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柴油发电机水泵的拆卸与清洗及检修 |
摘要：水泵是柴油发电机冷却系统的重要组成部分，通常由泵体、叶轮、轴承、密封圈等部件组成。其作用是加快冷却水的循环速度，增强冷却效果。水泵的常见失效形式有叶轮轴向松旷、轴与轴承的磨损、水封漏水以及泵壳和叶轮破裂等。本文以康明斯柴油发电机组的冷却水泵为例，说明柴油发电机水泵结构与工作原理以及修理和装配。
一、水泵的结构与工作原理
水泵壳体铸成蜗壳状，水泵叶轮装在蜗壳里，基本结构如图1所示。水泵轴承座用4根双头螺栓与水泵壳体相连接，中间垫有衬垫防止漏水。水泵轴用两只滚动轴承支承在水泵体上，它的前端与水泵叶轮压合后铆牢，后端通过锥面上的半圆键与皮带轮相连。
水泵轴承座上有一旋盖式油杯，加入钙基润滑油脂，定期转动杯盖，可使润滑油进入轴承内润滑滚动轴承。水封部件装在水泵叶轮的尾部，外端用钢丝挡圈挡住，内端由水封弹簧压住；水封四角板被水封弹簧压在水泵轴承座中心圆形座面上，水泵叶轮转动时，整个水封部件亦随之转动，由耐磨材料制成的水封四角板与轴承座中心圆形座面相摩擦而密封，防止了冷却水沿水泵轴流出。
如果水封损坏，不仅使冷却水损耗，而且还会破坏水泵轴承的润滑(冷却水漏入轴承座)，引起轴承损坏。泄油孔的作用是及时泄漏由水封处漏过的少量冷却水，当发现此孔漏水时，应更换水封，而不应将此孔堵死。更换水封时，不应拆卸叶轮，而应卸下皮带轮，压出水泵轴进行。泵体下端装有放水阀，用以放净水泵体内的冷却水。
水泵工作原理如图2所示。柴油发电机运转时，叶轮由曲轴通过三角皮带带动，泵壳内的冷却水在水泵叶轮的带动下旋转，由于离心力的作用，冷却水被甩向叶轮边缘，并以一定压力由出水管排出。同时在叶轮的中心产生负压，经散热器冷却后的冷却水被真空吸力吸进水泵壳体内，如此循环往复，冷却水不断流入柴油发电机机体水套内和气缸盖冷却水腔内，冷却受热零部件。
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图1 柴油机冷却水泵基本结构示意图 |
图2 柴油机冷却水泵工作原理图 |
二、水泵的拆卸与清洗
柴油发电机组的水泵总成实物如图3所示，拆卸工具和步骤示意图如图4所示。
1、准备工具和材料
需要准备相应的工具和材料，包括扳手、螺丝刀、水泵、密封件、轴承等。
2、释放冷却系统压力
在更换汽车水泵之前，需要先释放冷却系统的压力，以避免烫伤和意外。
3、拆卸步骤
水泵的拆卸清洗大致分为以下几步。
① 拆下风扇固定螺钉，取下风扇。
② 拆下风扇皮带轮毂固定螺栓，然后用拉钳或压床将风扇和皮带轮毂自水泵轴上取下。
③ 拆下叶轮固定螺栓及轴承锁环，再朝叶轮中心向前压出水泵轴，取下叶轮（如果没有压床，也可以用一个比水泵轴外径小的铜棒或铁棒垫上软质金属垫圈用手锤打出。但这时候应注意：用力要适当）。
④ 从叶轮上将水封锁环、胶木垫、橡皮套和弹簧等零件取下。
⑤ 按照清洗要求与方法清洗干净各零件。
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图2 柴油发电机冷却水泵实物图 |
图3 柴油机冷却水泵的拆卸示意图 |
三、水泵的检查
水泵的检验的内容包括以下六个方面。
1、检查泵壳与叶轮
泵壳不能有严重裂纹。其裂纹长度不能超过30mm，而且不能延伸到轴承座孔边缘。若符合上述条件，可用黄铜合金焊条焊修。焊修前还要对泵壳进行预热，以防焊接后变形。若不符合上述条件，就应更换泵壳。叶轮只允许损坏一片，损坏两片以上的也必须更换。
2、检查水泵轴与叶轮孔的配合情况
水泵轴与叶轮孔是过盈配合，若叶轮与轴配合松旷，应进行修理，其修理工艺一般是用挂锡的方法加大轴的尺寸。其具体技术要求是：叶轮装在轴上后，叶轮端面应高出水泵轴0.1～0.5mm。
3、查看水泵皮带盘运转时的情况
柴油机运转时，水泵皮带盘不能有严重的摇摆现象。如果有上述现象存在，原因可能有两个：一是轴承松旷，二是皮带盘和锥形套、半圆键磨损。水泵轴与轴承磨损，轴向移动不能超过0.30mm，径向移动不能超过0.05mm，否则应更换新轴承。如果皮带轮的锥形套和半圆键磨损，应更换。
