一種過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)及布置探討

錢宗旭

摘 要：柴油機(jī)張緊皮帶的過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)，對(duì)于柴油機(jī)相關(guān)附件的安全運(yùn)行有非常重要的作用。文章通過(guò)專利技術(shù)，闡述了柴油機(jī)張緊皮帶的過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)中過(guò)渡輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能解決柴油機(jī)張緊皮帶的過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)中過(guò)渡輪存在的缺陷，既可以保證此結(jié)構(gòu)正常、可靠、持久地工作，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單、操作維修方便的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；過(guò)渡輪；軸承；皮帶

中圖分類號(hào)：TK429 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0097-02

隨著我國(guó)柴油機(jī)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，在柴油機(jī)應(yīng)用匹配過(guò)程中，為滿足不同用戶對(duì)柴油機(jī)皮帶輪系布置的不同需求，不可避免地涉及冷卻風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)合理布置，兼顧為其它零部件留出空間的問(wèn)題，同時(shí)使皮帶能正常工作，為此，出現(xiàn)了風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)在柴油機(jī)上的各種不同布置應(yīng)用。為了讓風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)三者合理布置，通過(guò)曲軸皮帶輪組成一個(gè)柴油機(jī)皮帶傳動(dòng)系，這種皮帶傳動(dòng)系必須設(shè)有調(diào)整皮帶松緊度的機(jī)構(gòu)。當(dāng)實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，在很多情況下，柴油機(jī)在粉塵較大、濕度較大的環(huán)境中工作，傳統(tǒng)的調(diào)整皮帶松緊度的機(jī)構(gòu)中過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)其防護(hù)措施不夠。故本文對(duì)目前我公司生產(chǎn)的一款柴油機(jī)皮帶張緊結(jié)構(gòu)提出了一種解決方案，對(duì)其方案結(jié)構(gòu)原理及具體實(shí)施方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

在一般情況下，柴油機(jī)風(fēng)扇端皮帶輪系（圖1）由曲軸皮帶輪A、水泵皮帶輪E、發(fā)電機(jī)皮帶輪D，這三者組成，基本能滿足絕大數(shù)整車廠對(duì)柴油機(jī)的布置需求。因?yàn)檫@種布置方式此輪式只是驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)水泵、風(fēng)扇和發(fā)電機(jī)，且風(fēng)扇直接安裝在水泵的連接盤，在驅(qū)動(dòng)水泵皮帶輪的同時(shí)就驅(qū)動(dòng)了水泵，滿足了柴油機(jī)冷卻水循環(huán)的需要，且風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)提供的風(fēng)量對(duì)散熱器、柴油機(jī)表面進(jìn)行散熱，是一種簡(jiǎn)潔有效的布置，不足之處就是整車在此輪系的布置下，不能在此輪系B區(qū)域布置任何其它的零件。否則，在沒(méi)有過(guò)渡輪C的前提下，會(huì)造成干涉或其它異常損壞?？墒?，用戶市場(chǎng)會(huì)提出各種不同的需求，那么實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，當(dāng)整車廠會(huì)對(duì)柴油機(jī)此處結(jié)構(gòu)布置提出優(yōu)化需求，輪系B區(qū)域滿足既能布置下用戶需要的零部件且能正常使用。為了解決這一實(shí)際問(wèn)題，且為滿足通用性高的前提下，對(duì)柴油機(jī)現(xiàn)有皮帶輪系不作較大的設(shè)計(jì)變動(dòng)，我們對(duì)現(xiàn)有皮帶輪系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)出了如圖2所示的一種柴油機(jī)皮帶輪系用過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括螺栓1、上防塵蓋2擋圈3、軸承4、過(guò)渡輪體5、防塵蓋6、軸7、O型圈8、固定支架9，其中過(guò)渡輪體5通過(guò)軸承4實(shí)現(xiàn)在軸7上轉(zhuǎn)動(dòng)；其中螺栓1、軸承4、擋圈3、 O型圈8為標(biāo)準(zhǔn)件，且軸承4為雙面密封的深溝球軸承。過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)在柴油機(jī)皮帶輪系中的布置見(jiàn)圖2。

該過(guò)渡輪在結(jié)構(gòu)上有上防塵蓋2和下防塵蓋6，分別安裝在過(guò)渡輪體5的軸向的兩端。上防塵蓋2和下防塵蓋6均為帶有喇叭狀的外圓唇邊，其材質(zhì)是0.8mm厚的不銹鋼板沖壓成型件，安裝上防塵蓋2的外圓唇邊和下防塵蓋6的外圓唇邊分別通過(guò)與相對(duì)應(yīng)的環(huán)形槽的配合形成迷宮式密封。軸7為階梯狀軸，軸沿軸線中心是便于穿入螺栓的貫穿通孔，軸7的階梯狀較小的外圓和軸承4的內(nèi)孔配合連接，軸7的另一端連接著固定支架9，軸7的一端加工一環(huán)型凹槽，O型圈8安裝在這凹槽內(nèi)，起到防塵防水作用，以便更好地保護(hù)軸承4。

