使用与维修★
Cummins KTA50发动机冷却风扇故障的分析
唐开林孟庆林2
1.中铁十ー局六公司2.本钢集团矿业公司)
摘要】 Cummins KTA50发动机,较多地配备于154t即170t的电动轮汽车上,已成为该吨
级的矿用电动轮汽车的主要动力源。在国内外,被很多黑色治金、有色矿山、煤炭矿山所采用。
在国内,随着进口设备件国产化进程加快,有部分质量较差的冷却风扇被装机使用,呈现发动机
主要附件一冷却风扇良莠不齐的状态,带来了严重的后果,且经济损失巨大,本文仅就此作初
步的分析。
关键词:KTA50发动机冷却风扇故障分析技术措施
故障案例
50kW左右,风扇运转的平稳性、动平衡性要求相
(1)某矿山154t甲号卡车,4月20日发生故当严格,如风扇本身存在动平衡的问题、强度不够
障,风扇叶片根部加强筋⑧颗铆钉断裂,风扇固定螺的问题,髙速高负荷运转工况下,风扇高的振颤
栓外缘中心骨架断裂约150mm,80%为旧裂纹,导及离心力相当之大,足以造成相关机件故障的产
致骨架根部构件与根部加强筋整体甩出,打坏散热生。具体的说:如风扇轮轴承的早期损坏,风扇轴
器,设备因此故障而停机
端部锁帽脱出,风扇轮固定螺栓的松动与断裂,风
(2)同一矿山的154t乙号卡车,5月1日更换扇叶片在应力集中区的断裂,甩出打坏散热器等一
发动机后,(更换新风扇轮固定螺栓)5月3日下午系列问题,造成严重的经济损失及较大的检修工
发生故障,风扇叶片甩掉一叶,幸好没有打坏水箱。作量。
经査记录,乙号卡车于3月1日在采场干线坡路顶
端转弯处,风扇损坏,由于地处交通主干道,加班抢3具体分析
修,更换新风扇装机,当晚生产,那么,可以说该风
仅就某矿154卡车甲、乙炳车故障分析看,
扇只运行2个月即损坏发生故障。
风扇在高速高负荷运转工况下,由于高频巨大的
经对损坏风扇检査,一叶风扇整体从根部断裂振动力、贯性力作用,风扇叶本身会产生振动微
甩出,风扇固定螺栓处像(与甲号车风扇大致相同)量变形,由于风扇叶子本身为铝合金材质,可以
裂纹。目测可见没有完全断裂的裂纹存在,断裂部承受微量变形,这是由铝质材质本身的特性所决
位呈“L”型断裂形状。
定的。而故障部位出现在根部固定螺栓外缘处,
首先是出现裂纹,随着使用时间的延长,达到相
2故障分析
当程度后断裂甩出,就其原因,初步分析有以下
我们都知道, Cummins KTA50发动机,额定功两点
率为1600kW。在全负荷工况下,为满足发动机的
(1)断裂处在固定螺栓外缘处(如附图),是风
正常运转,从设计上讲,必须有足够尺寸的风扇运扇骨架的中心部位,在无外力的作用下,本不应损
转,对发动机的冷却介质(防冻液)进行强制风冷。坏。实际情况是,在高速运转工况下,叶片振动大,
以便达到水温在85℃~94℃之间的理想发动机工叶片本身铝质材质,不易断裂,而产生断裂处是铁
作温度,保证发动机正常工作。据 Cummins有关资质骨架根部,一是适应变形能力差,二是有风扇螺
料介绍,KTA50发动机全负荷工况下将消耗功率栓固定不允许变形导致应力集中,在固定螺栓外缘
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用汽车
2013年第3期
使用与维修★
呈不规则断裂。由此可见,风扇叶子整体的强度是合格证,有资质、质量上乘的厂家产品
不够的,不能承受高负荷,高速运转工况下的载荷
(2)采用进口风扇轴,及轴承。实践证实,国产
因而产生故障。
轴,如要保证其装配尺寸,其承载能力是不够的,极
易产生断裂,造成损失极为严重。而 Cummins的风
扇轴,它的选材、加工及质量是与发动机主体寿命
匹配的,不会出现早期断裂问题。
(3)严格执行 cummins风扇轴承装配技术
标准,配合间隙,轴向窜动量、径向摆差量,必须
符合技术规范并按规定扭力,锁紧端部固定
螺母
(4)采用质量上乘的润滑油进行装配,可借鉴
使用 cummins公司推荐的“壳牌”5号航空高温润
滑脂为好。
(5)采用进口螺栓,固定风扇轮座及风扇固定
螺栓,此处螺栓负载大。装配过程中必须按相应
附图
的扭紧力矩紧固。如风扇动平衡性不好,质量差,
(2)分析认为,国产风扇叶子强度不够,造成故会直接造成风扇轮螺栓松动、断裂,只靠点检解决
障的原因是第二位的。最根本的原因是,风扇叶子不了根本间题,必须从风扇质量、整体上根本
本身的动平衡性不好,是否经过动平衡台架试验,解決。
值得探讨。如风扇叶子本身动平衡性不好,或则没
(6)加强设备点检,及时消除隐患,例如:散热
有经过台架试验。高速高负荷工况下,其本身存在器下座螺栓松动,窜位,散热器大小拉杆松动,散
的失衡惯性呈百倍的加大,必然导致在应力集中,热器内护板固定螺栓松动,上下左右窜位,以及风
在承载力较弱的部位断裂。为此,风扇叶子本身的扇内护圈固定情况,尽力避免风扇运转过程中,由
质量和动平衡性至关重要,否则将带来一系列的故于上述部位存在间题,产生刮磨现象,减少机械
障与损失。
损坏。
简言之,风扇的动平衡性不好,可直接影响破
(7)按标准调整风扇皮带张力,过紧,风扇轴承
坏风扇本身的强度,造成叶片本身的损坏。
负载大,易产生早期损坏、过松,皮带打滑,降低皮
带寿命,并影响散热功效
4技术措施
以上所述,看似仅为冷却风扇问题,实为不可
由于实际工况中,风扇叶子、风扇轮属高速运小视,因为此故障产生,将产生一系列严重问题
转机件,负载受力大。为此,选用质量上乘的风扇影响发动机的正常工作,造成检修工作量大,造成
叶子至关重要,核心问题一是动平衡性;二是承载昂贵的机件损坏、损耗,停机时间较长,严重影响
强度。具体可采取如下措施。
生产。为此,笔者愿与业内人士共同探讨、研究
(1)选用质量上乘的风扇,最好采用进口原机
解决这一制约 Cummins KTA50发动机正常运转
厂家风扇。例如: Cummins公司产品,他们的产品的关键问题,为提高设备的出动率,发挥设备应有
均经过严格的
动平衡检测。外观目测检查,进口风的效率,保障设备正常运转,生产的安全顺行,而
扇质量较轻,均打有 made in USA字样。且单体共同努カ。
为一个包装箱。采用国产风扇,必须具有动平衡测试
(收稿日期:2012-09-13
2013年第3期
广用气车
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