胡 烽

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端異常磨損原因分析

胡 烽

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

介紹了康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐位置的結(jié)構(gòu)，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中出現(xiàn)的前端異常磨損情況，分析了幾方面原因，并在發(fā)動(dòng)機(jī)日常維護(hù)和修理時(shí)采取了相應(yīng)措施，減少了異常磨損問題的發(fā)生。

K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)；前支撐；異常磨損；耐磨套

康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)是德興銅礦2005年引進(jìn)的大型高速柴油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為1492kW，開始改裝到630E電動(dòng)輪卡車上，2007年開始引進(jìn)的小松730E電動(dòng)輪卡車上也采用了此發(fā)動(dòng)機(jī)，康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)逐步成為該礦電動(dòng)輪卡車的主要發(fā)動(dòng)機(jī)。2009年K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)逐步進(jìn)入大修期。在該過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)前端出現(xiàn)異常磨損，后經(jīng)過對(duì)全部K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，所有K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端均有不同程度的異常磨損，給電動(dòng)輪卡車運(yùn)行安全埋下隱患，同時(shí)也給發(fā)動(dòng)機(jī)修理造成困難，影響發(fā)動(dòng)機(jī)修理計(jì)劃的順利執(zhí)行。

1 康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐位置結(jié)構(gòu)介紹

康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端相關(guān)零件裝配關(guān)系如圖1所示。發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪室蓋上有一突起的耳軸，在耳軸上過盈裝配一耐磨套，耐磨套寬36.6mm，厚3.38mm。前支撐有一內(nèi)孔，在孔中間有一環(huán)型油槽，發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中需定期向油槽中注入黃油。前支撐是間隙配合套在耳軸的耐磨套上，兩者間隙約為0.15mm。前支撐通過2個(gè)3／4英寸螺栓固定在副梁上。曲軸前端穿過耳軸孔，適配器用螺栓固定在曲軸前端，正常情況下，前支撐與適配器之間有間隙，兩者不會(huì)接觸。雙減震器和曲軸皮帶輪安裝在適配器上。

K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)重量約5.5t，發(fā)動(dòng)機(jī)前端重量全部由前支撐支撐，前支撐與耐磨套之間是間隙配合，沒有采取緩沖減震措施，僅僅有一層黃油，起不到緩沖作用，兩者之間是剛性接觸。在同類型礦山設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)上，一般在前支撐位置采用橡膠減震，避免兩者直接剛性接觸。該礦使用的多家國際知名廠商的礦山設(shè)備用發(fā)動(dòng)機(jī)，在前支撐與支撐轂之間均采用橡膠減震。

圖1 K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端相關(guān)零件安裝示意

2 發(fā)動(dòng)機(jī)前端異常磨損情況說明

電動(dòng)輪卡車運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)前端冒火花，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端異常磨損。在K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)大修時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)解體過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)前端異常磨損。

具體情況是：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，齒輪室蓋耳軸上的耐磨套不斷向前軸向移位，與安裝在曲軸前端高速旋轉(zhuǎn)的適配器相互摩擦，耐磨套大部份被磨掉，剩余部分鑲嵌在適配器上，適配器磨出深約5mm的環(huán)槽，前支撐內(nèi)孔和端面磨損；耐磨套磨損后，耳軸直接與前支撐接觸，兩者相互磨損。因耐磨套與適配器相互高速摩擦發(fā)熱導(dǎo)致局部高溫，適配器和曲軸端部因高溫發(fā)藍(lán)，適配器和減震器固定螺栓因受到高溫及震動(dòng)影響而發(fā)生斷裂。最嚴(yán)重的是1臺(tái)正在運(yùn)行的K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)的8個(gè)減震器固定螺栓因受到高溫及震動(dòng)影響而全部損壞，險(xiǎn)些造成設(shè)備事故。K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端出現(xiàn)的異常磨損問題給電動(dòng)輪埋下隱患，嚴(yán)重影響電動(dòng)輪的運(yùn)行安全，給電動(dòng)輪的日常維護(hù)增加了難度。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)前端異常磨損原因分析

（1）康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐與齒輪室蓋耳軸耐磨套之間為間隙配合，間隙約為0.15mm，兩者之間沒有減震措施。在該礦作業(yè)條件下，電動(dòng)輪卡車在運(yùn)行過程中震動(dòng)很大，發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐與耐磨套之間因?yàn)檎饎?dòng)而不斷的相互撞擊，前支撐和耐磨套不可避免會(huì)出現(xiàn)磨損，磨損導(dǎo)致間隙加大，撞擊力度加大，磨損急劇加快。隨著不斷的撞擊，導(dǎo)致耐磨套與耳軸之間的過盈配合松動(dòng)，耐磨套向前軸向移動(dòng)，與安裝在曲軸前端高速旋轉(zhuǎn)的適配器相互摩擦，導(dǎo)致零件嚴(yán)重磨損，并且因摩擦導(dǎo)致局部高溫而使損壞加劇。

而同樣在該礦電動(dòng)輪卡車上使用的MTU4000和底特律16V－149發(fā)動(dòng)機(jī)在前支撐位置均采用橡膠減震，在前支撐轂與前支撐之間裝有橡膠件，避免前支撐與轂直接接觸，且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)。這2種發(fā)動(dòng)機(jī)在該礦使用的時(shí)間比康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)更長(zhǎng)，至今沒有出現(xiàn)一起前支撐異常磨損情況。

