內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的原因分析和處理

摘要：內(nèi)燃機(jī)車的應(yīng)用市場(chǎng)的逐漸擴(kuò)大，穩(wěn)定有力的發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車的一大優(yōu)點(diǎn)，但是內(nèi)燃機(jī)車在使用過程中會(huì)因?yàn)橐恍┰蚴闺姍C(jī)傳動(dòng)軸產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)，嚴(yán)重者還會(huì)使零件產(chǎn)生扭曲和斷裂，是一種嚴(yán)重危害內(nèi)燃機(jī)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(duì)這種機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象加以重視，存在較嚴(yán)重的安全隱患。因此，本文將系統(tǒng)性地介紹內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動(dòng)軸的基本概念，并根據(jù)傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的問題和原因，分析如何進(jìn)行有效處理，提高內(nèi)燃機(jī)車的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;機(jī)械振動(dòng);分析處理

0 ?引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人們的生活水平也在不斷提高，對(duì)于日常出行安全性有了更高的要求。內(nèi)燃機(jī)車的市場(chǎng)在逐漸增大，有了更加廣泛的應(yīng)用，電機(jī)傳動(dòng)軸產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)問題成為了使用者們較為關(guān)心的問題。內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)對(duì)車身會(huì)造成較大的損害，導(dǎo)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(yīng)該從源頭上對(duì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，更有針對(duì)性地進(jìn)行處理，降低因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的零件損壞和安全問題，提高電機(jī)的自身性能。

1 ?內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的概述

內(nèi)燃機(jī)車是一種馬力強(qiáng)勁、結(jié)構(gòu)緊湊的機(jī)車結(jié)構(gòu)。在內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)需要通過傳動(dòng)軸和發(fā)電機(jī)進(jìn)行軸系連接，使內(nèi)燃機(jī)車能夠穩(wěn)定運(yùn)行。一般是由發(fā)動(dòng)機(jī)帶電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸系結(jié)構(gòu)中的各個(gè)零件緊密結(jié)合，帶動(dòng)整個(gè)內(nèi)燃機(jī)車開始運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動(dòng)軸并不是一個(gè)獨(dú)立的軸結(jié)構(gòu)，需要與其他的軸結(jié)構(gòu)和齒輪結(jié)構(gòu)相結(jié)合，才能發(fā)揮出傳動(dòng)的作用，這一整體也被稱為軸系結(jié)構(gòu)[1]。在內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動(dòng)軸工作的過程中，會(huì)因?yàn)槭艿狡渌S結(jié)構(gòu)和齒輪結(jié)構(gòu)的影響而出現(xiàn)受力的變化，軸向的偏差對(duì)傳動(dòng)軸的工作狀態(tài)影響很大，傳動(dòng)軸為了對(duì)抗這種力的變化，會(huì)通過產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的方式恢復(fù)到正常狀態(tài)。但同時(shí)，機(jī)械振動(dòng)也會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的磨損，破壞電機(jī)中齒輪的咬合和發(fā)動(dòng)機(jī)中氣缸與法蘭盤的工作。因此，加強(qiáng)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的分析，可以提升內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2 ?內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的問題

2.1 內(nèi)燃機(jī)電機(jī)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定

內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動(dòng)軸產(chǎn)生了機(jī)械振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)軸的軸向出現(xiàn)偏移，齒輪之間的咬合會(huì)出現(xiàn)不緊密的情況，其受力狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生變化，齒輪咬合產(chǎn)生的軸向沖擊力也會(huì)使傳動(dòng)軸產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，使電機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生較大噪音，損壞內(nèi)燃機(jī)電機(jī)中的零件。傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的幅度與傳動(dòng)軸軸向縫隙有直接關(guān)系。當(dāng)縫隙寬度在電機(jī)正常工作的范圍內(nèi)時(shí)，由軸向偏差而產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)幅度會(huì)逐漸減弱。如果在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)之前，軸向縫隙已經(jīng)超出了限定范圍時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)的幅度越來越大。在對(duì)內(nèi)燃機(jī)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的判斷中，軸向縫隙的寬度是一個(gè)重要的參數(shù)，可以通過調(diào)試和保養(yǎng)使其維持在較合適的狀態(tài)。

2.2 內(nèi)燃機(jī)電機(jī)噴油和燃燒受影響

內(nèi)燃機(jī)車的動(dòng)力源主要是發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，從內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)行和換擋過程來看，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)通過傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳輸給電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)傳動(dòng)軸發(fā)生機(jī)械振動(dòng)時(shí)，電機(jī)的噴油和燃燒會(huì)受到影響，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)車工作狀態(tài)不穩(wěn)定。

