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柴油發(fā)電機水泵的拆卸與清洗及檢修 |
摘要：水泵是柴油發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的重要組成部分，通常由泵體、葉輪、軸承、密封圈等部件組成。其作用是加快冷卻水的循環(huán)速度，增強冷卻效果。水泵的常見失效形式有葉輪軸向松曠、軸與軸承的磨損、水封漏水以及泵殼和葉輪破裂等。本文以康明斯柴油發(fā)電機組的冷卻水泵為例，說明柴油發(fā)電機水泵結(jié)構(gòu)與工作原理以及修理和裝配。
一、水泵的結(jié)構(gòu)與工作原理
水泵殼體鑄成蝸殼狀，水泵葉輪裝在蝸殼里，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。水泵軸承座用4根雙頭螺栓與水泵殼體相連接，中間墊有襯墊防止漏水。水泵軸用兩只滾動軸承支承在水泵體上，它的前端與水泵葉輪壓合后鉚牢，后端通過錐面上的半圓鍵與皮帶輪相連。
水泵軸承座上有一旋蓋式油杯，加入鈣基潤滑油脂，定期轉(zhuǎn)動杯蓋，可使?jié)櫥瓦M入軸承內(nèi)潤滑滾動軸承。水封部件裝在水泵葉輪的尾部，外端用鋼絲擋圈擋住，內(nèi)端由水封彈簧壓??；水封四角板被水封彈簧壓在水泵軸承座中心圓形座面上，水泵葉輪轉(zhuǎn)動時，整個水封部件亦隨之轉(zhuǎn)動，由耐磨材料制成的水封四角板與軸承座中心圓形座面相摩擦而密封，防止了冷卻水沿水泵軸流出。
如果水封損壞，不僅使冷卻水損耗，而且還會破壞水泵軸承的潤滑(冷卻水漏入軸承座)，引起軸承損壞。泄油孔的作用是及時泄漏由水封處漏過的少量冷卻水，當發(fā)現(xiàn)此孔漏水時，應更換水封，而不應將此孔堵死。更換水封時，不應拆卸葉輪，而應卸下皮帶輪，壓出水泵軸進行。泵體下端裝有放水閥，用以放凈水泵體內(nèi)的冷卻水。
水泵工作原理如圖2所示。柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，葉輪由曲軸通過三角皮帶帶動，泵殼內(nèi)的冷卻水在水泵葉輪的帶動下旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，冷卻水被甩向葉輪邊緣，并以一定壓力由出水管排出。同時在葉輪的中心產(chǎn)生負壓，經(jīng)散熱器冷卻后的冷卻水被真空吸力吸進水泵殼體內(nèi)，如此循環(huán)往復，冷卻水不斷流入柴油發(fā)電機機體水套內(nèi)和氣缸蓋冷卻水腔內(nèi)，冷卻受熱零部件。
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圖1 柴油機冷卻水泵基本結(jié)構(gòu)示意圖 |
圖2 柴油機冷卻水泵工作原理圖 |
二、水泵的拆卸與清洗
柴油發(fā)電機組的水泵總成實物如圖3所示，拆卸工具和步驟示意圖如圖4所示。
1、準備工具和材料
需要準備相應的工具和材料，包括扳手、螺絲刀、水泵、密封件、軸承等。
2、釋放冷卻系統(tǒng)壓力
在更換汽車水泵之前，需要先釋放冷卻系統(tǒng)的壓力，以避免燙傷和意外。
3、拆卸步驟
水泵的拆卸清洗大致分為以下幾步。
① 拆下風扇固定螺釘，取下風扇。
② 拆下風扇皮帶輪轂固定螺栓，然后用拉鉗或壓床將風扇和皮帶輪轂自水泵軸上取下。
③ 拆下葉輪固定螺栓及軸承鎖環(huán)，再朝葉輪中心向前壓出水泵軸，取下葉輪（如果沒有壓床，也可以用一個比水泵軸外徑小的銅棒或鐵棒墊上軟質(zhì)金屬墊圈用手錘打出。但這時候應注意：用力要適當）。
④ 從葉輪上將水封鎖環(huán)、膠木墊、橡皮套和彈簧等零件取下。
⑤ 按照清洗要求與方法清洗干凈各零件。
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圖2 柴油發(fā)電機冷卻水泵實物圖 |
圖3 柴油機冷卻水泵的拆卸示意圖 |
三、水泵的檢查
水泵的檢驗的內(nèi)容包括以下六個方面。
1、檢查泵殼與葉輪
泵殼不能有嚴重裂紋。其裂紋長度不能超過30mm，而且不能延伸到軸承座孔邊緣。若符合上述條件，可用黃銅合金焊條焊修。焊修前還要對泵殼進行預熱，以防焊接后變形。若不符合上述條件，就應更換泵殼。葉輪只允許損壞一片，損壞兩片以上的也必須更換。
2、檢查水泵軸與葉輪孔的配合情況
水泵軸與葉輪孔是過盈配合，若葉輪與軸配合松曠，應進行修理，其修理工藝一般是用掛錫的方法加大軸的尺寸。其具體技術(shù)要求是：葉輪裝在軸上后，葉輪端面應高出水泵軸0.1～0.5mm。
3、查看水泵皮帶盤運轉(zhuǎn)時的情況
柴油機運轉(zhuǎn)時，水泵皮帶盤不能有嚴重的搖擺現(xiàn)象。如果有上述現(xiàn)象存在，原因可能有兩個：一是軸承松曠，二是皮帶盤和錐形套、半圓鍵磨損。水泵軸與軸承磨損，軸向移動不能超過0.30mm，徑向移動不能超過0.05mm，否則應更換新軸承。如果皮帶輪的錐形套和半圓鍵磨損，應更換。