（2）耐磨套的厚度偏小，僅為3.38mm。由于發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐與耐磨套之間沒有減震措施，在電動(dòng)輪卡車運(yùn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐與耐磨套之間的相互撞擊，導(dǎo)致耐磨套在不斷的撞擊力作用下產(chǎn)生塑性變形，耐磨套圓周方向伸長(zhǎng)，耐磨套與齒輪室蓋耳軸之間配合強(qiáng)度減小，導(dǎo)致耐磨套容易松動(dòng)，從而產(chǎn)生向前軸向移動(dòng)。

（3）康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐比較單薄，厚僅36mm，且僅用2個(gè)3／4英寸螺栓固定在副梁上。K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端全部重量均通過前支撐壓在副梁上，在礦山現(xiàn)有作業(yè)條件下，電動(dòng)輪卡車在運(yùn)行過程中震動(dòng)很大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐2個(gè)固定螺栓容易出現(xiàn)松動(dòng)。一旦出現(xiàn)松動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)前端震動(dòng)加劇，導(dǎo)致耐磨套向前移位，與安裝在曲軸上的適配器相互摩擦。因螺栓松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐出現(xiàn)前后擺動(dòng)，并且與適配器相互摩擦。

相比K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)，礦山電動(dòng)輪卡車上使用的MTU4000和底特律16V－149發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐更結(jié)實(shí)，且在前支撐固定方面，均用6根螺栓將前支撐固定在副梁上，沒有出現(xiàn)過螺栓松動(dòng)現(xiàn)象。

（4）根據(jù)康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)手冊(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐的油槽內(nèi)需定期注入黃油，加注黃油間隔時(shí)間為1500h。但加注黃油間隔時(shí)間太長(zhǎng)，大多數(shù)K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)注油管路內(nèi)黃油硬化結(jié)塊，管路完全堵死，黃油根本無法注入發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐油槽內(nèi)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐與耐磨套之間僅有的一點(diǎn)黃油也沒有了，從而加快了發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐部位的磨損。

4 應(yīng)對(duì)措施

上述分析的導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)前端出現(xiàn)異常磨損的幾個(gè)原因中，有些是設(shè)計(jì)方面的原因，暫時(shí)無法解決。而導(dǎo)致前端出現(xiàn)異常磨損的直接原因是耐磨套向前移位，從這個(gè)直接原因入手，采取以下幾個(gè)措施減少耐磨套向前移位的情況發(fā)生或及時(shí)發(fā)現(xiàn)耐磨套向前移位，加以處理，避免磨損加劇。

（1）定期檢查發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪室蓋耳軸上的耐磨套是否向前移動(dòng)，定期在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)用工具插入適配器與前支撐之間的縫隙中，檢查耐磨套是否向前移位，如果發(fā)現(xiàn)移位，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理，以減少因耐磨套持續(xù)向前移動(dòng)而與適配器相互高速摩擦的情況發(fā)生。

（2）在發(fā)動(dòng)機(jī)大修時(shí)，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪室蓋的耳軸外徑尺寸，發(fā)現(xiàn)有磨損則進(jìn)行修復(fù)以恢復(fù)尺寸，避免因尺寸偏小，與耐磨套過盈量不足而造成耐磨套容易移位。同時(shí)在安裝耐磨套時(shí)，在齒輪室蓋耳軸涂抹圓柱形固持膠，增加耐磨套與耳軸的配合強(qiáng)度，減少耐磨套移位的可能性。然后，為進(jìn)一步減少耐磨套移位的可能性，準(zhǔn)備在耐磨套與耳軸之間的接縫處沖幾個(gè)樣沖眼，或用電焊點(diǎn)焊幾點(diǎn)，提高耐磨套與耳軸之間配合的可靠性，避免耐磨套移位，從而消除因耐磨套向前軸向移位與高速旋轉(zhuǎn)的適配器相互摩擦。

（3）定時(shí)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐固定螺栓是否松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)則及時(shí)擰緊螺栓，減少因?yàn)槁菟ㄋ蓜?dòng)、震動(dòng)加大而造成的磨損。

（4）根據(jù)康明斯公司建議，縮短K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐位置注黃油間隔時(shí)間，由間隔1500h縮短為250h。通過縮短K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐位置注黃油間隔時(shí)間，避免因黃油結(jié)塊硬化造成的管路堵死、注不進(jìn)油的情況出現(xiàn)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐與耐磨套之間有黃油，減少磨損。之后德興銅礦職工進(jìn)一步將手動(dòng)注黃油改進(jìn)為自動(dòng)注黃油，利用電動(dòng)輪卡車上的林肯泵進(jìn)行自動(dòng)注黃油，避免手動(dòng)注油方式可能出現(xiàn)的漏注情況。

通過采取上述幾個(gè)措施，K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端異常磨損的情況有明顯改善，相信通過進(jìn)一步努力以及與康明斯公司雙方合作，可以更好地控制K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)前端異常磨損問題的發(fā)生。

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2012－03－17）

胡 烽（1974－），男，江西萍鄉(xiāng)人，工程師、工程碩士，主要從事礦山設(shè)備大型高速柴油機(jī)維修技術(shù)管理工作，Email：hf＜hufeng＿221＠126.com。