弹性联轴节甩油故障的分析处理

弹性联轴节甩油故障的分析处理蔚宏波(中国南车集团洛阳机车厂河南洛阳471002)摘要:介绍了弹性联轴节甩油的原因及解决的办法。关键词:弹性联轴节;甩油;分析1问题的提出弹性联轴节甩油是内燃机车柴油机上的惯性质量问题,它不但会影响到柴油机外部清洁,增大机油耗量,油还会被牵引电机吸入影响牵引发电机的正常工作。由于其反馈率高,工作量大,一直被制造和检修工厂所关注,中国南车集团洛阳机车厂(以下简称洛阳厂)仅2005年就出现厂外反馈13起,严重影响着柴油机的检修质量和工厂声誉。现与各种型号柴油机配套的弹性联轴节其结构形式有2种。1种是甲工厂生产的,见图1a;另1种是乙工厂生产的,见图1b。1-花键;2-O形密封圈;3-齿轮盘;4-中间组件;5-螺栓。图1不同结构的弹性联轴节尽管这两种弹性联轴节在结构上有一定的差别,但原理基本都是一样的。由曲轴中心孔来的压力机油充满着整个弹性联轴节内部,当柴油机转速发生变化时,簧片被迫弯曲,挤压内部的机油在各节流缝隙间流动,形成瞬时高压。同时,随着曲轴的高速转动,机油被甩向连接箱的内壁,严重时透过连接箱的通风网甩向机器间两侧的墙和地板上。这两种弹性联轴节结构上的区别主要在油路上,甲工厂生产的弹性联轴节进回油共用一条油路;乙工厂生产的弹性联轴节进油和回油路线分开,在回油路上有节流孔,设计较为合理,但运用中柴油机机油的清洁度很难保证。弹性联轴节油道处于柴油机机油系统的末端,机油流速缓慢,油垢极易积存、沉淀,节流孔经常被堵死,造成回油困难,因此,在厂内外的反馈中,乙工厂的弹性联轴节的故障高于甲工厂的弹性联轴节。2试验分析通过观察弹性联轴节甩油试验,在连接箱左侧通风网处放一张白纸,把柴油机转速提至1000r/min并加载,5min后观察白纸上的油滴痕迹及分布情况,并由此判断弹性联轴节的甩油情况,另外,停机后,一般能观察到机油径向甩出的线状油痕。从厂内外反馈的统计数字上看,弹性联轴节漏油部位主要发生在花键轴下齿轮盘间的密封圈(图中A位置)和连接螺栓处(图中B位置),这两项占弹性联轴节甩油事故的95%以上,另外,在中间体与齿轮盘或主动盘的结合处、后密封盖处也有甩油现象发生。首先,分析一下花键轴与齿轮盘(或侧板)的密封圈处的漏油原因。(1)密封圈质量不过关。通过分解甩油的弹性联轴节,大部分O形密封圈出现了较严重的塑性变形,如格尔木的DF43295机车,在段运用仅2个月,大同机务段DF73034在段运用7个月,拆下的密封圈变形量都在0.5mm以上;此外,密封圈的一些制造缺陷,如裂纹、硬度不合适等,都是造成弹性联轴节甩油的重要原因。(2)装配时粗暴作业,造成密封圈别劲或啃切。(3)花键轴粗糙度偏高或有拉伤等缺陷,加速了密封圈的磨损。(4)花键轴轴颈、齿内圈磨损超限,导致橡胶圈压缩量不足。(5)簧片磨损量大(超过1mm),使中间体相对于花键轴的转角过大,同样加速了密封圈的磨损。(6)联轴节内部清洁度差,尤其是乙工厂的联轴节,积存的油泥阻塞了联轴节回油路上的阻尼孔,造成高压机油不能及时排出,对密封圈形成严峻的考验。(7)联轴节各回转件不同心,曲轴或联轴节端跳超差、箱体孔与曲轴中心线不同心等,造成电机与曲轴不同心,这些因素造成联轴节在径向上受力不均,密封圈压缩不一致,最终造成密封圈的偏磨和漏油。(8)在整台柴油机装配后进行油压试验时,联轴节未经放气,使机油不能充分进入联轴节,过多的空气,加速了联轴节簧片的磨损,最终加快了密封圈的磨损。此外,对螺栓处漏油情况做了分析(即图中B处):(a)由于中间组件各支撑块不在一个平面上,造成高压油直接通过支撑块与齿轮盘、主动盘的缝隙流入螺栓孔中(螺栓与孔配合间隙很大),再加上螺母底面防松用的波形垫缺陷,使机油通过波形垫或螺母底面与齿轮盘的结合处甩出。(b)齿轮盘定位止口过低,使簧片组件与齿轮盘存在间隙,机油直接流入M20的螺栓孔内,通过波形垫片向外甩出。3处理措施(1)改进O形密封圈。把原来O形密封圈材料由丁睛橡胶改为氟橡胶,以提高其弹性、耐磨性和使用寿命;加粗密封圈线径,由原来φ14.8±0.2mm增加到φ15.3±0.1mm,以增加密封圈的压缩量;把O形密封圈分型面由中间位置改为45°方向,以减少径向缺陷;严格控制O形密封圈的硬度在邵氏70~80之间,保证橡胶的变形在弹性限度范围内。(2)严格控制各配合面的形位公差,对超差者进行焊修处理。(3)降低各接触面的粗糙度,如花键轴、主动盘与O形密封圈的结合处粗糙度保证在Ra0.8μm以下。同时提高组装件的清洁度。(4)提高组装质量,用专用工装检查弹性联轴节主、从动盘,将同轴度控制在0.2mm范围内;花键轴装配时,在花键轴、O形密封圈及主动盘的接合处涂抹黄油,用专用工装装配花键轴,切忌粗暴,以防O形密封圈啃切。(5)要求联接箱预装,其φ1400mm止口相对主轴孔同轴度控制在0.15mm以内,弹性联轴节在组装后检查主动盘定位止口的端面跳动和径向跳动,要求端面跳动小于0.6mm,径向跳动小于0.3mm。通过对比可以看出,每台硬卧车能够节约费用3200元,每台软卧车能节约费用6800元。而22型翻新车属于批量生产,以企业翻新软卧和硬卧各200辆来计算,企业能够降低成本200万元。可见,通过采用自制木质拉门和摆门的做法,能够有效降低22型翻新车的成本。(6)柴油机进行油压试验时,对联轴节放气孔进行放气。(7)检查簧片组件中各支撑块侧面平面度在0.3mm以内,超过0.3mm进行磨削处理,但磨削量不得大于0.5mm;检查簧片及花键轴的磨损量不得大于1mm。(8)检查中间组件定位止口和齿轮盘止台高度,要求中间组件定位止口尺寸比齿轮盘尺寸小0.1~0.15mm,既保证密封圈压缩量又能使齿轮盘与支撑块侧边密贴。(9)在中间块的螺栓孔周围涂一圈密封胶,以提高密封效果。(10)针对DF7型机车弹性联轴节侧板较薄,装配过程中对同轴度的补偿作用较差,对联轴节本身的结构做了一定的改进,增加了密封环节,实践证明是行之有效的。以上措施实施后,2006年年初至今,DF4型机车用弹性联轴节仅发生一起甩油事故,DF7型机车用弹性联轴节从4月底至今未发生弹性联轴节甩油事故。