柴油机齿轮室的工作、安装及加工方法

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康明斯柴油发动机齿轮室、机油泵、凸轮轴和挺杆体的安装

摘要：齿轮室一般安装于柴油机前端，通常是柴油机齿轮系的安装及工作腔，为齿轮传动系统提供保护。齿轮室中包括曲轴正时齿轮、凸轮轴正时齿轮、油泵正时齿轮等以及各类惰齿轮，齿轮室在柴油机中起着重要的作用。它不仅能够保护齿轮系统，防止灰尘和杂质的进入，延长了齿轮的使用寿命，还能够防止润滑剂泄漏，提供安全保护，降低噪音和振动，便于维护和检修。因此，在设计和使用柴油机时，应该重视齿轮室的选择和安装，确保其功能的发挥，提高柴油机的效率和可靠性。

一、齿轮室的作用

      齿轮室是柴油机中常见的一个部件，它在机械系统中起着重要的作用。它的作用主要体现在以下几个方面：

1、保护齿轮系统

      齿轮是机械传动中常见的一种元件，它通过齿轮的啮合来传递动力。齿轮系统通常由多个齿轮组成，这些齿轮在运动过程中会产生摩擦和磨损。齿轮室的存在可以有效地保护齿轮系统，防止外界灰尘、杂质等进入齿轮系统，减少齿轮的磨损和故障，延长齿轮的使用寿命。

2、防止润滑剂泄漏

      在齿轮传动系统中，润滑剂是必不可少的，它能够在齿轮啮合过程中起到润滑和冷却的作用，减少摩擦和磨损。齿轮室可以防止润滑剂泄漏，保持润滑剂在齿轮系统内部的循环，确保齿轮的正常运转。

3、提供安全保护

      齿轮传动系统中的齿轮通常会以高速旋转，如果没有齿轮室的保护，齿轮在运动过程中可能会飞溅出来，造成伤害。齿轮室的存在可以有效地防止人员误碰和事故发生，提供安全保护。

4、降低噪音和振动

      齿轮传动系统在运动过程中会产生噪音和振动，这对于工作环境和设备的稳定性都有一定的影响。齿轮室可以起到隔音和减振的作用，降低齿轮传动系统的噪音和振动，提高工作环境的舒适性和设备的稳定性。

5、便于维护和检修

      齿轮室通常是可拆卸的，这样可以方便对齿轮传动系统进行维护和检修。当齿轮需要更换或维修时，只需要拆卸齿轮室即可，不需要对整个设备进行拆解，节省了维修时间和成本。

二、齿轮室的安装步骤

      柴油机齿轮室装配示意图如图1所示。

（1）检查柴油机齿轮室安装表面的清洁度或运输过程中造成的缺陷或其他缺陷。

（2）拆卸缸体油道内的保护塞，用干净的毛巾仔细擦拭油道，检查并确保没有碎屑残留在油道内。

（3）安装两根导向双头螺柱和新的齿轮室密封垫。先把定位销压入缸体前端面定位销孔内，在缸体的3、4、5孔内，装上工艺定位销，把齿轮室密封垫套在工艺定位销上，然后装上齿轮室，用手拧其它四个螺栓，再把第1、2螺栓拧紧到（27±3）N•m。

（4）去掉三个工艺定位销，用手拧上三个螺栓，拧紧3、4螺栓到（27±3）N•m。并保证密封垫仍然对准，再把其余螺栓拧紧到（27±3）N•m。齿轮室的 1 号安装位置铸有“专用螺栓”字样（参见插图）。此螺钉必须是短头螺钉，避免螺钉与惰轮接触。

（5）检查齿轮室的油底壳安装面与缸体油底壳安装面的不平度，应在±0.13mm范围内，密封垫如高出油底壳安装面，应用刀修整到不高出油底壳安装面0.25mm以下。修整时应从里往外，避免屑末掉进发动机内。

（6）安装齿轮室。该部件的重量达到或超过 23 kg [50 lb]。为减小造成人身伤害的可能性，请使用提升设备或在他人的帮助下提升此部件。

（7）安装 18 根安装螺钉。前齿轮室采用四种不同长度的螺钉，应辨别各螺钉及其安装位置。

（8）拆卸导向双头螺钉，并且安装两根螺钉。按图示顺序拧紧螺钉。

      柴油机的正时齿轮都有标记的，大致有这几种标记形式，有字母ABCD，还有数字1234，或者是圆点等等，无论哪一种标记，在对正时的时候需要看看，拿数字记号举个例子说明，便于理解，相啮合的齿轮上都有同一个数字，这就是这两个齿轮的记号，有一个齿轮上有两个相邻的齿尖上刻有‘1’，另一个齿轮齿尖上刻有一个“1”，接下来就是对记号的关键之处，把一个1的齿尖插在两个1的齿中间，这样就好了，其他齿轮也按照这样的方法对好。

