某四缸柴油机水泵轴断裂失效分析

部 件 ： 泵 轴 承 的运 转 可 靠 性 ， 是严 重 影 响 整 车 水 更
冷却 系统 可靠性 。从 大的 范 围讲 ， 泵分 为径 流式 、 水
轴 流 式 、 流 式 ， 车 用 水 泵 通 常 为 径 流 离 ， 水 混 而 Ｉ式 Ｌ 泵 ， 流 离 心 式水 泵 具 有适 中的 比 转速 ， 小 的体 径 较
Ｂ
Ｌ ３
滚 ／ 量 珠数 柱数 滚 ／ 量
１ ５ ７ １ ｆ ８
１１ ．． 轮 系 布 置 方 案 ２
１ ５ ９
３ ２
７ ０
６ ６
１ ３ ． ７
１ ２
４ ８２ １ ４ ×／ ｌ ＿ １ｌ ／ ３ １ ７
轴 皮 带 轮 ． 系 附件 由水 泵 、 电机 、 扇 、 轮 充 风 自动 张 紧组成 。具 体布 置方 案及 尺寸 见 图 ２ 。
面 附 近位 置 ， 有 冷 却 液 进 入 水 泵 轴 承 ， 坏 轴 承 且 破
里 的 润 滑 脂 ，使 得 水 泵 轴 承 干 磨 及 卡 滞 后 导 致 断
表 １
规 格
图 １
滚 动 体 尺 寸 规 格
Ｌ ｌ Ｄ Ｌ ２
Ａ
轴 承 的前 端 滚 动体 为 滚柱 ， 承 的后端 滚 动 体 为滚 轴 珠 。具 体结 构见 图 １ 轴 承尺 寸 见表 １ ， 。
致 为皮 带传 动 、 轮传 动 、 齿 独立 电机 驱动 。车用水 泵
除 了为 冷 却 系 统 提 供适 当 的 流 量 和 扬 程 以 满 足 冷 却 功 能之 外 ，还 通 常在 水 泵轴 上 搭 载其 它 附 件 ， 通
轮 系布 置 为 ８ Ｋ 多楔带 传 动方 案 ， 动 轮为 Ｐ 主
内 燃 机 与 配 件
２１ ０ １年 第 ３期
式中：
Ｐ 一水泵 皮带传 动功率 ， 单位 ：Ｗ ； ｋ ｖ一水 泵皮 带线速 度 ， 位 ：ｄ 。 单 ｒ ｓ ｒ 水泵皮 带包 角为 １ ６ 。２７ ３ａ ，对 应 的楔合 ５ ． ＝ ． ｒｄ ６ ３ 系数 为 ： ｒ １ ９ 作 用于轴 上 的力 ： Ｋ＝ ． ， ６
水泵 附加皮 带轮 带 动充 电机 时 。 用 两根 Ｖ型 采 带传 动 。
水 泵 和 充 电 机 的 工 况 系 数 ： １ ， 电 机 皮 带 Ｋ＝ ． 充 １ １１ ．． 边 界 条 件 ３
需传 递 的总功 率 ： ＝ ． Ｗ ， 电机皮 带 对水 泵 附加 Ｐ ３２ ｋ 充
皮带 轮包角 为 ：
范 围 内 ， 水 泵 轴 的 安 全 系数 偏 低 ， 要 加 大 水 泵 轴 的 直 径 ， 及 提 供 良 好 的 润 滑 ， 改 善 水 泵 轴 但 需 以 以 的 断 裂 失效 风 险 。
［ 关键词 ］ 四缸 柴油机 水 泵轴 承 断裂 失效
模 拟 计算
车 用 水 泵 在 整 车 的 冷 却 系 统 中 扮 演 着 重 要 角
１ ０ ＝３ ３ ｒ ｄ 。 ．２ａ ９
ａ 皮 带轮进 度 ： 泵皮带 轮与 曲轴皮带 轮之 间 水 ｝ ８ Ｋ 多楔带 带动 ，中问通过 自动 张 紧轮 张 紧 ． ＝ Ｐ ｝ ｛ 同 时 再 由附加 皮 带 轮带 动 充 电机 。计 算 水 泵 轴 受 力 时 ， 要考 虑附件 功率 的影 响 。 需
Ｆ Ｋ 【 ｝：． ×４． ｓ ３ １３． Ｑ ｒ ｉ １９７８ ｘｉ ３：２９ Ｎ ： Ｆｎ ｓ ６ ９ｎ ３
水泵皮带 紧边 力 ：
Ｆ＝ ＩＦ（ ４ ＿× ８９ （ ８ ４３ ３ ．Ｎ
水 泵皮带 松边 力 ：
Ｆ ＝ＦｌＦ ４． ７ ．＝１ ８ ４Ｎ ２ — ：１ ８３ ３— ４８９ ５． ０
过 水 泵 轴 来 驱 动 ． 次 某 四缸 柴 油 机 的 故 障 水 泵 采 ．本
用 多楔 带 传 动方 案 ，水 泵皮 带 轮前 端 悬 挂 风 扇 ， 并 通过 水泵 皮带 轮带 动充 电机 。通 过拆 检若 干 件故 障
水泵 发 现 ． 裂位 置 集 中在水 泵 轴 后端 靠 近 滚 珠截 断
胡 俊芳 李 伟 ： 四缸 柴 油 机 水 泵 轴 断 裂失 效 分 析 某
某 四缸柴 油机 水 泵 轴 断裂 失 效 分 析
胡 俊 芳 李 伟
（ ． 西玉 柴机 器股份 有 限公 司 ２广 西玉 柴工程 研 究 院） ｉ 广 ． ［ 要］ 摘 为解 决 配套 国 内某公 交公 司的水 泵轴 断裂 问题 ， 配套 该公 交车 的车 四缸 柴油机 水 泵 对 轴承进 行 了模 拟 计算 分析 。计 算结 果表 明 ： 用现有轮 系布置 方案 ， 泵的轴 承等 零组 件均在 许 用 采 水
轴 。为考察 水泵 悬挂 风扇 及 同时带 动充 电机 对水泵
色 ， 称 冷 却 系 统 的心 脏 ， 泵性 能 的好 坏将 直 接 堪 水 影 响整 车冷 却 系统 的 性 能发 挥 ， 水泵 的关 键 核心 而
轴 承造 成 的影 响 ， ￣ ｘ 水 泵 轴 承进 行 了有 限元模 在ｔ ４ Ｌ 拟分 析及 安全 系数 校核 。
１ 计 算 模 型 及 边界 条 件
１１ 计 算 模 型 ． １１１ 水 泵 轴 承 结 构 ．． 本 水 泵 轴 承 为 ＷＲ 型 ， 属 免 维 护 的 轴 联 轴 承 ，
积 ，较高 的扬 程 和 效率 。车用 水 泵通 常 由泵 体 、 轴
承 、 封 、 轮 、 板等 部 件组 成 ， 装 传 动 方 式 大 水 叶 盖 安
水 泵 皮 带 轮 直 径 １ ４５ ｍ． 曲 轴 皮 带 轮 直 径 ３ ．ｒ ａ １ ９５ ｍ。转 动 比 ：７ ． １４５ １ ３ ７ ．ｍ １９５ ３ ． ． 。发 动 机 标 定 转 ／ ＝ ３ 速 成 为 ２ ０ ｒｍ 时 ，水 泵 带 轮 转 速 为 ：５ ０ １ ３ ５ ０ｐ ２０ ｘ ． ＝ ３ ３ ３ ｒｍ。 水 泵 皮 带 线 速 度 为 ： ３ ６ｐ