Cierto vehículo motorizado está equipado con un motor eléctrico dual para arrancar el motor diésel. Dos motores eléctricos funcionan con el mismo conjunto de baterías y sus señales de control son impulsadas por el mismo contactor. Al arrancar el motor diésel, ambos motores eléctricos funcionan simultáneamente para arrancar el motor diésel. Durante cierto experimento, el motor diésel hizo un ruido anormal durante el proceso de arranque. El evaluador detuvo inmediatamente el motor y observó a través del orificio de observación en la carcasa del volante. Se descubrió que todos los dientes de la corona del volante habían sido fresados y que el motor diésel había funcionado durante un total de 586 horas cuando ocurrió la falla.
1, fenómeno de falla. (1) El desmontaje del motor eléctrico defectuoso reveló que todos los dientes del engranaje pequeño habían sido fresados, como se muestra en la Figura 1. Al agitar el engranaje con la mano, se descubrió que el juego axial y radial del engranaje era muy grande. La evaluación preliminar muestra que se ha perdido el posicionamiento interno del motor de arranque. (2) El perfil de los dientes del otro motor de arranque está intacto, sin signos de desgaste y no se encuentran residuos en el engranaje. (3) Verifique el circuito de conexión del motor de arranque para detectar fallas sueltas o desprendidas. (4) Verifique la corona dentada del volante y no se encontraron marcas de óxido. Todos los dientes han sido fresados, como se muestra en la Figura 2. (5) Verifique los pernos de fijación entre el soporte del motor de arranque y la carcasa del volante y no encuentra holgura.
Figura 1 Fresado de engranajes del motor de arranque
Figura 2 Fresado de la corona del volante
2, Análisis de posibles causas de mal funcionamiento.
Los siguientes factores pueden causar fresado de los dientes del motor de arranque: desajuste del anillo del engranaje; La holgura entre las caras de los extremos engranadas excede la tolerancia; El paralelismo entre la corona del volante y el motor de arranque supera la tolerancia; Los motores duales arrancan desincronizados; Cuestiones operativas; Mal funcionamiento del motor de arranque.
3, Ubicación de la falla
1. Solución de problemas de desajuste de la corona dentada. Todos los anillos dentados tienen un diseño maduro y su estado curado permanece sin cambios. Después de que ocurrió la falla, se probaron la dureza de la superficie, la dureza del núcleo, la profundidad de la capa carburada y templada, la estructura de la capa infiltrada, la estructura del núcleo y la composición química del engranaje pequeño y el anillo de engranaje defectuosos y se encontró que cumplían con los requisitos relevantes del acero de cementación 20CrMnTi. Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 1.
La composición química y la dureza del anillo dentado también cumplen con los requisitos de la muestra de acero 45. Se puede descartar el factor que provocó el mal funcionamiento por el desajuste de la corona dentada.
2. Verifique la holgura entre las caras de los extremos de engrane. El valor de holgura requerido para la cara final del motor de arranque es de 4 ± 1 mm. Debido al fresado del engranaje del motor de arranque y de la corona del volante, no se puede volver a probar la holgura de la cara del extremo. El registro de inspección de ensamblaje muestra que el espacio libre de la cara del extremo es de aproximadamente 4,2 mm. Vuelva a verificar que los pernos de conexión del motor de arranque estén flojos y asegúrese de que no haya daños o suciedad en las caras de los extremos del engranaje y la corona, lo que básicamente puede eliminar el factor de espacio libre inadecuado entre las caras de los extremos de engrane.
3. Compruebe si el anillo dentado no está paralelo. El valor requerido para el juego de engrane es 0.7-1.2 mm, lo cual se garantiza controlando la distancia central entre el engranaje pequeño y la corona. Los parámetros de la corona dentada del volante del motor diésel y del engranaje pequeño del motor de arranque se muestran en la Tabla 2.
El valor de diseño del momento central a 'es 410.05 ± 0,05 mm, y el tamaño del juego de malla se calcula mediante el siguiente proceso de cálculo. El proceso de cálculo de la distancia teórica al centro es el siguiente:
Después de verificar los registros de ensamblaje, se encontró que el espacio de engrane era de 0.86 mm, lo que cumple con los requisitos y básicamente puede eliminar el factor de dientes de anillo de engranaje no paralelos.
