一种过渡轮结构及布置探讨

钱宗旭

摘 要：柴油机张紧皮带的过渡轮结构，对于柴油机相关附件的安全运行有非常重要的作用。文章通过专利技术，阐述了柴油机张紧皮带的过渡轮结构中过渡轮的结构设计，能解决柴油机张紧皮带的过渡轮结构中过渡轮存在的缺陷，既可以保证此结构正常、可靠、持久地工作，同时具有结构合理、简单、操作维修方便的优点。

关键词：柴油机；过渡轮；轴承；皮带

中图分类号：TK429 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）23-0097-02

随着我国柴油机工业技术的不断发展，在柴油机应用匹配过程中，为满足不同用户对柴油机皮带轮系布置的不同需求，不可避免地涉及冷却风扇、水泵、发电机合理布置，兼顾为其它零部件留出空间的问题，同时使皮带能正常工作，为此，出现了风扇、水泵、发电机在柴油机上的各种不同布置应用。为了让风扇、水泵、发电机三者合理布置，通过曲轴皮带轮组成一个柴油机皮带传动系，这种皮带传动系必须设有调整皮带松紧度的机构。当实际工程应用时，在很多情况下，柴油机在粉尘较大、湿度较大的环境中工作，传统的调整皮带松紧度的机构中过渡轮结构其防护措施不够。故本文对目前我公司生产的一款柴油机皮带张紧结构提出了一种解决方案，对其方案结构原理及具体实施方案进行了简单介绍。

在一般情况下，柴油机风扇端皮带轮系（图1）由曲轴皮带轮A、水泵皮带轮E、发电机皮带轮D，这三者组成，基本能满足绝大数整车厂对柴油机的布置需求。因为这种布置方式此轮式只是驱动柴油机水泵、风扇和发电机，且风扇直接安装在水泵的连接盘，在驱动水泵皮带轮的同时就驱动了水泵，满足了柴油机冷却水循环的需要，且风扇转动提供的风量对散热器、柴油机表面进行散热，是一种简洁有效的布置，不足之处就是整车在此轮系的布置下，不能在此轮系B区域布置任何其它的零件。否则，在没有过渡轮C的前提下，会造成干涉或其它异常损坏。可是，用户市场会提出各种不同的需求，那么實际生产过程，当整车厂会对柴油机此处结构布置提出优化需求，轮系B区域满足既能布置下用户需要的零部件且能正常使用。为了解决这一实际问题，且为满足通用性高的前提下，对柴油机现有皮带轮系不作较大的设计变动，我们对现有皮带轮系结构进行了分析，并设计出了如图2所示的一种柴油机皮带轮系用过渡轮结构，其结构包括螺栓1、上防尘盖2挡圈3、轴承4、过渡轮体5、防尘盖6、轴7、O型圈8、固定支架9，其中过渡轮体5通过轴承4实现在轴7上转动；其中螺栓1、轴承4、挡圈3、 O型圈8为标准件，且轴承4为双面密封的深沟球轴承。过渡轮结构见图1，过渡轮结构在柴油机皮带轮系中的布置见图2。

该过渡轮在结构上有上防尘盖2和下防尘盖6，分别安装在过渡轮体5的轴向的两端。上防尘盖2和下防尘盖6均为带有喇叭状的外圆唇边，其材质是0.8mm厚的不锈钢板冲压成型件，安装上防尘盖2的外圆唇边和下防尘盖6的外圆唇边分别通过与相对应的环形槽的配合形成迷宫式密封。轴7为阶梯状轴，轴沿轴线中心是便于穿入螺栓的贯穿通孔，轴7的阶梯状较小的外圆和轴承4的内孔配合连接，轴7的另一端连接着固定支架9，轴7的一端加工一环型凹槽，O型圈8安装在这凹槽内，起到防尘防水作用，以便更好地保护轴承4。

过渡轮体5其材质为HT350灰铁铸件，为套管状，其轴向两端面均开设有环形槽，上防尘盖2的外圆唇边和下防尘盖6的外圆唇边分别通过与相对应的环形槽的配合形成迷宫式密封。

固定支架9其材质为QT400球铁铸件，并设有发电机安装孔，可用于安装发电机。

过渡轮结构首先由螺栓1、上防尘盖2、挡圈3、轴承4、过渡轮体5、下防尘盖6、轴7、O型圈8组合成一个过渡轮装配体，然后把得到的装配体装到固定支架9上，得到过渡轮结构，并通过发电机支架作为一个整体固定到柴油机齿轮室上。

该过渡轮结构是在常用的同类结构上增加了上防尘盖2、下防尘盖6和O型圈8，当柴油机在灰尘多、有水的环境下作业时，由于有上防尘盖2、下防尘盖6、轴承4的双面密封的双重保护，可以保证此结构正常、可靠、持久地工作，可以有效降低轴承的损坏频次。

鉴于密封是为了阻止润滑剂从轴承中流失，也为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。没有密封将大大影响轴承的工作寿命。此过渡轮结构，特别突出之处就是密封结构，采用了冗余设计。其中轴承选用了作为标准产品提供的密封轴承60000-2RS带双面密封圈，装配时已填入润滑脂，无需要维护或再添加密封装置，结构简单，使用方便。这是密封其一，利用了双面密封轴承的自生优点；密封其二，我们设计了上防尘盖2、防尘盖6，布置在轴承两端，上防尘盖2、防尘盖6和过渡轮体5，三者又构成了一个封闭的腔体，而轴承则布置在这密封腔内，因此充分保护了轴承。则该结构可以有效地提高轴承正常使用寿命。

滚动轴承转速过高时会使摩擦面间产生高温，影响润滑剂性能，破坏油膜，从而导致滚动体回火或原件胶合失效。

滚动轴承的极限转速N0是指轴承在一定工作条件下，达到所能承受最高热平衡时的转速值。轴承的工作转速应低于其极限转速。当然极限转速与滚动轴承载荷存在一定的关系，因此，当载荷P>0.1C（C为轴承的基本额定载荷）时，极限转速应该进行修正，其实际许用转速小于极限转速。一旦轴承的许用转速不能满足使用要求，可采取某些措施，如改变润滑方法，改善冷却条件，提高轴承精度，适当增大轴承游隙，都能有效地提高轴承的极限转速。

由于该过渡轮结构布置在风扇端，因此对轴承的冷却起到一定的效果。因此，该过渡轮布置在此处，基本符合整车厂对柴油机结构设计的需求，同时满足轴承布置的需要。

这种用于柴油机张紧皮带的过渡轮结构，通过上防尘盖、下防尘盖、轴承的双面密封的双重保护，当柴油机在多灰尘、有水的环境下作业时，可以保证此结构正常、可靠、持久地工作，且具有结构简单，操作维修方便的优点，减少了维护成本。

参考文献：

[1]吴宗泽.机械设计师手册[M].机械工业出版社，2002.

[2]邱宣怀，郭可谦，吴宗泽.机械设计（第四版）[M].高等教育出版社，1997.endprint