摘要:內燃機車的應用市場的逐漸擴大,穩(wěn)定有力的發(fā)動機是內燃機車的一大優(yōu)點,但是內燃機車在使用過程中會因為一些原因使電機傳動軸產(chǎn)生機械震動,嚴重者還會使零件產(chǎn)生扭曲和斷裂,是一種嚴重危害內燃機車正常使用的情況。目前許多生產(chǎn)和研究企業(yè)都沒有對這種機械振動現(xiàn)象加以重視,存在較嚴重的安全隱患。因此,本文將系統(tǒng)性地介紹內燃機車電機傳動軸的基本概念,并根據(jù)傳動軸機械振動的問題和原因,分析如何進行有效處理,提高內燃機車的穩(wěn)定性。
關鍵詞:內燃機車;機械振動;分析處理
0 ?引言
隨著社會經(jīng)濟的不斷進步,人們的生活水平也在不斷提高,對于日常出行安全性有了更高的要求。內燃機車的市場在逐漸增大,有了更加廣泛的應用,電機傳動軸產(chǎn)生的機械振動問題成為了使用者們較為關心的問題。內燃機車產(chǎn)生機械振動對車身會造成較大的損害,導致在使用過程中存在一定的安全隱患。作為生產(chǎn)企業(yè),應該從源頭上對產(chǎn)生機械振動的原因進行分析,更有針對性地進行處理,降低因為機械振動而產(chǎn)生的零件損壞和安全問題,提高電機的自身性能。
1 ?內燃機電機傳動軸機械振動的概述
內燃機車是一種馬力強勁、結構緊湊的機車結構。在內燃機車發(fā)動的過程中,發(fā)動機需要通過傳動軸和發(fā)電機進行軸系連接,使內燃機車能夠穩(wěn)定運行。一般是由發(fā)動機帶電機轉動,軸系結構中的各個零件緊密結合,帶動整個內燃機車開始運轉。內燃機電機傳動軸并不是一個獨立的軸結構,需要與其他的軸結構和齒輪結構相結合,才能發(fā)揮出傳動的作用,這一整體也被稱為軸系結構[1]。在內燃機電機傳動軸工作的過程中,會因為受到其他軸結構和齒輪結構的影響而出現(xiàn)受力的變化,軸向的偏差對傳動軸的工作狀態(tài)影響很大,傳動軸為了對抗這種力的變化,會通過產(chǎn)生機械振動的方式恢復到正常狀態(tài)。但同時,機械振動也會對內燃機車的運轉產(chǎn)生一定的磨損,破壞電機中齒輪的咬合和發(fā)動機中氣缸與法蘭盤的工作。因此,加強對內燃機車傳動軸機械振動的分析,可以提升內燃機車運行的穩(wěn)定性和安全性。
2 ?內燃機電機傳動軸機械振動的問題
2.1 內燃機電機的齒輪轉動不穩(wěn)定
內燃機電機傳動軸產(chǎn)生了機械振動,會導致傳動軸的軸向出現(xiàn)偏移,齒輪之間的咬合會出現(xiàn)不緊密的情況,其受力狀態(tài)也會產(chǎn)生變化,齒輪咬合產(chǎn)生的軸向沖擊力也會使傳動軸產(chǎn)生機械振動,使電機在工作時產(chǎn)生較大噪音,損壞內燃機電機中的零件。傳動軸機械振動的幅度與傳動軸軸向縫隙有直接關系。當縫隙寬度在電機正常工作的范圍內時,由軸向偏差而產(chǎn)生的機械振動幅度會逐漸減弱。如果在發(fā)動機發(fā)動之前,軸向縫隙已經(jīng)超出了限定范圍時,則會導致機械振動的幅度越來越大。在對內燃機電機運行狀態(tài)的判斷中,軸向縫隙的寬度是一個重要的參數(shù),可以通過調試和保養(yǎng)使其維持在較合適的狀態(tài)。
2.2 內燃機電機噴油和燃燒受影響
內燃機車的動力源主要是發(fā)動機和電機,從內燃機車的運行和換擋過程來看,發(fā)動機會通過傳動軸將動力傳輸給電機,電機的轉動帶動了內燃機車的運行。當電機傳動軸發(fā)生機械振動時,電機的噴油和燃燒會受到影響,導致內燃機車工作狀態(tài)不穩(wěn)定。