4. Solución de problemas de arranque asíncrono de motores duales. Los motores de arranque duales del motor diésel comparten un relé resistente a los golpes. Este relé se instala en el intercooler, muy cerca del motor de arranque, evitando el problema de la caída de voltaje de la señal de control causada por la larga distancia, y asegurando que los interruptores electromagnéticos de los dos motores entren la misma señal eléctrica (alimentados simultáneamente, con la misma Voltaje). El interruptor electromagnético que recibe la señal de arranque para arrancar el motor se enciende y el núcleo de hierro en movimiento comienza a moverse, lo que hace que la horquilla de cambio se mueva y empuja el engranaje unidireccional hacia los dientes. Cuando el engranaje pequeño engrana en su lugar, el interruptor electromagnético se conecta a la corriente principal y el motor comienza a girar desde el reposo, generando velocidad y par.
Se puede inferir de los datos brutos de la curva de inicio. El tiempo para que la fuente de alimentación principal alcance el valor máximo de corriente después de encenderse es {{0}}.019 segundos y 0.022 segundos. , respectivamente. Es decir, el tiempo para que el motor de arranque genere par desde la fuerza de fricción estática del motor a la fuerza de fricción dinámica después de encender la fuente de alimentación principal es de 0,019 segundos y 0,022 segundos, respectivamente. La diferencia de tiempo entre los dos motores de arranque desde la señal eléctrica de entrada hasta la conexión de la corriente principal es de 0,003 segundos, que todavía está dentro del rango de tiempo para superar la fuerza de fricción estática del motor. Por tanto, al compartir relé, los dos motores están casi sincronizados. Se puede descartar el factor que provocó el mal funcionamiento debido al arranque asíncrono de los motores duales.
5. Solución de problemas operativos. Según los comentarios in situ, el motor diésel estaba completamente parado antes de que ocurriera la falla en el fresado de engranajes y se revisó el motor de arranque antes de arrancar. Confirme que los cables de conexión no estén sueltos ni desconectados, que los pernos de fijación no estén flojos, que la superficie del anillo del engranaje no esté corroída ni sucia, que la superficie del engranaje pequeño no esté corroída ni sucia y que el motor diésel pueda girar normalmente. . Se pueden eliminar los factores que causan el mal funcionamiento debido a problemas operativos.
6. Solución de problemas del motor de arranque. El cortocircuito de la bobina del interruptor del motor de arranque, la fuerza del resorte de retorno no calificada y el núcleo de hierro en movimiento atascado pueden hacer que el engranaje pequeño no regrese a su posición original. Para eliminar el factor de falla del interruptor del motor de arranque, se realizó una prueba sin carga en el motor eléctrico defectuoso. El engranaje pequeño puede moverse y el voltaje de succión inicial es de 10,1 V y el voltaje de liberación es de 3,1 V. Los datos de detección del interruptor se muestran en la Tabla 3, por lo que se puede descartar que la falla haya sido causada por fallas eléctricas en el motor de arranque, fallas en los resortes o núcleos de hierro en movimiento atascados.
Figura 3 Posición de la junta en el motor de arranque
Posteriormente, desmonte el motor de arranque y realice una inspección. Se encontró que la arandela unidireccional estaba rota. La posición de la junta se muestra en la Figura 3. Envíe la junta fracturada para su inspección. La composición química de la junta está calificada y el requisito técnico para la profundidad de la capa cementada de la junta es 0.20-0.40 mm. El valor medido es 0,45 mm, lo que indica que la capa cementada no está calificada. Al mismo tiempo, se llevó a cabo una nueva inspección del eje estriado, el engranaje pequeño y el casquillo móvil de las piezas defectuosas relacionadas, todas las cuales fueron calificadas. Para determinar si la rotura de la arandela unidireccional es una falla relacionada o una falla fundamental, se realiza el siguiente análisis.
Posicionamiento radial de la junta: el diámetro interior de la junta coincide con el diámetro exterior del eje estriado, el diámetro exterior de la junta coincide con el diámetro interior de la carcasa y el diámetro exterior del otro extremo del engranaje pequeño coincide con el diámetro interior de la vivienda. Cuando se rompe la junta, el descentramiento radial de la carcasa exterior afecta el diámetro exterior del otro extremo del engranaje pequeño. Posicionamiento axial de la junta: un extremo de la junta se coloca contra el hombro del eje estriado y el otro extremo, junto con la junta de goma, se coloca contra la cara del extremo interior de la carcasa. Cuando se rompe la junta, la carcasa unidireccional y el eje estriado se aflojan en la dirección axial. El desplazamiento del engranaje pequeño aumenta en 3,6-3.7 mm.
