寸緊湊,不借助其他隔離元件便能形成密封腔,其零件數量少。結構如圖1所示,原理如圖2所示。
3、運動(dòng)特點(diǎn)
運轉平穩,噪音小。擺線(xiàn)轉子泵內外轉子齒數只差一齒,它們做相對運動(dòng)時(shí),齒面滑動(dòng)速度小,嚙合點(diǎn)在不斷地沿著(zhù)內外轉子的齒廓移動(dòng),因此,兩轉子齒面的相互磨損小。由于吸油腔和排油腔的包絡(luò )角度大,接近145°,吸油和排油時(shí)間都比較充分,因此,油流比較平穩,運動(dòng)也比較平穩,且噪音明顯低于齒輪泵。
4、高速特性
對于一般的漸開(kāi)線(xiàn)齒輪泵,如果轉速過(guò)高,則因離心力的作用將會(huì )導致齒谷充油不足形成“空穴”,使泵的效率下降,因此,其轉速很少超過(guò)3000rpm,圓周速度在5~6m/s以?xún)?。對于擺線(xiàn)轉子泵,吸排油角度范圍大,在高速旋轉時(shí),離心力的作用有利于油液在齒谷內的充填,不會(huì )產(chǎn)生有害的“空穴”現象,因此,擺線(xiàn)轉子泵的轉速范圍可在幾百至近萬(wàn)轉。
圖1 柴油機機油泵結構圖 |
圖2 柴油機機油泵工作原理圖 |
二、 機油泵檢查方法及技術(shù)要求
1、齒頂間隙
機油泵的泵體內壁與齒輪頂端的間隙稱(chēng)為齒頂間隙,此間隙的增大一般是由于主動(dòng)軸與襯套或從動(dòng)齒輪中心孔與從動(dòng)軸間的間隙增大,導致泵體內壁與齒輪頂端互相摩擦所造成的。此間隙一般為0.05~0.15mm,極限間隙為0.45mm。檢驗時(shí),可用塞尺進(jìn)行測量。若測量出的結果超過(guò)極限間隙值時(shí),一般應成對更換齒輪或泵體。齒輪式機油泵齒頂間隙檢測方法如圖3所示,轉子式機油泵齒頂間隙測量方法如圖4所示。
圖3 齒輪式機油泵齒頂間隙檢測方法 |
圖4 轉子式機油泵齒頂間隙測量方法. |
2、嚙合間隙
主、被動(dòng)齒輪嚙合間隙增大,是由于機油泵齒輪牙齒相互摩擦造成的。其檢查方法是:取下泵蓋,用厚薄規在主、被動(dòng)齒輪嚙合互成120°處分三點(diǎn)進(jìn)行測量,檢查兩齒之間的間隙。機油泵主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪的嚙合間隙正常值一般為0.15~0.35 mm。各機型均有明確規定, 4BTA3.9-G2柴油發(fā)電機為0.03~0.082 mm,最大不超過(guò)0.15 mm;如果齒輪嚙合間隙超過(guò)最大允許限度,應成對更換新齒輪。齒輪式機油泵嚙合間隙檢測方法如圖5所示,轉子式機油泵嚙合間隙測量方法如圖6所示。
圖5 齒輪式機油泵嚙合間隙位置 |
圖6 轉子式機油泵嚙合間隙測量方法 |
3、端面間隙
機油泵齒輪端面與泵蓋內平面之間留有的間隙(如圖3所示)。由于工作中齒輪端面與泵蓋內平面的接觸而產(chǎn)生的磨損會(huì )使此端面間隙增大,當超過(guò)極限值時(shí),對機油泵泵油量將有明顯的影響。端面間隙的測量一般是用鋼板尺和厚薄規檢查齒輪端面到泵體分解面的距離及泵蓋內平面上的磨損量,兩者之和即為機油泵的端面間隙。當泵蓋工作平面磨損深度超過(guò)0.1 mm時(shí),應加以修復。齒輪式機油泵端面間隙檢測方法如圖7所示,轉子式機油泵端面間隙測量方法如圖8所示。
4、油泵軸與軸承的配合間隙
油泵軸與軸承的配合間隙包括主、被動(dòng)齒輪軸與其配合的軸孔之間的間隙??捎们Х殖呒皟葟角Х直矸謩e測量軸和軸孔的尺寸,二者之差即為其配合間隙。在缺乏測量?jì)x器時(shí),可憑軸與孔的晃動(dòng)量確定。間隙一般為0.02~0.05 mm,最大不得超過(guò)0.15 mm。
5、主動(dòng)軸的軸向間隙
此間隙即機油泵驅動(dòng)齒輪端面與泵殼尾端之間的間隙??捎煤癖∫帨y量,也可用千分表測量,讓表的測桿抵在主軸的一端,然后推動(dòng)主動(dòng)軸往復移動(dòng),即可測得其間隙。這一間隙不應大于齒端間隙,若大于齒端間隙,將加劇齒輪端面和泵蓋接觸面的磨損。一般柴油發(fā)電機不得超過(guò)0.3 mm。
