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柴油机涡轮增压器拆装顺序图与注意事项说明 |
摘要：增压器有效地利用柴油发电机排出的废气脉冲能量驱动径流式涡轮，带动与涡轮同轴的离心式压气机叶轮高速旋转，使空气压力升高，并由柴油发电机进气管进入汽缸。提高柴油发电机的充气量，可供更多的柴油燃烧，从而提高柴油发电机的输出功率与经济性。康明斯增压柴油发电机与非增压柴油发电机相比，功率一般可提高50％～60％，降低燃油耗率5％～6％，并可用于废气净化和高原功率补偿。由于废气涡轮增压器转子的转速很高，零件比较精密，在使用和保养增压器时，应熟悉增压器的结构特点，掌握增压器拆卸、清洗、检查和装配技术。
一、结构简介
为便于大家了解增压器，我们以康明斯增压柴油发电机废气涡轮增压器为例，对增压器的结构与保养作一介绍。
增压器的外形和结构如图1所示。它由径流式涡轮、离心式压气机及带有支撑装置、密封装置、润滑和冷却装置的中间壳组成。
涡轮部分包括径流式涡轮转子轴，无叶蜗壳等；压气机部分包括压气机壳、压气机叶轮。这两个部分分别设在中间壳两端。压气机叶轮用自锁螺母固定在涡轮转子轴上，转子轴由设在中间壳两端的浮动轴承支撑。两叶轮产生的推力由设在中间壳压气机端的推力轴承承受。压气机壳、涡轮壳分别与柴油发电机的进、排气管连接。中间壳内还设有润滑和冷却浮动轴承及推力轴承的油路。润滑油来自柴油发电机的润滑系统。经过专门滤清后进入中间壳体上的进油孔，通过增压器轴承，经中间壳的回油腔，流回柴油发电机的油底壳。
在涡轮和压气机叶轮内侧设有弹力密封环，起封油封气作用。
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图1 柴油机废气涡轮增压器纵剖面图 |
二、拆卸、清洗、检查与装配
在拆卸、检查与装配本废气涡轮增压器的整个过程中不需要使用专用工具。
1、拆卸
在拆卸前可将压气机壳、中间壳及涡轮壳三者的相互位置做好标记，以便在装配时安装到原始位置。拆卸过程按如下步骤进行。
① 分别松开压气机壳、涡轮壳与中间壳上固紧件，取下两只壳体。若两只壳体与中间壳配合较紧时，可用橡胶或木质槌沿壳体四周围轻轻敲打，取下壳体时要细心，不能使壳体在轴线方向产生倾斜，以免碰伤压气机及涡轮叶片的顶尖部分或碰毛壳体相应的内侧表面。
② 将涡轮转子轴、叶轮出口处六角形凸台夹在台虎钳上。识别或做好轴封螺母，涡轮转子轴及压气叶轮相互位置的动平衡标记。松开自锁螺母并拧下，将压气机叶轮从涡轮转子轴上轻轻拔出。若拔不出则可将附有转子的中间壳从台虎钳上取下后，倒置过来，将压气机叶轮部分浸没在装有沸水的盆内，稍待片刻后即可将叶轮从转子轴上顺利取下。
③ 取出压气机叶轮后，用手托住涡轮叶轮，把附有涡轮转子轴的中间壳从台虎钳上取下置于工作台上。
用手轻轻压涡轮转子轴在压气机端的螺纹中心孔端面，取出涡轮转子轴。取出转子轴时应十分小心，切不可将转子轴上螺纹碰及浮动轴承内孔表面。
④ 用圆头钳取下中间壳内压气机端的孔用弹性挡圈，并用两把起子取下压气机端气封板如图5-17所示，并从中间壳上取出挡油板、压气机端推力片、隔圈，再从压气机端气封板中压出轴封7，然后在手指上套上两个用细铁丝做成的圆环，取出轴封上的两个弹力密封环。
⑤ 用起子压平推力轴承上锁片的翻边，拧下4只六角螺栓后取出推力轴承及另一片推力片。
⑥ 用尖嘴钳取出压气机端轴承孔中弹簧卡环后再从轴承孔中取出推力环及浮动轴承，然后仍在压气机端方向用尖头钳从轴承孔中取出该浮动轴承另一端的弹簧卡。但要特别注意不要使弹簧卡环擦伤轴承孔的表面。