Función de la junta del dispositivo unidireccional: La junta se utiliza para fijar la carcasa del dispositivo unidireccional y el eje estriado. Cuando la junta se rompe, la carcasa del dispositivo unidireccional y el eje estriado se aflojan en la dirección axial, aumentando el desplazamiento en 3,6-3.7 mm. Al mismo tiempo, la carcasa del dispositivo unidireccional también pierde su posicionamiento radial. Debido al hecho de que el engranaje pequeño es posicionado por la carcasa unidireccional y el eje estriado, el engranaje pequeño también pierde posicionamiento axial y radial, lo que resulta en la falla de los dientes del motor de arranque.
Cálculo de la fuerza de impacto de la arandela unidireccional: la velocidad lineal del engranaje es directamente proporcional a la velocidad del engranaje. Velocidad lineal{{0}}velocidad de rotación x circunferencia, y la velocidad lineal del engranaje generalmente se refiere a la velocidad lineal del círculo divisorio. La fórmula para la velocidad lineal es V=D × π × n. En la fórmula, D es el diámetro del círculo divisorio; N es la velocidad de rotación. Según el diagrama de apariencia del motor de arranque, el diámetro del círculo de indexación del engranaje es de 52,5 mm. La velocidad del motor de arranque es 7000r/min y se puede saber que la velocidad de la línea de engranajes V=D × π × n=52.5 ÷ 1000 × 3,14 × 7000 ÷ 60 ≈ 19,23 m/s. Según la fórmula de cálculo de la fuerza de impacto Ft=mv, se puede deducir que la fuerza de impacto F que soporta la junta en el momento del arranque es F=mv/t. La unidad de fuerza es N, la unidad de masa es kg, la unidad de velocidad es m/s y la unidad de tiempo es s. La masa del motor unidireccional del motor de arranque es m=1.6 kg y la velocidad lineal del engranaje es v=19.23 m/s. Según los datos brutos de la curva de arranque, el tiempo de contacto instantáneo entre el engranaje de arranque y la corona del motor es t=0.0008s, por lo que la fuerza de impacto que soporta la junta en el momento del arranque es F{{ 24}}mv/t=1.6 × 19,23 ÷ 0.0008=38460N. Se revela comparación de ensayos destructivos estáticos mediante juntas. La profundidad de la capa cementada de la arandela unidireccional no está calificada y su fragilidad aumenta. Cuando la profundidad de la capa cementada supera los 0,04 mm, puede soportar una fuerza de impacto de 37546 N, y cuando la profundidad de la capa cementada supera los 0,08 mm, puede soportar una fuerza de impacto de 33883 N.
Por lo tanto, se puede determinar que la cementación no calificada de la arandela unidireccional es la causa fundamental de este mal funcionamiento.
4, Confirmación y resolución de fallos.
Figura 4 Trayectoria de expansión unidireccional
Después de que el motor se puso en marcha con éxito, el pequeño engranaje del motor de arranque perdió su posición axial y radial debido a la ruptura de la junta, lo que provocó un atasco mecánico y la imposibilidad de reiniciarse por completo. El engranaje pequeño es arrastrado hacia atrás por la corona dentada del volante del motor a alta velocidad durante mucho tiempo, y el manguito de cobre del engranaje pequeño se desgasta rápidamente. El movimiento radial del engranaje pequeño aumenta, lo que resulta en cambios en la distancia entre centros y la longitud de engrane del engranaje, causando fresado del engranaje pequeño y la corona del volante, deformación de la carcasa unidireccional e interferencia y fricción entre la cavidad interior de la cubierta del extremo. y la carcasa unidireccional. A partir de las marcas de malla, se puede ver que las marcas de malla son uniformes y que la longitud de las marcas de malla es aproximadamente 3,7 mm más larga que el valor teórico, lo que es consistente con el valor teórico de 3,6-3.7 mm. aumento del desplazamiento del engranaje pequeño provocado por la rotura de la junta.
Después de reemplazar la junta calificada, se reinició el motor y se encontró que el motor diesel arrancó normalmente sin que volvieran a ocurrir fallas similares. Para evitar que ocurran fallas similares, los operadores deben fortalecer la inspección del motor de arranque antes de arrancar y después de parar, asegurándose de que los engranajes del motor de arranque están en estado de reinicio. Si el arranque no tiene éxito, se debe apagar la fuente de alimentación de CC del motor de arranque, se debe verificar el motor de arranque y se debe eliminar la causa del fallo de arranque antes de reiniciar. Para motores de arranque duales, si un motor de arranque falla y la falla no se puede eliminar, se pueden tomar medidas como desconectar el terminal del interruptor de control del motor de arranque defectuoso y arrancar de emergencia un motor de arranque único.