起动机单向器的研究.docVIP

关于单向器故障及改进报告多年以来，发动机对起动机的冲击，是导致起动机单向器故障的主要因素，文献一的著作者如此描述“当由于发动机的不稳定着火或反转等在起动机上作用着冲击负荷时，起动机的构造必须保证其本身在发动机上产生不良影响。”叙述了两方面的意思，其一，发动机工作不正常，将导致起动机失效。其二，要求起动机机构能承受发动机的破坏。对于上述两方面，是我们近几年来所关注的重点。一方面，我们对发动机的知识空白，且缺乏试验手段。另一方面，由于初期扭簧单向器的表现良好，使我们对其结构由信任而转为迷信，也很少对其进行研究。最近，汪剑峰所进行的试验及所推荐的文献，基本上对上述两问题作出了回答。下面分别进行描述。1、发动机的“泵浦”现象；文献二的著作者描述“当柴油机开始爆发时，柴油机角速度从A点迅速上升，是起动机进入瞬时空载状态，甚至使单向离合器齿轮超越运行，但由于柴油机没有持续爆发，角速度从B点迅速下降起动机单向离合器再度楔紧，在此期间起动机电枢角速度剧变，对起动机造成强烈冲击，单向离合器驱动齿轮交替出现楔紧与超越，造成驱动齿轮剧烈振动，这就称为“泵浦”(pumping)的现象，“泵浦”现象在汽油机中也存在，只是比较不明显而已，而在柴油机中要求设计匹配良好的起动机，这种“泵浦”现象便要引起足够的重视” 下图是文献三著者提供的起动未成功试验记录曲线：试验柴油机 1100。试验起动机 QD126 1.5 HP(C20 60Ah)柴油机瞬时爆发速度达到450 r/min,第一次爆发与第二次爆发间隔2秒，而试验起动机死拖发动机转速仅能达到240 r/min,也就是，该试验中已出现“泵浦”现象。起动机运行在楔紧超越的反复中。 “泵浦”现象的概率及与发动机有何内在的联系，有待于请教发动机专业人员，或查阅发动机有关资料。2、单向器为何产生裂纹：汪从现生产中抽一单向器进行冲击试验，施加的扭矩约为200 N.m,试验结果，导向筒上端面出现裂纹。其光亮带约4.5mm，测量光亮带部分的极径，比试验前增大0.01mm左右。试验制动力矩的依据：附件七 在35对CA6110发动机测量静态扭矩，150时，800 N.m,折算到起动机为68 N.m考虑冲击系数的影响，确定试验制动力矩为200 N.m该试验说明，在导向筒的热处理或锻造工艺正常的情况下，导向筒上端面也会出现裂纹。根据试验后光亮带的宽度推算，制动试验时，导向筒直径增大约0.6mm，其变形应为产生裂纹的原因。受拉应力后变形量太大，心部产生变形，渗碳层的刚度高，又因导向筒等效为杯形件，所以，试验后仅导向筒上端面表层可看到裂纹。测试导向筒上端面的裂纹深度为0.3mm左右。3、产生裂纹的单向器在200 N.m制动力矩下并不打滑；从2006年7月冷挤压车间返修件仓库内，抽一件已有裂纹的导向筒进行制动试验，当制动力矩加大到200 N.m时，也未出现打滑。而有裂纹的导向筒，其曲面光亮带约7mm宽。由项1“泵浦”现象的叙述可知，单向器在制动状态下，未进入解楔，所以不会出现打滑。4、对于失效导向筒曲面宽光亮带的两类认识，其一，滚柱并未进入楔紧，单向器就滑了，其二，是滚柱楔紧到到达光亮带末端后，被弹出来了；第一类认识，无法解释已失效导向筒曲面光亮带宽的原因。持第一观点认为，如果导向筒在受力时，单向器打滑，滚柱将出现极为严重的烧蚀，可是所有打滑的单向器，均未发现滚柱烧蚀，因而认为，导向筒在受力变形的情况下，出现打滑故障是不可能的，认为滚柱未进入楔紧状态,就出现了打滑故障。持第一观点者对失效导向筒曲面宽光亮带无法作出解释。当时，持第二观点者，对滚柱楔紧后又被弹出，提不出充足的解释，且将所有宽光亮带失效，解释为锻造工艺原因。5、通过项2的试验后，现在看来，将导向筒出现裂纹故障，简单的划归锻造工艺原因，带有片面性和局限性。所谓片面性，就是对于出现裂纹的导向筒，在未进行多方认证的情况下，就将裂纹归为钢材在锻造时过烧。所谓局限性，由于我们检测钢件金相手段的限制，使我们对钢件是否“过烧”无法准确的界定，只能综合各方面的情况进行推论。由项2的试验，可见锻造工艺并非导致导向筒裂纹的唯一原因。6、由“泵浦”现象，滚柱在导向筒变形势能的作用下被射出，巨大的射击力，对于扁簧单向器使扁簧破坏，对于扭簧单向器使保持架破坏。其射击力有多大，我们还无测量手段，也还未找到计算的数学模型。7、将计算数据与项2的试验结合起来看，在“泵浦”现象出现时，导向筒所承受的拉应力已严重超过其实际使用的许用拉应力，并未超过按材料极限所计算的许用拉应力。只是限于测量手段的限制，无法用数字来说明其拉应力的大小。可以用数字模糊的说明应变大小。最直接简要的办法是以光亮带的宽度予以说明。所以，我们在进行设计计算导向筒结构尺寸时，不能仅研究设计的应力是否超过材料许用应力，而要以导向筒的实际工况来确定许用应力。推荐以3倍制动力矩的冲击试验，观测导向筒曲面光亮带的宽度是否超过1mm来判断导向筒的设计。8、有裂纹的单向器可满足使用要求。即时过烧的导向筒，也可满足使用的要求。只有保持架破坏或扭簧破坏了，才有可能导致单向器打滑。（这仅是从导致单向器打滑之直接原因的角度来讨论，并非允许导向筒锻件过烧，试验证明，过烧导向筒的强度下降，所传递的制动扭矩也下降了）当前保持架的破坏，系保持架存制造工艺原因，降低了保持架承受冲击的能力。我们现在一方面要消除工艺缺陷，还要研究如何提高其抗冲击的能力。扭簧变形的原因还有待于试验研究，是承受冲击的能力不够，还是设计制造本来就未满足使用的要求。9、收集了几种导向筒的设计尺寸与QD27系列导向筒比较，QD27系列导向筒设计参数无更改的必然。10、笔者认为，减小“泵浦” 现象对单向器的破坏，最有效的办法是增加缓冲机构。、 对比1107与1203起动机，单向器设计相近，1107单向器打滑故障分析，曲面光亮带较宽，扁簧被破坏。而1203单向器系尘土堵满曲面，扁簧并未破坏。、 当前所收集已批量供玉柴的减速起动机情况看，还未发现单向器打滑故障。由文献四提供的资料看，不同输出功率的起动机，其单向器的结构尺寸应有较大的区别。11、项10的愿望只能是一长远且较缓慢措施。是一项有望从根本上消除单向器打滑故障的措施。其临时的应急措施： 改进保持架制造工艺 改进扭簧的设计及制造工艺 加大导向筒截面尺寸 增大支撑角附件：导向筒计算资料文献：一、汽车发动机的附属装置 日 吉田 隆等 著 高观 译二、再论柴油机用起动机的匹配设计 鲍全兴三、起动机与柴油机的