趙志勇 ZHAO Zhi-yong 吳祺 WU Qi 蔣立坤 JIANG Li-kun 胡守琦 HU Shou-qi 葉欖 YE Lan

摘要：作為柴油機的重要組件，水泵的質(zhì)量直接關(guān)系到柴油機的整體運行情況，文章就柴油機水泵常見故障，例如漏水問題、水泵異響等問題進行分析，并給出具體的維修意見。針對水泵常見故障部位進行分析，通過問題原因的查找及對癥改進，以期降低水泵的故障率。

Abstract： As an important component of diesel engine， the quality of water pump is directly related to the overall operation of diesel engine. This paper analyzes the common problems such as water leakage and abnormal noise of diesel engine water pump， and gives specific maintenance opinions.Analysis the common fault parts of the pump and improve the problem to reduce the fault rate of the pump.

關(guān)鍵詞： 柴油機水泵;常見故障;處理

Key words： diesel engine water pump;common fault;processing

中圖分類號：U464.138+.1? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）22-0167-03

0? 引言

柴油機能正常、可靠、經(jīng)濟地工作，需要對柴油機運行中的受熱零件進行降溫冷卻，如何冷卻不足，就會使得零件受熱過度，進而降低材料機械性能，出現(xiàn)嚴重的熱應力與變形。這對零件的間的正常間隙受到破壞，出現(xiàn)零件的過度磨損甚至咬死，最終導致機件損壞，由此可見處理好柴油機的水泵問題，對于柴油機的整體性能發(fā)揮具有重要價值。

1? 柴油機水泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

水泵是柴油機冷卻系統(tǒng)中的重要元件，在構(gòu)成上具體包括水泵軸、水泵殼、水封總成、葉輪、水泵蓋等。其中水泵殼體呈蝸殼狀，水泵葉輪在水泵殼中，軸承處有4根雙頭螺栓與水泵殼體相連，且中間墊有襯墊[1]。兩只滾動軸承是水泵體的主要支撐，其前端結(jié)合水泵葉輪，后端通過錐面上的半圓鍵與皮帶輪相連。軸承座處的旋蓋式油杯，負責潤滑。水封部件處于水泵葉輪的尾端，并用鋼絲擋圈在外側(cè)進行圍擋，而內(nèi)側(cè)則由水封彈簧進行壓住，當水泵葉輪轉(zhuǎn)動時，水封部件與其同步轉(zhuǎn)動。當水封部件出現(xiàn)問題時，內(nèi)部的冷卻水會大量漏出，一旦流入軸承座，就會造成軸承的損壞，而泄油孔的作用就在于，一旦發(fā)生水封泄露，能夠?qū)⑵渲械睦鋮s水有效疏導出去，因此，當發(fā)現(xiàn)泄油孔出水時，要及時地更換水封[2]。

在柴油機的運作過程中，由曲軸轉(zhuǎn)動，帶動三角皮帶運動，進行引起葉輪運動。在葉輪的帶動下，泵殼內(nèi)的冷卻水開啟旋轉(zhuǎn)運動，產(chǎn)生離心力，并在離心力的作用下，冷卻水被甩向葉輪邊緣[3]。然后再壓力的作用下，冷卻水從水管處排出。由于葉輪在旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生離心力，其中心會產(chǎn)生一定的負壓，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)。這就形成了一個有機的循環(huán)，柴油機中的受熱部件被有效冷卻，柴油機實現(xiàn)了健康運行。

2? 柴油機水泵常見故障及處理

2.1 漏水故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

柴油機水泵出現(xiàn)漏水，漏水部位多是溢水孔和葉輪室殼體接合處。

2.1.2 故障分析

當發(fā)現(xiàn)水泵漏水時，要看漏水的部位，分析漏水點，通過分解水泵進行檢修。一般來說，柴油機水泵出現(xiàn)漏水時，大多是由于水封問題導致的，要分解水泵，檢修水封。小將水泵蓋拆下，把上端部緊固的螺栓松下，取出葉輪和水封總成。然后，對故障現(xiàn)象的初步分析，一般來說，導致漏水的原因可能有以下幾點[4]。