4、檢查水泵殼內(nèi)的膠木圈座
檢查水泵殼內(nèi)的膠木圈座有沒有斑點或磨痕，如果有，可以用銼刀銼光或用車床車光。
5、檢查軸承磨損情況
水泵軸承其徑向間隙不能超過0.10mm，軸向間隙不能超過0.30mm，否則應更換新軸承。
6、檢查水封
如果膠木墊磨損起槽、彈簧彈力過軟、橡皮套脹大破損等，均應更換新件。如果膠木墊磨損不嚴重，可以調(diào)面或磨平后再用。
四、水泵的修理
水泵的主要缺陷是水泵軸與軸套的磨損，軸套與泵體配合松動，葉輪與泵殼的磨損以及阻水圈的損壞等。水泵產(chǎn)生上述缺陷之后常見的現(xiàn)象是漏水。
1、水泵軸與軸套磨損
當水泵軸與軸套磨損后，可用電鍍或振動堆焊方法將軸恢復到標準尺寸，同時更換新的標準軸套，也可以更換新軸套并按軸的尺寸鉸削內(nèi)孔，使磨損的軸與新套達到標準的配合間隙。鉸孔時要前后軸套一次鉸完，以保證兩個軸套的同軸度，一般要求兩軸套的同軸度不大于0．03 mm。軸端螺紋滑扣或損傷是由于拆裝頻繁、緊固螺母沒按規(guī)定扭矩或錯裝規(guī)格不同的螺母（螺栓）造成的?；刍驌p傷在2扣以內(nèi)，可用攻絲清理；多于2扣時，可用手工堆焊后再車削至標準尺寸。水泵軸出現(xiàn)裂紋，應予報廢。
2、水泵軸與滾動軸承配合松動
水泵軸是以兩只滾動軸承支承，當水泵軸與滾動軸承配合松動后，也可采用電鍍軸承內(nèi)圈的方法來恢復其配合。
3、泵體座孔與軸套或滾動軸承的配合松動
若泵體座孔與軸套或滾動軸承的配合松動時，可根據(jù)不同機型的磨損部位電鍍軸承的外圈恢復其標準配合，或?qū)んw座孔進行搪削、鉸削，消除其磨損痕跡，并根據(jù)鉸削后的孔徑配制加大外徑尺寸的襯套恢復其標準配合。如若泵體座孔磨損嚴重，也可視情況進行鑲套修復。殼體裂紋，可在其延伸線上距離兩端5 mm處鉆一直徑2.5 mm的止裂孔，沿裂紋開V坡口，用鑄鐵焊條采用氧-乙炔冷焊或手工電弧冷焊，焊后緩冷。泵體螺孔螺紋損壞，可以擴孔攻絲，并用加大一級螺栓，或用鑄鐵焊條采用氧-乙炔焊填補，修平后重新鉆孔攻絲。
4、阻水圈老化或損壞
對水泵水封處漏水應上緊水封螺母，若水封螺母完全上緊而仍漏水時，水將沿著水泵殼體水孔外流。造成水封失效的原因是密封圈和密封座面的磨損、橡皮水封碗的破裂和水封彈簧失效。如密封圈和水封碗損壞，則應更換水封總成；密封圈端面磨損，可以進行研磨；密封座面磨損，應予磨平。
五、水泵裝配的技術(shù)要求
冷卻水泵的外觀模型和零件分解圖如圖5、圖6所示。水泵裝復為防止水泵漏水，要求水泵軸與葉輪孔、水泵軸與軸承、軸承與泵殼座孔是過盈配合，因水泵軸要轉(zhuǎn)動，則要求軸承、泵軸與隔套是間隙配合。因此各機件的過盈或間隙配合關(guān)系伴隨水泵裝復的始終，所以在裝復水泵時，一定要正確掌握各機件的過盈或間隙配合關(guān)系，一般的裝復規(guī)律是：
（1）水泵葉輪與水泵軸應固定可靠，用手旋轉(zhuǎn)葉輪時，應能靈活轉(zhuǎn)動，無卡滯現(xiàn)象。
（2）水封裝配應可靠，不允許有漏水現(xiàn)象。
（3）將水泵葉輪推到最前端時，葉輪端面與水泵殼體平面應有一定間隙，以防在工作時葉輪端面刮殼。
（4）水泵軸安裝后應有較小的軸向間隙。
（5）對各潤滑部位按規(guī)定進行潤滑，不允許有漏油現(xiàn)象。
水泵裝配時，一定要旋緊皮帶盤與水泵軸的緊固螺母，其扭矩一般為5~10kgf·m。水泵裝復后，不要馬上裝在機上，應進行試驗。其方法是：用手轉(zhuǎn)動泵軸并無卡滯現(xiàn)象，堵住泵殼進水口，然后將水加入到葉輪工作室，轉(zhuǎn)動泵軸，檢視孔應無水漏出。如有卡滯或漏水現(xiàn)象，應按零件檢查項目查明原因加以排除。
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圖5 冷卻水泵總成模型圖 |
圖6 冷卻水泵零件分解圖 |
總結(jié)：
水泵是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分之一，水泵的作用是通過對冷卻液進行加壓，保證其在冷卻系中循環(huán)流動，加速熱量的散發(fā)。作為一個長期運轉(zhuǎn)的裝置，使用過程中，水泵也會出現(xiàn)故障的。冷卻水泵常見故障包括柴油發(fā)電機組無法啟動、水泵漏水、軸承松曠等。當水泵出現(xiàn)故障時，我們需要采取相應的措施來檢修。首先，檢查電源供電是否出現(xiàn)故障，其次檢查故障的位置是否出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，可以采用診斷儀診斷故障碼來確定具體問題。
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