過(guò)渡輪體5其材質(zhì)為HT350灰鐵鑄件，為套管狀，其軸向兩端面均開(kāi)設(shè)有環(huán)形槽，上防塵蓋2的外圓唇邊和下防塵蓋6的外圓唇邊分別通過(guò)與相對(duì)應(yīng)的環(huán)形槽的配合形成迷宮式密封。

固定支架9其材質(zhì)為QT400球鐵鑄件，并設(shè)有發(fā)電機(jī)安裝孔，可用于安裝發(fā)電機(jī)。

過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)首先由螺栓1、上防塵蓋2、擋圈3、軸承4、過(guò)渡輪體5、下防塵蓋6、軸7、O型圈8組合成一個(gè)過(guò)渡輪裝配體，然后把得到的裝配體裝到固定支架9上，得到過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)，并通過(guò)發(fā)電機(jī)支架作為一個(gè)整體固定到柴油機(jī)齒輪室上。

該過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)是在常用的同類結(jié)構(gòu)上增加了上防塵蓋2、下防塵蓋6和O型圈8，當(dāng)柴油機(jī)在灰塵多、有水的環(huán)境下作業(yè)時(shí)，由于有上防塵蓋2、下防塵蓋6、軸承4的雙面密封的雙重保護(hù)，可以保證此結(jié)構(gòu)正常、可靠、持久地工作，可以有效降低軸承的損壞頻次。

鑒于密封是為了阻止?jié)櫥瑒妮S承中流失，也為了防止外界灰塵、水分等侵入軸承。沒(méi)有密封將大大影響軸承的工作壽命。此過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)，特別突出之處就是密封結(jié)構(gòu)，采用了冗余設(shè)計(jì)。其中軸承選用了作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品提供的密封軸承60000-2RS帶雙面密封圈，裝配時(shí)已填入潤(rùn)滑脂，無(wú)需要維護(hù)或再添加密封裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。這是密封其一，利用了雙面密封軸承的自生優(yōu)點(diǎn)；密封其二，我們?cè)O(shè)計(jì)了上防塵蓋2、防塵蓋6，布置在軸承兩端，上防塵蓋2、防塵蓋6和過(guò)渡輪體5，三者又構(gòu)成了一個(gè)封閉的腔體，而軸承則布置在這密封腔內(nèi)，因此充分保護(hù)了軸承。則該結(jié)構(gòu)可以有效地提高軸承正常使用壽命。

滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)會(huì)使摩擦面間產(chǎn)生高溫，影響潤(rùn)滑劑性能，破壞油膜，從而導(dǎo)致滾動(dòng)體回火或原件膠合失效。

滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速N0是指軸承在一定工作條件下，達(dá)到所能承受最高熱平衡時(shí)的轉(zhuǎn)速值。軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速。當(dāng)然極限轉(zhuǎn)速與滾動(dòng)軸承載荷存在一定的關(guān)系，因此，當(dāng)載荷P>0.1C（C為軸承的基本額定載荷）時(shí)，極限轉(zhuǎn)速應(yīng)該進(jìn)行修正，其實(shí)際許用轉(zhuǎn)速小于極限轉(zhuǎn)速。一旦軸承的許用轉(zhuǎn)速不能滿足使用要求，可采取某些措施，如改變潤(rùn)滑方法，改善冷卻條件，提高軸承精度，適當(dāng)增大軸承游隙，都能有效地提高軸承的極限轉(zhuǎn)速。

由于該過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)布置在風(fēng)扇端，因此對(duì)軸承的冷卻起到一定的效果。因此，該過(guò)渡輪布置在此處，基本符合整車廠對(duì)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求，同時(shí)滿足軸承布置的需要。

這種用于柴油機(jī)張緊皮帶的過(guò)渡輪結(jié)構(gòu)，通過(guò)上防塵蓋、下防塵蓋、軸承的雙面密封的雙重保護(hù)，當(dāng)柴油機(jī)在多灰塵、有水的環(huán)境下作業(yè)時(shí)，可以保證此結(jié)構(gòu)正常、可靠、持久地工作，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維修方便的優(yōu)點(diǎn)，減少了維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）[M].高等教育出版社，1997.endprint