第一，水泵的裝配質(zhì)量。要考慮水泵的機械密封裝置是否合適，在水泵的機械密封裝置中，壓實機械密封在力矩上要合適，動環(huán)的彈簧松度要適中。當彈簧松度過緊時，會導致摩擦劇烈，使得彈簧瞬間燒毀，而過度壓縮，則會使彈簧失去調(diào)節(jié)能力，導致密封失效。同時，要考慮墊片及定距套尺寸是否合適，如果墊片及定距套尺寸小，也會導致機械密封不緊實，進而出現(xiàn)漏水。在葉輪的螺母上，也要考慮螺母的緊壓力距，當螺母鎖緊過度時，會導致軸間墊過早失效，進而發(fā)生漏水現(xiàn)象。

第二，水泵零件的加工質(zhì)量。要考慮動環(huán)和靜環(huán)的密封面磨損情況。一般來說，水泵漏水時，動環(huán)的機械密封失效也是常見的現(xiàn)象。在水泵軸的尺寸上，如果水泵軸尺寸超差，則會導致水泵漏水[5]。第三，如果水泵水封在端面出現(xiàn)了異物，也會導致石墨環(huán)損傷，進而導致泄漏。這種現(xiàn)象主要是由于一些發(fā)動機廠家選擇的發(fā)動機防凍液冷卻質(zhì)量不佳，在介質(zhì)中晶體超標，而使得摩擦面受到損壞。或者，由于冷卻系統(tǒng)內(nèi)部清潔度較差，一些鑄造型砂、銹蝕氧化物等進入到了冷卻液內(nèi)部，進而破壞了摩擦面。

2.1.3 故障維修

當找出相應的問題時，就可以進行針對性的解決。對于一些填料或部件磨損而導致的漏水，進行部件更換、密封件更換等即可。如果在頸靜環(huán)、動環(huán)處出現(xiàn)了表面磨損而導致的漏水，可以采用研磨砂在鑄鐵平板上進行研磨，使其進一步密合[6]。當部件更換后，需要注意在水泵殼處的泄水孔部位不能堵死，要使水封滲漏的水滴能夠有效排出，進而避免水封泄漏產(chǎn)生的水滴在水泵腔內(nèi)長期浸泡軸承，進而破壞軸承的潤滑，使其造成更大的危害。

2.2 水泵異響

2.2.1 故障現(xiàn)象

水泵異響，就是在運行過程中，聲音過大且?guī)в忻黠@的故障音色特質(zhì)，例如，出現(xiàn)震動音、沙沙音等。

2.2.2 故障分析

一般來說，出現(xiàn)水泵異響要優(yōu)先考慮水泵軸軸承處是否出現(xiàn)磨損或缺油。同時，水泵軸擋圈位置，葉輪與水泵蓋之間的碰撞，以及皮帶輪與風扇葉輪之間的晃動都會導致異響情況的出現(xiàn)。

2.2.3 故障維修

在進行故障維修時，如果是軸承處由于磨損損壞或缺油而導致的異響，可以對其進行潤滑處理。如果是水泵軸擋圈處未安裝好，而造成的軸承竄動，將水泵軸放置在正確位置即可。在進行診斷時，可以借助聽診器，用聽診器抵住水泵殼進行診聽，在診聽的同時，要不斷變化發(fā)動機的轉(zhuǎn)速[7]。如果是水泵軸軸承處磨損或缺油問題，就可聽到沙沙的異響。而如果是軸承由于在泵殼成孔處松曠，則能感到輕微的撞擊震動性。當用手推動風扇葉片，檢視泵軸時，如果發(fā)現(xiàn)有過大的軸向或徑向間距，就表明軸承處磨損松曠，則此時應該進行新件更換，完成故障維修。