4、检查水泵壳内的胶木圈座
检查水泵壳内的胶木圈座有没有斑点或磨痕，如果有，可以用锉刀锉光或用车床车光。
5、检查轴承磨损情况
水泵轴承其径向间隙不能超过0.10mm，轴向间隙不能超过0.30mm，否则应更换新轴承。
6、检查水封
如果胶木垫磨损起槽、弹簧弹力过软、橡皮套胀大破损等，均应更换新件。如果胶木垫磨损不严重，可以调面或磨平后再用。
四、水泵的修理
水泵的主要缺陷是水泵轴与轴套的磨损，轴套与泵体配合松动，叶轮与泵壳的磨损以及阻水圈的损坏等。水泵产生上述缺陷之后常见的现象是漏水。
1、水泵轴与轴套磨损
当水泵轴与轴套磨损后，可用电镀或振动堆焊方法将轴恢复到标准尺寸，同时更换新的标准轴套，也可以更换新轴套并按轴的尺寸铰削内孔，使磨损的轴与新套达到标准的配合间隙。铰孔时要前后轴套一次铰完，以保证两个轴套的同轴度，一般要求两轴套的同轴度不大于0．03 mm。轴端螺纹滑扣或损伤是由于拆装频繁、紧固螺母没按规定扭矩或错装规格不同的螺母（螺栓）造成的。滑扣或损伤在2扣以内，可用攻丝清理；多于2扣时，可用手工堆焊后再车削至标准尺寸。水泵轴出现裂纹，应予报废。
2、水泵轴与滚动轴承配合松动
水泵轴是以两只滚动轴承支承，当水泵轴与滚动轴承配合松动后，也可采用电镀轴承内圈的方法来恢复其配合。
3、泵体座孔与轴套或滚动轴承的配合松动
若泵体座孔与轴套或滚动轴承的配合松动时，可根据不同机型的磨损部位电镀轴承的外圈恢复其标准配合，或对壳体座孔进行搪削、铰削，消除其磨损痕迹，并根据铰削后的孔径配制加大外径尺寸的衬套恢复其标准配合。如若泵体座孔磨损严重，也可视情况进行镶套修复。壳体裂纹，可在其延伸线上距离两端5 mm处钻一直径2.5 mm的止裂孔，沿裂纹开V坡口，用铸铁焊条采用氧-乙炔冷焊或手工电弧冷焊，焊后缓冷。泵体螺孔螺纹损坏，可以扩孔攻丝，并用加大一级螺栓，或用铸铁焊条采用氧-乙炔焊填补，修平后重新钻孔攻丝。
4、阻水圈老化或损坏
对水泵水封处漏水应上紧水封螺母，若水封螺母完全上紧而仍漏水时，水将沿着水泵壳体水孔外流。造成水封失效的原因是密封圈和密封座面的磨损、橡皮水封碗的破裂和水封弹簧失效。如密封圈和水封碗损坏，则应更换水封总成；密封圈端面磨损，可以进行研磨；密封座面磨损，应予磨平。
五、水泵装配的技术要求
冷却水泵的外观模型和零件分解图如图5、图6所示。水泵装复为防止水泵漏水，要求水泵轴与叶轮孔、水泵轴与轴承、轴承与泵壳座孔是过盈配合，因水泵轴要转动，则要求轴承、泵轴与隔套是间隙配合。因此各机件的过盈或间隙配合关系伴随水泵装复的始终，所以在装复水泵时，一定要正确掌握各机件的过盈或间隙配合关系，一般的装复规律是：
（1）水泵叶轮与水泵轴应固定可靠，用手旋转叶轮时，应能灵活转动，无卡滞现象。
（2）水封装配应可靠，不允许有漏水现象。
（3）将水泵叶轮推到最前端时，叶轮端面与水泵壳体平面应有一定间隙，以防在工作时叶轮端面刮壳。
（4）水泵轴安装后应有较小的轴向间隙。
（5）对各润滑部位按规定进行润滑，不允许有漏油现象。
水泵装配时，一定要旋紧皮带盘与水泵轴的紧固螺母，其扭矩一般为5~10kgf·m。水泵装复后，不要马上装在机上，应进行试验。其方法是：用手转动泵轴并无卡滞现象，堵住泵壳进水口，然后将水加入到叶轮工作室，转动泵轴，检视孔应无水漏出。如有卡滞或漏水现象，应按零件检查项目查明原因加以排除。
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图5 冷却水泵总成模型图 |
图6 冷却水泵零件分解图 |
总结：
水泵是发动机冷却系统的重要构成部分之一，水泵的作用是通过对冷却液进行加压，保证其在冷却系中循环流动，加速热量的散发。作为一个长期运转的装置，使用过程中，水泵也会出现故障的。冷却水泵常见故障包括柴油发电机组无法启动、水泵漏水、轴承松旷等。当水泵出现故障时，我们需要采取相应的措施来检修。首先，检查电源供电是否出现故障，其次检查故障的位置是否出现漏水现象，可以采用诊断仪诊断故障码来确定具体问题。
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