⑦ 用尖嘴钳取出中间壳在涡轮端轴承孔中弹簧卡环后，取出推力环、浮动轴承。然后，仍在涡轮端方向用尖嘴钳取出设在浮动轴承另一端的弹簧卡环。但要特别注意，在取出上述两个弹簧卡环时不要擦伤轴承孔及弹性密封环座孔的表面，如图2所示。
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图2 柴油机废气涡轮增压器气封板的拆卸 |
2、清洗
① 不允许用有腐蚀性的清洗液来清洗各零部件。
② 在清洗液内浸泡零部件上积炭及沉淀物使之松软。其中，中间壳回油腔内在涡轮编侧壁的较厚积炭层必须彻底铲除。
③ 只能用塑料刮刀或鬃毛刷清洗，铲刮铝质和铜质零部件上的积污。
④ 若用蒸汽冲击清洗时，应将轴颈和其他轴承表面保护起来。
⑤ 应用压缩空气来清洁所有零部件上润滑油通道。
3、检查
外观检查前各零件不要清洗以便分析损坏原因。下面列出所要检查的主要零部件。
① 浮动轴承。
观察浮环端面、内外圆表面磨损情况。在一般情况下经过长期运转后内外表面上所镀的铅锡层仍存在，而在外圆表面磨损较内圆表面为大，开有油槽的端面上，稍有磨损痕迹，这些均属正常状况。浮环工作表面上划出的沟槽是由于润滑油不干净所引起，如果表面刻痕较为严重或经测量超过磨损极限时，建议更换新的浮环。
② 中间壳。
观察与压气机叶轮背部以及与涡轮叶轮背部相邻的表面有否碰擦痕迹与积炭程度，若有碰擦现象及浮动轴承有较大磨损则轴承内孔座表面同样遭到了破坏，则需用相应的研磨棒研磨内孔或用金相砂皮轻轻擦拭内孔表面，除去黏附在内孔表面上的铜铅物质的痕迹，经测量合格后才能继续使用，并应分析引起上述不良情况的原因。
③ 涡轮转子轴。
在转子工作轴颈上用手指摸其表面，应感觉不出有明显的沟槽；观察涡轮端密封环槽处积炭和环槽侧壁的磨损情况；观察涡轮叶片进出口边缘有否弯曲和断裂；叶片出口边缘有无裂纹和叶片顶尖部位有否因碰擦引起的卷边毛刺；涡轮叶背有否碰擦伤现象等。
④ 压气机叶轮。
检查叶轮背部及叶片顶尖部分有无碰擦现象；叶片有否弯曲和断裂；叶片进出口边缘有无裂纹及被异物碰伤现象等。
⑤ 无叶涡壳及压气机壳。
检查各壳体上圆弧部分碰擦情况或有否被异物擦伤现象。注意观察各流道表面上油污沉积程度，并分析引起上述不良情况的原因。
⑥ 弹力密封环。
检查密封环工作两侧面磨损和积炭情况，测量环的厚度及自由状态时开口间隙应不小于2mm。若小于上述数值及环的厚度超过规定的磨损极限时应更换。
⑦ 推力片及推力轴承。
在工作面上不应有手指感觉得出来的明显沟槽，同时检查推力轴承上进油孔有否阻塞，并测量各件的轴向厚度应符合所规定尺寸范围。若推力片工作表面有明显磨损痕迹，但又未超过磨损极限值时，则可在重装时分别将两片推力片的另一未磨损的面作为工作面顺次装入。
⑧ 压气机端气封板及中间壳在涡轮端的弹力密封环座孔。
检查弹力密封环与座孔接触部位有无磨损现象。
4、装配
装配前所有零件应仔细清洗（包括装配用的各种工具），要用不起毛的软质布料擦拭各零件。并放置在清洁的场所，同时在装配前各零件均应通过检查合格，必要时涡轮转子压气机叶轮及其组合部件应复校动平衡，然后进行重装。装配过程及注意如下：
① 把中间壳的压气机端朝上，将弹簧卡环装进压气机端轴承座孔内侧环槽中，注意不要碰伤轴孔。然后放入抹上清洁机油的浮动轴承和推力环，再装入另一只弹簧长环。存装浮动轴承时，要注意把侧面有油槽的一端向上。在每个弹簧卡环装入后，均要检查卡环是否完全进入环槽内。
② 把中间壳的涡轮端朝上如同步骤①中所述次序将弹簧卡环、浮动轴承、推力环依依次装入涡轮端轴承孔中，在装浮动轴承时要注意把侧面有油槽的一端向上。
③ 用细铁丝制作的两个圆环套在手指上，将两个弹力密封环张开，套入涡轮转子轴密封环槽中，注意不能用力过猛，以免导致弹力密封环永久变形或造成断裂。