發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油和燃燒與氣缸的工作狀態(tài)有很大關(guān)系，當(dāng)柴油機(jī)的氣缸工作均勻相存在問題時(shí)，會(huì)使內(nèi)部傳動(dòng)軸的軸向和軸線發(fā)生偏移，傳動(dòng)軸為了對(duì)抗這種偏差，會(huì)發(fā)生輕微的振動(dòng)以恢復(fù)到正常狀態(tài)[2]。因?yàn)閭鲃?dòng)軸機(jī)械振動(dòng)而引起噴油不均勻和無法充分燃燒等情況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生一定的損害，如噴油口的堵塞和發(fā)動(dòng)機(jī)的積灰，不利于內(nèi)燃機(jī)車的保養(yǎng)。

3 ?內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的原因

3.1 軸系中同軸度對(duì)傳動(dòng)軸的影響

內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動(dòng)軸并不是單獨(dú)的一個(gè)轉(zhuǎn)軸，而是與連軸節(jié)、萬向軸等形成了一個(gè)軸系，在這個(gè)軸系內(nèi)，其他軸的工作狀態(tài)也會(huì)對(duì)傳動(dòng)軸產(chǎn)生直接影響。以發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火之前的軸系轉(zhuǎn)動(dòng)為例，軸系之間需要進(jìn)行相互結(jié)合，從而導(dǎo)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(duì)這種同軸度偏差進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，但如果發(fā)動(dòng)機(jī)的精度要求比較細(xì)致時(shí)，依然會(huì)產(chǎn)生一定的機(jī)械振動(dòng)[3]。

另外，這種偏差如果出現(xiàn)在了發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火之后，發(fā)動(dòng)機(jī)與法蘭盤之間的不穩(wěn)定情況也會(huì)造成一定的機(jī)械振動(dòng)。萬向軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要保證法蘭盤兩邊的平衡性，否則當(dāng)受力情況出現(xiàn)變化時(shí)，會(huì)引起軸線位置的變化，傳動(dòng)軸需要通過機(jī)械振動(dòng)的方式來彌補(bǔ)這種量差，使軸系整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 機(jī)電轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的不平衡力矩

內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)在發(fā)動(dòng)過程中，萬向軸會(huì)發(fā)生快速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后所達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)與萬向軸在靜止?fàn)顟B(tài)下的受力有很大差別。

首先，在高速旋轉(zhuǎn)下的萬向軸可能會(huì)發(fā)生重疊現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)電轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生不平衡力矩，這對(duì)機(jī)電轉(zhuǎn)軸維持平衡狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)的正常發(fā)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不利影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)萬向軸在旋轉(zhuǎn)中的重疊部分超過3mm時(shí)，發(fā)電機(jī)會(huì)因?yàn)槭艿接绊懚a(chǎn)生無法發(fā)動(dòng)的情況，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)部其他零件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生較大影響[4]。

其次，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的萬向軸產(chǎn)生快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能會(huì)存在一定的慣力作用，在慣性作用的影響下，內(nèi)燃機(jī)車若發(fā)生了機(jī)械振動(dòng)的情況，萬向軸的軸向也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變。內(nèi)燃機(jī)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(nèi)燃機(jī)車中機(jī)械振蕩的位置，以便及時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的處理。

3.3 內(nèi)燃機(jī)的潤(rùn)滑存在問題

內(nèi)燃機(jī)車中有液力傳動(dòng)的機(jī)箱，需要不同的軸系緊密配合才能將柴油傳輸產(chǎn)生動(dòng)力，轉(zhuǎn)軸、齒輪、皮帶之間的連接，在經(jīng)歷了一定的磨合后會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)和生澀的情況，需要及時(shí)添加潤(rùn)滑劑來保持各個(gè)零件運(yùn)轉(zhuǎn)的順暢性。一方面，零件的使用壽命有限，在缺少潤(rùn)滑劑的作用下強(qiáng)行運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生極大的磨損，不利于機(jī)車的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。潤(rùn)滑不良會(huì)導(dǎo)致原本輕微的軸系振動(dòng)幅度加劇，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致機(jī)車的運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題。另一方面，在離心力的作用之下，傳動(dòng)軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下會(huì)使軸系裂縫加大，甩出的油漬會(huì)堵塞在其他地方，妨礙其他零件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。以傳動(dòng)箱中的萬向軸為例，其中的十字位置會(huì)因?yàn)槿鄙贊?rùn)滑劑而出現(xiàn)轉(zhuǎn)向困難的情況，需要通過保養(yǎng)和清理才能恢復(fù)。