3? 水泵常見故障部位及其分析

3.1 水泵軸處發(fā)生的故障

水泵軸處常發(fā)生的故障大多是偏擺所帶來的危害，這會導致運算的不平穩(wěn)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是由于水泵軸彎曲變形過度，或長時間使用而造成的磨損。在檢修時，需要進行冷壓校正，采用鍍鉻進行修復。如果是水泵軸和軸套處出現(xiàn)磨損，那么可以在維修中采用電鍍或振動堆焊的方式，將軸承恢復到標準尺寸，同時要進行新的標準軸套的更換，也可以根據(jù)新軸套的尺寸進行絞削內(nèi)孔，使磨損的軸與芯套達成標準的配合間隙。需要注意的是，在鉸孔時，要將前后軸套進行一次鉸完，這樣做的目的在于保證兩個軸套之間具有同軸度[8]。一般來說，在軸端螺紋處出現(xiàn)滑扣或損傷時，大多是由于拆裝頻繁，或者是在螺母緊固過程中，沒有按照規(guī)定進行扭矩或者是裝錯了不同規(guī)格的螺母或螺栓。如果劃扣或損傷發(fā)生在兩扣以內(nèi)，那么可以利用攻絲進行清理，而如果多于兩扣，則可以在手動堆焊后，通過車銷使其到達標準尺寸。一旦水泵軸出現(xiàn)裂紋，就應該將其進行報廢處理。

由于水泵軸是用兩個滾動軸承進行支撐的，當水泵軸與滾動軸承之間出現(xiàn)配合松動時，可以利用電鍍軸承內(nèi)圈的方式來恢復軸承中滾動軸承之間的配合。當泵體的底座與軸套或滾動軸承出現(xiàn)配合松動時，則需要根據(jù)不同機型的具體磨損部位，根據(jù)其電鍍軸承的外圈恢復標準進行恢復，或者在水泵殼體的座孔處，進行搪削、絞削，使其清除磨損痕跡。在鉸削完成后，要根據(jù)鉸削的孔徑來配置具體的襯套恢復標準。如果泵體座孔處磨損嚴重，可以根據(jù)具體的情況進行鑲套修復。當殼體發(fā)生裂紋時，要在裂紋處延伸5毫米的地方，鉆一個直徑為2.5毫米的止裂孔，沿著裂紋開口的V波口處，用焊鐵鑄條的方式進行冷焊或手工電弧冷焊，進行裂紋的修補[9]。當泵體的螺孔或螺紋處出現(xiàn)損壞時，可以利用擴孔攻絲的方式，采用加大一級螺栓，或者使用鑄鐵焊條進行填補，在填補完成后再重新鉆孔攻絲。

3.2 水泵殼處發(fā)生的故障

當水泵殼處發(fā)生故障時，常見的包括漏水軸承損壞，軸下或徑向竄動等。這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，大多是水泵殼在應用過程中出現(xiàn)裂損變形，或者是軸承底座磨損而導致的。如果是輕度的裂損或變形，用焊修的方式就能進行修復，而如果磨損程度過重，則需要重新更換新件。當泵殼卡環(huán)槽處出現(xiàn)小面積破損時，可以采用焊接處理，也可以采用環(huán)氧樹脂膠進行粘接。需要注意的是水泵殼體在結(jié)合平翹曲變形上，如果超過0.05毫米就應該進行修片，并根據(jù)車削的厚度在裝配時應用加厚型水泵蓋襯墊，并且要保證總體的修磨量不能超過0.5毫米。

3.3 水封總成處發(fā)生的故障

水封作為水泵裝配中保證水泵裝備不漏水的關(guān)鍵要素，水封結(jié)構(gòu)上由傳動件，輔助密封組件，端面摩擦組件，彈力元件和固定件八大主要零件組成。在運行過程中，兩端面之間有一層極薄的液膜，并產(chǎn)生一定的邊界摩擦。正常的液膜能夠有效提升密封性能，并延長水封的使用壽命。一般水封漏水時，主要是由于端面進入了異物，或者是摩擦面有異物附著而導致的泄漏。這兩種故障的產(chǎn)生原因，一是由于水封自身的質(zhì)量，冷凍液上質(zhì)量參差不齊，一些冷凍介質(zhì)中結(jié)晶超標而導致了水封端面進異物，破壞了摩擦面。二是由于冷卻系統(tǒng)內(nèi)部管道的清潔度較差，一些污染物進入到了冷凍液中，使得摩擦面受到損壞。三者由于氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生了大量的氣泡，當氣泡凝結(jié)破裂時，液體就會快速地填充進空穴中。由此產(chǎn)生了劇烈的水擊作用，使得水封的外部受到?jīng)_擊，進而在表面形成損傷。一般來說，這種氣蝕現(xiàn)象，會伴隨有噪音和震動，也會導致液膜的破壞，使得水封出現(xiàn)干摩擦，進而損壞了水封端面。