圖7 齒輪式機油泵端面間隙的測量方法 |
圖8 轉子式機油泵端面間隙測量 |
三、機油泵修理方法
1、齒頂間隙增大的修理
間隙的增大,往往是由于軸和軸套孔間的間隙增大導致的,故應在修理軸和軸套的配合后進(jìn)行間隙恢復。若泵腔的磨損不嚴重,可以將軸承合金堆焊在齒頂上,然后根據配合的需要進(jìn)行車(chē)削。倘若泵腔也磨損較嚴重,則采取鑲套法修理。其方法是:鏜削泵腔壁,用鋼或銅料按泵腔尺寸車(chē)削厚度為3~4 mm的半圓形襯套。將套下入泵腔后,用夾子夾緊,然后在襯套兩端沿其整個(gè)寬度施焊,焊后在砂箱內緩慢冷卻。最后將泵腔進(jìn)行鏜削加工至標準尺寸,其錐度、橢圓度不大于0.02 mm。也可以將襯套用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘接。
2、齒輪嚙合間隙增大的修理
齒側間隙對機油泵性能影響較小,所以允許值較大,有時(shí)可達1 mm左右,因此修理較少。如果磨損后輪齒表面不光潔或有毛刺,用油石磨光。由于泵齒是單面磨損的,所以當齒厚磨損未超過(guò)允許值時(shí),可將齒輪翻面使用;超過(guò)允許值時(shí),則應更換或修理。
3、端面間隙增大的修理
端面間隙對機油泵的工作指標(油壓、油量)影響較大。端面間隙超過(guò)標準,必須加以修理,其修理步驟如下:
(1)如泵腔底部磨損,應用光磨消除磨損面凹痕。
(2)如齒輪端面及泵蓋磨損,磨損不大時(shí),可將其表面涂上研磨砂在平臺上(或玻璃上)研磨,以消除磨痕和不平度;若磨損嚴重端面間隙較大時(shí),可用磨削或先車(chē)削后研磨的方法修理。
研磨時(shí),應不斷用深度尺或千分表檢查齒輪端面低于殼體端面的高度(即齒端間隙),研磨后的泵體,結合面要與軸孔中心線(xiàn)垂直,其不垂直度(或稱(chēng)偏斜度)一般為每100 mm內不大于0.1 mm,結合面的不平度一般不大于0.02 mm。
4、油泵軸與軸承的配合間隙增大的修理
隨著(zhù)軸和軸承配合間隙的增大,將破壞齒輪副的正常嚙合,并導致齒頂與泵腔相摩擦,破壞各部的配合關(guān)系,使供油量減少。主動(dòng)軸與軸承的配合間隙過(guò)大時(shí),可以采用修理尺寸法進(jìn)行修復,將軸孔鉸大(可加大0.25 mm、0.50 mm),而相應地加粗主動(dòng)軸(鍍鐵或鍍鉻),也可以用鑲套法修復(襯套厚約15 mm),在鉸削時(shí)應保證上下襯套的同心度。為此,對于泵蓋上有軸承套的機油泵,最好將泵蓋裝到泵體上一次加工完成。軸承孔的錐度、橢圓度應不大于0.02 mm。經(jīng)修理后,軸的不直度在全長(cháng)上應不大于0.05 mm。被動(dòng)齒輪軸與軸孔的配合間隙過(guò)大時(shí),也可用以上方法修理。在磨損不大的情況下,由于被動(dòng)齒輪軸是不動(dòng)的,所以其磨損為單邊磨損,故可將軸壓出后調轉180°再壓入使用(此時(shí),如靜配合過(guò)盈量減小,可用電鍍法修復)。軸壓入泵體后,軸頭應沉入殼體結合面0.05~0.50 mm。被動(dòng)齒輪上的軸孔磨損后,用鑲套法修理,修好后應按原要求鉆潤滑油孔。
5、主動(dòng)軸軸向間隙增大的修理
此間隙超過(guò)允許值時(shí),在泵殼尾端堆焊或加墊圈進(jìn)行調整,修理時(shí)應保證此間隙不大于齒端間隙。
總結:
目前,柴油發(fā)電機所用機油泵有外嚙合式齒輪泵和內嚙合式轉子泵兩種,齒輪泵尤其是單級齒輪泵應用廣。機油泵作為柴油機的“心臟”,對其進(jìn)行定期的檢測是確保柴油機正常工作的關(guān)鍵步驟。通過(guò)本文介紹的幾種機油泵的檢測方法,可以提高機油泵故障的診斷和解決能力,保證柴油機的穩定運行。但最重要的是,我們應該加強對機油泵的維護保養工作,以延長(cháng)機油泵的壽命,提高其工作效率。
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