3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)安裝存在參數(shù)問題

發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車的主要?jiǎng)恿碓矗瑑?nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)主要使用柴油進(jìn)行發(fā)動(dòng)。在內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)安裝的過程中，一些生產(chǎn)廠家會(huì)因?yàn)楣と瞬僮鞑划?dāng)或沒有進(jìn)行調(diào)試，使發(fā)電機(jī)的參數(shù)存在許多問題。內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)中有許多齒輪帶動(dòng)工作，各個(gè)齒輪之間需要非常緊密的咬合才能夠提供順暢的發(fā)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪參數(shù)安裝與調(diào)試的過程中，齒輪輕微的松動(dòng)不會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)效果，但在內(nèi)燃機(jī)車長(zhǎng)期使用的過程中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的存在，齒輪之間的間距會(huì)變得越來越大。如果沒有定期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，會(huì)導(dǎo)致齒輪脫轉(zhuǎn)和打滑，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)打火不順暢的情況，影響內(nèi)燃機(jī)車的正常使用，嚴(yán)重者還會(huì)造成安全隱患。發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸也存在參數(shù)調(diào)試，氣缸的工作參數(shù)需要天使均勻，否則會(huì)出現(xiàn)一側(cè)工作壓力過大而產(chǎn)生的受力變化，引發(fā)機(jī)車內(nèi)部傳動(dòng)軸的機(jī)械振動(dòng)。

4 ?內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的處理

對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的問題，可以從生產(chǎn)企業(yè)可使用者兩個(gè)角度進(jìn)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(nèi)燃機(jī)車的生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該正確認(rèn)識(shí)由電機(jī)傳動(dòng)軸發(fā)生的機(jī)械震動(dòng)對(duì)機(jī)車本身產(chǎn)生的安全影響，在進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝時(shí)能夠嚴(yán)格按照管理辦法進(jìn)行，提高機(jī)車的穩(wěn)定性與安全性。首先，在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)軸系設(shè)計(jì)時(shí)，可以采取不同的走線方式和轉(zhuǎn)軸模式，避免不同的轉(zhuǎn)軸之間相互影響。由于軸系作為一個(gè)整體的存在，當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)會(huì)通過系統(tǒng)傳遞給其他轉(zhuǎn)軸，導(dǎo)致整個(gè)軸系穩(wěn)定性受到影響[6]。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)，可以使這種傳動(dòng)式的機(jī)械振動(dòng)減弱，降低在使用過程中產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的概率。

其次，在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)安裝時(shí)，要保證各個(gè)汽缸工作的均勻性，防止因受力不均的情況而導(dǎo)致齒輪咬合不緊密。在安裝完成后，廠家要對(duì)機(jī)車進(jìn)行必要的性能測(cè)試，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)存在偏差，則應(yīng)該立即進(jìn)行檢查，及時(shí)消除安裝誤差。

4.2 定期進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)和維修

使用者在使用內(nèi)燃機(jī)車的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行關(guān)注，定期前往專門的維修和保養(yǎng)部門進(jìn)行檢查。

一方面，內(nèi)燃機(jī)車在使用一段時(shí)間后，一些機(jī)車參數(shù)會(huì)發(fā)生輕微變化，需要有專門的維修和保養(yǎng)人員對(duì)機(jī)車參數(shù)進(jìn)行校正和調(diào)整。定期檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)一些零件的損壞，由于機(jī)械振動(dòng)的影響，一些螺母、氣閥會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的情況，使用者由于不專業(yè)很難及時(shí)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(jī)車在穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行。

另一方面，由于機(jī)械震動(dòng)的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)需要定期添加潤(rùn)滑油，保證齒輪之間的咬合緊密，皮帶能夠正常旋轉(zhuǎn)。電機(jī)在使用中，法蘭盤的表面會(huì)因?yàn)橛臀酆突覊m變得不潔凈，影響了傳動(dòng)軸的平衡性，通過保養(yǎng)可以進(jìn)行清潔，使電機(jī)的軸系旋轉(zhuǎn)更加靈活。

5 ?結(jié)束語

總之，內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動(dòng)軸發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的原因各不相同，在進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)該分析原因，采取更有針對(duì)性的措施。軸系中同軸度的影響、機(jī)電轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的不平衡力矩、內(nèi)燃機(jī)中缺少潤(rùn)滑劑和發(fā)動(dòng)機(jī)在安裝時(shí)的參數(shù)異常都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)單位應(yīng)該對(duì)機(jī)車的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，使用正確的校正和安裝方式，使用者也應(yīng)該定期對(duì)機(jī)車進(jìn)行保養(yǎng)和維修，對(duì)機(jī)車的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，使內(nèi)燃機(jī)可以政策工作，保證用車的安全性。

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作者簡(jiǎn)介：張巍（1987-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，助教，碩士，研究方向?yàn)橄冗M(jìn)制造技術(shù)。