發(fā)動機的噴油和燃燒與氣缸的工作狀態(tài)有很大關系,當柴油機的氣缸工作均勻相存在問題時,會使內部傳動軸的軸向和軸線發(fā)生偏移,傳動軸為了對抗這種偏差,會發(fā)生輕微的振動以恢復到正常狀態(tài)[2]。因為傳動軸機械振動而引起噴油不均勻和無法充分燃燒等情況對發(fā)動機會產(chǎn)生一定的損害,如噴油口的堵塞和發(fā)動機的積灰,不利于內燃機車的保養(yǎng)。
3 ?內燃機車電機傳動軸機械振動的原因
3.1 軸系中同軸度對傳動軸的影響
內燃機車電機傳動軸并不是單獨的一個轉軸,而是與連軸節(jié)、萬向軸等形成了一個軸系,在這個軸系內,其他軸的工作狀態(tài)也會對傳動軸產(chǎn)生直接影響。以發(fā)動機點火之前的軸系轉動為例,軸系之間需要進行相互結合,從而導致同軸度產(chǎn)生了一定的偏差,盡管連軸節(jié)與萬向軸可以對這種同軸度偏差進行一定的彌補,但如果發(fā)動機的精度要求比較細致時,依然會產(chǎn)生一定的機械振動[3]。
另外,這種偏差如果出現(xiàn)在了發(fā)動機點火之后,發(fā)動機與法蘭盤之間的不穩(wěn)定情況也會造成一定的機械振動。萬向軸在轉動時,要保證法蘭盤兩邊的平衡性,否則當受力情況出現(xiàn)變化時,會引起軸線位置的變化,傳動軸需要通過機械振動的方式來彌補這種量差,使軸系整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。
3.2 機電轉軸產(chǎn)生的不平衡力矩
內燃機車電機在發(fā)動過程中,萬向軸會發(fā)生快速旋轉,旋轉后所達到的穩(wěn)定狀態(tài)與萬向軸在靜止狀態(tài)下的受力有很大差別。
首先,在高速旋轉下的萬向軸可能會發(fā)生重疊現(xiàn)象,導致機電轉軸產(chǎn)生不平衡力矩,這對機電轉軸維持平衡狀態(tài)和發(fā)動機的正常發(fā)動會產(chǎn)生不利影響。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示,當萬向軸在旋轉中的重疊部分超過3mm時,發(fā)電機會因為受到影響而產(chǎn)生無法發(fā)動的情況,對內燃機車內部其他零件的正常運轉也會產(chǎn)生較大影響[4]。
其次,當內燃機車發(fā)動機的萬向軸產(chǎn)生快速轉動時,可能會存在一定的慣力作用,在慣性作用的影響下,內燃機車若發(fā)生了機械振動的情況,萬向軸的軸向也會出現(xiàn)相應的改變。內燃機車萬向軸的不平衡力矩可以幫助維修和保養(yǎng)人員快速定位內燃機車中機械振蕩的位置,以便及時進行有針對性的處理。
3.3 內燃機的潤滑存在問題
內燃機車中有液力傳動的機箱,需要不同的軸系緊密配合才能將柴油傳輸產(chǎn)生動力,轉軸、齒輪、皮帶之間的連接,在經(jīng)歷了一定的磨合后會出現(xiàn)松動和生澀的情況,需要及時添加潤滑劑來保持各個零件運轉的順暢性。一方面,零件的使用壽命有限,在缺少潤滑劑的作用下強行運轉,會對零件產(chǎn)生極大的磨損,不利于機車的正常運轉[5]。潤滑不良會導致原本輕微的軸系振動幅度加劇,形成惡性循環(huán),導致機車的運轉出現(xiàn)問題。另一方面,在離心力的作用之下,傳動軸在高速轉動的情況下會使軸系裂縫加大,甩出的油漬會堵塞在其他地方,妨礙其他零件的正常運轉。以傳動箱中的萬向軸為例,其中的十字位置會因為缺少潤滑劑而出現(xiàn)轉向困難的情況,需要通過保養(yǎng)和清理才能恢復。
3.4 發(fā)動機安裝存在參數(shù)問題
