一種過渡輪結構及布置探討

錢宗旭

摘 要：柴油機張緊皮帶的過渡輪結構，對于柴油機相關附件的安全運行有非常重要的作用。文章通過專利技術，闡述了柴油機張緊皮帶的過渡輪結構中過渡輪的結構設計，能解決柴油機張緊皮帶的過渡輪結構中過渡輪存在的缺陷，既可以保證此結構正常、可靠、持久地工作，同時具有結構合理、簡單、操作維修方便的優(yōu)點。

關鍵詞：柴油機；過渡輪；軸承；皮帶

中圖分類號：TK429 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0097-02

隨著我國柴油機工業(yè)技術的不斷發(fā)展，在柴油機應用匹配過程中，為滿足不同用戶對柴油機皮帶輪系布置的不同需求，不可避免地涉及冷卻風扇、水泵、發(fā)電機合理布置，兼顧為其它零部件留出空間的問題，同時使皮帶能正常工作，為此，出現(xiàn)了風扇、水泵、發(fā)電機在柴油機上的各種不同布置應用。為了讓風扇、水泵、發(fā)電機三者合理布置，通過曲軸皮帶輪組成一個柴油機皮帶傳動系，這種皮帶傳動系必須設有調整皮帶松緊度的機構。當實際工程應用時，在很多情況下，柴油機在粉塵較大、濕度較大的環(huán)境中工作，傳統(tǒng)的調整皮帶松緊度的機構中過渡輪結構其防護措施不夠。故本文對目前我公司生產的一款柴油機皮帶張緊結構提出了一種解決方案，對其方案結構原理及具體實施方案進行了簡單介紹。

在一般情況下，柴油機風扇端皮帶輪系（圖1）由曲軸皮帶輪A、水泵皮帶輪E、發(fā)電機皮帶輪D，這三者組成，基本能滿足絕大數(shù)整車廠對柴油機的布置需求。因為這種布置方式此輪式只是驅動柴油機水泵、風扇和發(fā)電機，且風扇直接安裝在水泵的連接盤，在驅動水泵皮帶輪的同時就驅動了水泵，滿足了柴油機冷卻水循環(huán)的需要，且風扇轉動提供的風量對散熱器、柴油機表面進行散熱，是一種簡潔有效的布置，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，在沒有過渡輪C的前提下，會造成干涉或其它異常損壞。可是，用戶市場會提出各種不同的需求，那么實際生產過程，當整車廠會對柴油機此處結構布置提出優(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。為了解決這一實際問題，且為滿足通用性高的前提下，對柴油機現(xiàn)有皮帶輪系不作較大的設計變動，我們對現(xiàn)有皮帶輪系結構進行了分析，并設計出了如圖2所示的一種柴油機皮帶輪系用過渡輪結構，其結構包括螺栓1、上防塵蓋2擋圈3、軸承4、過渡輪體5、防塵蓋6、軸7、O型圈8、固定支架9，其中過渡輪體5通過軸承4實現(xiàn)在軸7上轉動；其中螺栓1、軸承4、擋圈3、 O型圈8為標準件，且軸承4為雙面密封的深溝球軸承。過渡輪結構見圖1，過渡輪結構在柴油機皮帶輪系中的布置見圖2。

該過渡輪在結構上有上防塵蓋2和下防塵蓋6，分別安裝在過渡輪體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與相對應的環(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，起到防塵防水作用，以便更好地保護軸承4。

過渡輪體5其材質為HT350灰鐵鑄件，為套管狀，其軸向兩端面均開設有環(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與相對應的環(huán)形槽的配合形成迷宮式密封。

固定支架9其材質為QT400球鐵鑄件，并設有發(fā)電機安裝孔，可用于安裝發(fā)電機。

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

該過渡輪結構是在常用的同類結構上增加了上防塵蓋2、下防塵蓋6和O型圈8，當柴油機在灰塵多、有水的環(huán)境下作業(yè)時，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，可以保證此結構正常、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。沒有密封將大大影響軸承的工作壽命。此過渡輪結構，特別突出之處就是密封結構，采用了冗余設計。其中軸承選用了作為標準產品提供的密封軸承60000-2RS帶雙面密封圈，裝配時已填入潤滑脂，無需要維護或再添加密封裝置，結構簡單，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；密封其二，我們設計了上防塵蓋2、防塵蓋6，布置在軸承兩端，上防塵蓋2、防塵蓋6和過渡輪體5，三者又構成了一個封閉的腔體，而軸承則布置在這密封腔內，因此充分保護了軸承。則該結構可以有效地提高軸承正常使用壽命。

滾動軸承轉速過高時會使摩擦面間產生高溫，影響潤滑劑性能，破壞油膜，從而導致滾動體回火或原件膠合失效。

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

由于該過渡輪結構布置在風扇端，因此對軸承的冷卻起到一定的效果。因此，該過渡輪布置在此處，基本符合整車廠對柴油機結構設計的需求，同時滿足軸承布置的需要。

這種用于柴油機張緊皮帶的過渡輪結構，通過上防塵蓋、下防塵蓋、軸承的雙面密封的雙重保護，當柴油機在多灰塵、有水的環(huán)境下作業(yè)時，可以保證此結構正常、可靠、持久地工作，且具有結構簡單，操作維修方便的優(yōu)點，減少了維護成本。

參考文獻：

[1]吳宗澤.機械設計師手冊[M].機械工業(yè)出版社，2002.

[2]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤.機械設計（第四版）[M].高等教育出版社，1997.endprint