④ 涡轮转子辅上两只弹力密封环开口位置应错开180°，然后在密封环上抹上清洁机油。小心地将转子插到中间壳中去。套装时，注意不要使轴上台阶及螺纹碰伤浮动轴承内孔表面。
另外，为防止在套装时环从一边滑出或断裂，所以弹力密封环相对于转子轴的位置要居中，并依靠中间壳座孔上锥面作引导，如图3、图4所示，使之能顺利滑入密封座孔中。
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图3 增压器弹力密封环相对转子轴要居中图 |
图4 柴油机增压器弹力密封环的安装 |
⑤ 用手托住已装入中间壳的涡轮叶轮，将涡轮叶轮出口处六角形台肩夹在台虎钳上，并用手轻轻扶住中间壳不使产生意外的倾侧，注意要防止涡轮转子轴从中间壳中滑出。
⑥ 将推力片、隔圈套在轴上再放入抹上清洁机油的推力轴承，注意推力轴承平面上方的进油孔要向下对准中间壳上进油孔，然后放上止动垫片，拧紧4个螺栓后，将止动垫片翻边保险，锁住4个螺栓。然后再将另一块推力片套在轴上及装入挡油板．注意挡油板上的导油舌，必须伸入回油腔。
⑦ 将已装有弹力密封环的轴封7抹上清洁机油后装入压气机端气封板上相应的座孔中去，装入前将两个环的开口位置错开，使之相隔180°，另将“o”形橡胶密封圈套入压气机气封板外圆的环槽中，为了便于压入中间壳，橡胶密封圈外圆表面上适当抹上一些薄机油，再压入中间壳体中去。
⑧ 在对准转子及压气机叶轮上动平衡标记后套上压气机叶轮，将自锁螺母6拧上并拧紧至与辅端面上的动平衡记号对准为止（此时拧紧扭矩为39～44N·m（4～4.5kgf·m））。在拧紧时不允许压气机叶轮相对于轴有转动（若压气机叶轮不能顺利套入轴上时，可将压气机叶轮浸入沸水加热后再套入）。
⑨ 从台虎钳上取下已装好的组合件，按原来标记装入无叶涡壳中，注意在装配时不要歪斜以免碰伤涡轮叶片顶尖部分，然后再装上涡轮端压板及止动垫片18拧紧六角螺母（拧紧扭矩为39N·m（4kgf·m））后，将止动垫片翻边锁住螺母。
⑩ 将压气机壳对准标记装到中间壳中去。装配前先将“V”型夹箍23套入中闸壳。并注意装配时不要歪斜以免压气机壳圆弧部分碰伤压气机叶轮叶片顶尖部分，装上“V”型夹箍并拧紧螺栓（拧紧扭矩为14.7N·m（1.5kgf·m））。
⑪ 在中间壳进油孔中注入清洁机油后用于转动叶轮，应灵活旋转，并细心测听，检查有无碰擦声。
⑫ 总装完后，应对下列两项进行测量。
（1）涡轮压气机转子轴向移动量的测量
如图5所示，把有千分表的吸铁表座放在涡轮壳出口法兰盘面上，将千分表的测量棒末端顶在涡轮叶轮出口处的六角形台肩平面上，再用手推拉转子轴即测得最大轴向移动量，其值应小于0.25mm。若超过此值，则应进一步检查止推轴承及推力片等各组合件。
此方法可用于增压器已安装在柴油发电机上的情况下测定。
（2）压气机径向间隙
如图6所示，用手指从径向压转子轴上自锁螺母后用厚薄塞规测量压气机叶轮叶片与压气机壳之间最小间隙。此间隙应大于0.15mm，小于此值时应拆卸检查。检查时小心不要损坏叶轮上叶片，此方法可在已安装增压器的柴油发电机上进行。
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图5 柴油机增压器涡轮转子轴向移动量测量图 |
图6 柴油机增压器径向间隙测量 |
请注意：在更换增压器时，应注意不同机型的增压柴油发电机配用不同型号的增压器，以免影响柴油发电机的性能和增压器的安装。
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