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CDC-16捣固车发动机弹性联轴器故障分析

发布时间:2019-04-15
  摘 要:本文简单分析了引起CDC-16捣固车发动机弹性联轴器故障的几个因素,并提出减少弹性联轴器故障的几点建议,探讨提高CDC-16捣固车弹性联轴器使用寿命的方法。
  关键词:CDC-16捣固车;弹性联轴器;使用寿命
  1 前言
  CDC-16捣固车(以下简称道岔捣固车)是技术成熟的多功能大型养路机械,整车长32.2m,车身质量99t,由一台V型12缸风冷增压发动机提供动力,其输出动力为348kW。本车采用液力机械传动和静液压传动两套传动方式,分别满足高速走行和作业走行的不同要求。由于其设计应对道岔及复杂线路的作业工况,因此道岔捣固车是工务部门不可或缺的大型养路机械,适用于各种线路及复杂站场的捣固作业。
  2 问题情况
  我段是全路引进和使用道岔捣固车较早的单位,目前共有12台道岔捣固车在全局各条站线进行线路及道岔的捣固作业。从1999年至今,这12台道岔捣固车均多次出现发动机弹性联轴器作业中损坏这一严重故障,给施工及行车安全带来极大的安全隐患。
  捣固车发动机采用的是弹性联轴器,它的主要任务是连接传动轴,将发动机扭矩向下传递。弹性联轴器依靠橡胶元件来减缓发动机动力输出过程中的机械冲击,其性能特点完全符合捣固车动力传递的特殊性,在各型捣固车中广泛使用。
  与道岔捣固车相比,这些车型发动机满一个大修周期都鲜见弹性联轴器故障。根据统计,我段道岔捣固车的发动机在一个大修周期内平均要更换弹性联轴器两次及以上,并且我段规定将其列为年检必须拆卸检查的项目之一,由此可见道岔捣固车发动机弹性联轴器故障率较高,故障发生频率远远低于其设计使用寿命。
  3 检查分析
  对几次弹性联轴器的故障案例进行分析,发现弹性联轴器损坏均是由于橡胶元件开裂、脱落引起的。机组也普遍反映,故障发生时在发动机飞轮处会出现较大的烟并伴有刺鼻的橡胶烧焦味,进而造成整车动力丧失。针对这一情况我们认真分析了道岔捣固车弹性联轴器的使用及安装环境,发现道岔捣固车弹性联轴器的安装与其他车型有以下几个方面的不同:
  1.道岔捣固车高速轴的安装方式与其他捣固车稍有不同(与DC-32捣固车对比):采用非水平状态安装,发动机与ZF变速箱之间大致呈10°角倾斜,而其他车型发动机与ZF变速箱之间的高速轴基本呈水平状态安装,如图1、图2所示。
  翻阅相关的文献资料,发现“万向轴主动轴与被动轴的夹角愈大,则被动轴的转速愈不均匀,因此引起的冲击振动和附加扭矩也愈大”。道岔捣固车的传动轴主动轴与被动轴之间的夹角远远大于其他车型,使传动轴冲击振动和附加扭矩大大高于其他车型,并且这些振动和扭矩将直接作用于弹性联轴器。长期处于这种高强度振动和附加扭矩环境下,联轴器橡胶元件容易产生疲劳开裂,进而引起故障损坏。
  2.传动轴周围仓壁有锂基酯飞溅现象,判断传动轴万向节油封密封易损,造成油脂损失较快、万向节磨损,如图3、图4所示。
  捣固车的高速轴为十字节万向传动轴,十字节中间有润滑油注油孔,按照保养规定,发动机每运转50h需要注油一次。但是相同结构的传动轴,为何其他车型出现油脂飞溅的情况较少呢?经过分析发现,道岔捣固车的发动机仓不同于其他车型,基本为全包围的隔音型仓室,其他车型为半敞开式发动机仓,包围式隔音仓室的散热效果远低于敞开式,高速轴长期处于高速、高温的工作环境中,万向节油封容易受热失效,并且万向节中的锂基脂受高温影响流动性变强,极易从万向节油封中甩出,润滑效果变差,万向节易磨损进而造成传动轴抖动。
  3.传动轴动平衡状态不能准确掌握,现场判断能力不强。
  传动轴高速转动时由于离心力的作用会产生轴向不平衡,为了消除这个不平衡量,传动轴在出厂前均应进行动平衡的检验,增加平衡块来消除轴向不平衡,减少传动轴的振动。但是由于我们的传动轴在日常安装和使用过程中不断拆卸、安装,动平衡状态容易被破坏,进而引起传动轴的振动,加剧弹性联轴器的损害。由于机组在日常工作中无法判断传动轴动平衡是否正常,而且目前我段在传动轴拆卸和检查后没有进行动平衡检查这一项目,因此这个问题较为隐蔽,容易被忽视。
  4 分析总结
  从以上三点可以看出,联轴器在日常工作中的工况较恶劣,受到传动轴夹角造成的振动、动平衡不准确造成的振动以及发动机曲轴产生的扭力等多种复合作用,橡胶元件长期处于疲劳状态,极易损坏。其中传动轴非水平安装是导致联轴器过早损坏的重要原因,因此要想彻底的消除这个故障隐患,只能从传动轴安装位置重新布局方面去解决。但是受到车身结构设计的限制,这个故障隐患将始终伴随着道岔捣固车。我们只能从侧面去预防这个问题,从而延长联轴器的使用寿命。检修作业过程中要增加传动轴动平衡项目,减少因动平衡问题造成的传动轴振动,同时机组必须做到定期检查弹性联轴器,按规定进行万向节润滑油脂加注,在日常使用过程中如发现发动机抖动加剧、杂音增大、联轴器处有胶块掉落的迹象时应立即停机拆卸检查,提前更换,防止故障恶化。
(上海大型养路机械运用检修段 樊波)


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