當水封失效的原因是由于冷凍液質(zhì)量，或摩擦面受損而導致的時，可以進行新的抗磨減摩材料的更換。通過提高水封基體的耐磨性，來降低和解決水封出現(xiàn)磨損、漏水故障的可能性。一般來說，在選擇中可以考慮雙碳化硅水封。與傳統(tǒng)的石墨水封相比，雙碳化硅水封在動、靜環(huán)的硬度上都更高，也具有更好的抗異物性能，能夠發(fā)揮良好的持久性，但是在抗干磨性能比較差。

在實際的使用過程中，密封圈和密封座面之間出現(xiàn)磨損，或由于橡膠水封碗破損，水封彈簧失效等因素也是導致水封失效地重要原因。當水封處出現(xiàn)漏損時，可以通過逐漸擰緊水封螺母來進行調(diào)整，如果發(fā)現(xiàn)此類調(diào)整無效，那么說明水封處，需要進行填料的更換，當更換填料時，要用石棉繩順著水泵軸承旋轉(zhuǎn)的方向進行纏繞，需要注意的是層次不能混亂，要進行填實處理，在石棉層的外層最好涂上少許黃油，以保持其潤滑度。如果是密封圈和水封網(wǎng)出現(xiàn)破損，就應該進行水封總成的更換，對于已經(jīng)破損的密封圈端面，可以進行手動研磨，來保持其緊合程度。對于密封座面的磨損，要進行磨平處理，同時在水封彈簧處，要保持彈簧具有足夠的彈力，當彈簧已不滿足彈力實驗的要求時，要進行新件的更換。

3.4 葉輪處發(fā)生的故障

水泵葉輪處常見的故障是葉輪與泵殼間隙過大，或者由于漏水，氣蝕等導致水泵中流量受到影響，這會導致發(fā)動機水溫過高，影響柴油機地正常工作。在水泵地運行中，有時也會出現(xiàn)葉輪脫落的現(xiàn)象，其直接原因在于故障葉輪與軸過盈配合產(chǎn)生的摩擦力距較小，與其工作時受到的阻力值不相匹配。而這種摩擦力最小的主要原因，是葉輪材料組織成分不合格，這會導致葉輪的力學性能下降。當葉輪內(nèi)部孔洞缺陷過多時，在工作過程中葉輪的孔洞附近容易產(chǎn)生應力，相應的，在工作中容易產(chǎn)生疲勞裂紋，造成材料脫落。脫落的這部分材料又會存儲在葉輪與泵體之間的間隙中，當葉輪處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，會進一步造成葉輪與泵體之間的摩擦磨損，在作用摩擦力的作用之下，使得葉輪難以正常工作運行。同時葉輪在磨損過程中也會產(chǎn)生一定的磨屑，這種磨屑又會加劇葉輪與泵體間的摩擦，導致葉輪出現(xiàn)松動，隨著摩擦、磨損現(xiàn)象不斷加劇，最終會導致葉輪完全脫落。針對這些情況，如果磨損程度較輕，可以采用環(huán)氧樹脂進行粘貼焊修，而如果磨損問題嚴重時，就要更換新件。

葉輪密封圈也是重要的水泵部件，密封圈的穩(wěn)固程度，直接關(guān)系到葉輪在運作中是否會出現(xiàn)前后竄動或者漏水等問題。如果出現(xiàn)了葉輪的前后竄動，或者滲水，可以對葉輪的密封圈進行檢查，使其重新緊固。當出現(xiàn)端蓋與葉輪之間的磨損問題時，可以先進行焊補工作，當其加工到標準尺寸后，要對葉輪進行平衡檢查，必要時可以在葉輪的輪轂上進行部分金屬的焊接，從而滿足其平衡要求。