發(fā)動機是內燃機車的主要動力來源,內燃機車發(fā)動機主要使用柴油進行發(fā)動。在內燃機車發(fā)動機安裝的過程中,一些生產(chǎn)廠家會因為工人操作不當或沒有進行調試,使發(fā)電機的參數(shù)存在許多問題。內燃機車發(fā)動機中有許多齒輪帶動工作,各個齒輪之間需要非常緊密的咬合才能夠提供順暢的發(fā)動。在發(fā)動機齒輪參數(shù)安裝與調試的過程中,齒輪輕微的松動不會直接影響發(fā)動機的發(fā)動效果,但在內燃機車長期使用的過程中,由于轉動軸機械振動的存在,齒輪之間的間距會變得越來越大。如果沒有定期對發(fā)動機進行保養(yǎng),會導致齒輪脫轉和打滑,出現(xiàn)發(fā)動機打火不順暢的情況,影響內燃機車的正常使用,嚴重者還會造成安全隱患。發(fā)動機的氣缸也存在參數(shù)調試,氣缸的工作參數(shù)需要天使均勻,否則會出現(xiàn)一側工作壓力過大而產(chǎn)生的受力變化,引發(fā)機車內部傳動軸的機械振動。
4 ?內燃機車電機傳動軸機械振動的處理
對于內燃機車電動機傳動軸產(chǎn)生機械振動的問題,可以從生產(chǎn)企業(yè)可使用者兩個角度進行思考,提出有效的處理辦法。
4.1 掌握基本的校正安裝方法
內燃機車的生產(chǎn)企業(yè)應該正確認識由電機傳動軸發(fā)生的機械震動對機車本身產(chǎn)生的安全影響,在進行設計安裝時能夠嚴格按照管理辦法進行,提高機車的穩(wěn)定性與安全性。首先,在進行內燃機車電機軸系設計時,可以采取不同的走線方式和轉軸模式,避免不同的轉軸之間相互影響。由于軸系作為一個整體的存在,當一個轉軸產(chǎn)生振動時會通過系統(tǒng)傳遞給其他轉軸,導致整個軸系穩(wěn)定性受到影響[6]。通過設計優(yōu)化和改進,可以使這種傳動式的機械振動減弱,降低在使用過程中產(chǎn)生機械振動的概率。
其次,在進行發(fā)動機安裝時,要保證各個汽缸工作的均勻性,防止因受力不均的情況而導致齒輪咬合不緊密。在安裝完成后,廠家要對機車進行必要的性能測試,如果發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的工作參數(shù)存在偏差,則應該立即進行檢查,及時消除安裝誤差。
4.2 定期進行參數(shù)校驗和維修
使用者在使用內燃機車的過程中,應當對機車的運行狀態(tài)進行關注,定期前往專門的維修和保養(yǎng)部門進行檢查。
一方面,內燃機車在使用一段時間后,一些機車參數(shù)會發(fā)生輕微變化,需要有專門的維修和保養(yǎng)人員對機車參數(shù)進行校正和調整。定期檢測可以發(fā)現(xiàn)一些零件的損壞,由于機械振動的影響,一些螺母、氣閥會出現(xiàn)松動的情況,使用者由于不專業(yè)很難及時發(fā)現(xiàn)故障原因,而這些小問題很可能產(chǎn)生大隱患,通過定期保養(yǎng)和維修可以使機車在穩(wěn)定的狀態(tài)下運行。
另一方面,由于機械震動的影響,發(fā)動機需要定期添加潤滑油,保證齒輪之間的咬合緊密,皮帶能夠正常旋轉。電機在使用中,法蘭盤的表面會因為油污和灰塵變得不潔凈,影響了傳動軸的平衡性,通過保養(yǎng)可以進行清潔,使電機的軸系旋轉更加靈活。
5 ?結束語
總之,內燃機車電機傳動軸發(fā)生機械振動的原因各不相同,在進行處理時應該分析原因,采取更有針對性的措施。軸系中同軸度的影響、機電轉軸產(chǎn)生的不平衡力矩、內燃機中缺少潤滑劑和發(fā)動機在安裝時的參數(shù)異常都會導致內燃機車電機轉動軸產(chǎn)生機械振動。生產(chǎn)企業(yè)和相關單位應該對機車的質量進行嚴格把控,使用正確的校正和安裝方式,使用者也應該定期對機車進行保養(yǎng)和維修,對機車的相關參數(shù)進行校準,使內燃機可以政策工作,保證用車的安全性。
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作者簡介:張?。?987-),男,蒙古族,內蒙古赤峰人,助教,碩士,研究方向為先進制造技術。