3.5 其他部位發(fā)生的故障

當阻水圈時出現(xiàn)老化或損壞時，需要對其進行更換。如果水泵出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，需要考慮墊圈、螺栓、紙墊、水泵蓋等的損壞問題。將水泵進行拆解，觀察上述部件是否出現(xiàn)松動或變形、滑絲等現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)類似問題，則需要進行更換新件，或者對其進行鞏固。更換完畢后，將其進行重新組裝，然后檢查是否正常運行。當卡圈出現(xiàn)問題時，水泵運轉(zhuǎn)時容易發(fā)卡，或者伴隨有輕微的碰撞噪音。一般而言，卡圈的故障原因主要是斷損或者是未裝配到位，這時可以對其進行檢修或換件。此外，滑油嘴及軸承也是需要進行關(guān)注的環(huán)節(jié)，當出現(xiàn)打不進潤滑脂，或軸承出現(xiàn)潤滑不良問題時，需要考慮滑油嘴是否出現(xiàn)堵塞問題。如果出現(xiàn)堵塞，就會導致潤滑失效，同時，要觀察軸承處是否進水，如果軸承進水，容易導致其內(nèi)部銹蝕，進而產(chǎn)生軸承發(fā)響，水封失效的問題，對于這種情況，可以更換滑油嘴，更換軸承來進行解決。

在檢查時，要觀察柱塞套是否變形，一般來說，柱塞套變形是由于柱塞套的限位螺絲擰得過緊，或者是下方的小紫銅墊圈過薄。這些都會導致柱塞套在使用中出現(xiàn)變形問題，在檢驗時可以縱向的甩動噴油泵的殼體，當柱塞套不會滑出油泵殼體外，并且能夠發(fā)出“噠噠”的上下竄動響聲，就說明柱塞套裝配到位。在出油閥緊座的檢查上，在擰緊力矩上要符合具體的使用說明，一旦擰的過緊，會導致柱塞套變形，阻礙柱塞的運動，進而使得調(diào)節(jié)齒桿出現(xiàn)阻滯故障，而如果過松，則又會導致漏油問題。

4? 水泵裝配的技術(shù)要求

當檢修完成后，需要對水泵進行裝配。在檢查時。要強調(diào)水泵軸與葉輪孔，水泵軸與軸承，軸承與泵殼座孔之間過盈配合。由于水泵軸在工作時需要不停轉(zhuǎn)動，因此軸承泵軸和隔套之間是間隙配合的。各個機件之間的過盈或間隙配合關(guān)系，都是伴隨著水泵的裝復始終的。在裝復中，其主要規(guī)律如下。第一，要檢查水泵葉輪與水泵軸之間是否固定可靠，當用手旋轉(zhuǎn)葉輪時，葉輪要保持靈活轉(zhuǎn)動，無卡滯現(xiàn)象。第二，在水封裝備上要密封可靠。第三，要使葉輪端面與水泵殼體之間有一定的間隙。第四，水泵軸安裝完成后，要保持比較小的軸向間隙。第五，在對水泵內(nèi)部組件進行符合規(guī)定的安裝后，要對其進行潤滑，并做出漏油測試。當水泵裝復完成后，不能馬上安裝到柴油機上，而應該對其先進行測試，當檢查其泵軸轉(zhuǎn)動有無卡滯問題，當泵殼出水口在堵閉的狀態(tài)下，將水灌入葉輪，手動旋轉(zhuǎn)葉輪，工作時無水漏出，就說明其運行狀況良好。而一旦出現(xiàn)卡滯或漏水現(xiàn)象，則應該對其進行重新返修。

5? 小結(jié)

作為柴油機的重要部件，水泵具有重要的影響作品，在平時的使用中，要根據(jù)故障的現(xiàn)象，由外向內(nèi)、由表到里的進行故障分析。對于一些因磨損造成的問題，要及時地更換新件，做好故障的檢修與維護，更好地實現(xiàn)柴油機的可持續(xù)使用。

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