图1  柴油机齿轮室装配示意图

图2  柴油机缸体油道清洁

图3  柴油机齿轮室密封垫安装

图4  柴油机齿轮室的安装专用螺栓

图5  柴油机齿轮室安装

图6  柴油机齿轮室螺钉安装顺序

 三、齿轮室加工方法

      齿轮室材料为HT250（170HBS到241HBS），其主要要求为弯曲应力小于30MPa;摩擦面间的压力大于0.5MPa;要求一定的密封性；较弱的腐蚀性介质。其主要加工部位是零件的主要表面，以及中间的一些用于装配的孔，在零件的四周及其上下表面进行钻孔和攻螺纹。由于正时齿轮室为薄壁壳体类的零件，其最小处的厚度仅为5毫米，所以在进行加紧时必须考虑其夹紧力对零件加工的影响。同时，由于该零件不具有回转的表面，所以不适合于车削加工。综上所述，正时齿轮室的主要加工的主要方式为钻削、铣削、和镗削加工。

1、零件主要加工部位

      根据零件图，我们可以对零件结构进行分析，一般情况下最主要的加工部位多为尺寸公差小，形状误差小，位置精度高。故而据此原则并结合正时齿轮室的实际功用对主要加工部位进行确定。零件的主要加工之处如下：

（1）正时齿轮室的反面加工，最终要求保证平面度0.06，表面粗糙度Ra3.2。

（2）正时齿轮室的正面（A）加工，最终要求保证尺寸60.3±0.05，平面度0.06,表面粗糙度Ra3.2，平行度0.08。

（3）正时齿轮室反面孔φ25H7、φ72H7、φ115H8、φ11、φ9、等孔进行加工。

（4）正时齿轮室四周孔加工，以及攻丝加工。

（5）正时齿轮室正面φ142H8、φ155、φ75等孔加工。

      其中重要的加工孔有反面的φ90（精度要求为7级）、φ14（精度要求为7级）φ9（位置度要求值为0.4），正面（A）上的工艺孔、φ10（精度要求为8级且有位置度要求）、φ142（精度要求为8级）、φ115（其位置度要求的值为0.05）。由以上分析可知，我们可以以正时齿轮室的正面为粗基准，加工反面，然后以反面为基准，加工正面。然后分别以正、反面为精基准进行其他孔面加工。

图7  柴油机齿轮室前侧结构示意图

图8  柴油机齿轮室后侧结构示意图

2、基准选择原则

      所谓基准就是零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其他的点、线、面。在这里我们重点需要注意的为定位基准，以保证工件在机床夹具上占有正确位置。通常，定位基准的选择将对零件的加工精度产生巨大的影响，若定位基准与设计基准不重合，将产生定位误差。未经过加工的基准称之为粗基准，加工过的则称之为精基准。在进行工件的加工时候，前面的几道工序都优先考虑对基准面进行加工以提高零件的定位精度。粗基准的选择原则：

（1）尽可能选择精度要求高的主要表面为作为粗基准。

（2）选用非加工表面的表面做粗基准，以保证加工面与不加工面之间的位置精度。

（3）尽可能选用光整、无飞边、浇口、冒口或其他缺陷的表面作为粗基准。精基准的选择原则：精基准的选择主要是为了减少误差，提高定位精度。

① 选设计基准或工序基准为定位基准，即遵循“基准重合”。

② 尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，即遵循“基准统一”。

③ 对于一些精度要求很高的表面，则可以使用其自身为基准，即遵循“自为基准”。

④ 对于几个表面之间有好高的位置精度的表面，可以互为基准加工，即遵循“互为基准”。

图9  柴油机齿轮室零件组成

级别 零件号 图上 标号 零件名称 Part Name 数量 Req 中文 英文 02 3034776 齿轮室盖及盘车机构 COVER，GEAR 1 03 3009620 9 发动机盘车弹簣 SPRING.ENGINE BAR 1 03 3013786 10 PLUG，PI PE 2 03 3015525 11 挡圏 RING，RETAINING 1 03 3018914 盘车轴套 GUIDE，BARR I NG SHAFT 1 3018909 12 村套 BUSHING 1 3018910 13 止推轴承 BEARING，THRUST 1 3018911 14 PIN，ROLL 1 3019154 15 GUIDE，BARRING SHAFT 1 03 3019152 16 发动机盘车齿轮 GEAR，ENG I NG BARRING 1 03 3019153 17 盘车轴 SHAFT，BARR I NG 1 03 3025460 18 管富 PLUG，PIPE 6 03 3034777 齿轮空盖 COVER，GEAR 1 04 132770 21 村套 BUSHING 2 04 205133 22 BUSHING 1 04 3021194 25 齿轮室盖 COVER，GEAR 1 04 3016787 23 油封 SEAL，OIL 1 04 3016791 24 油封 SEAL.OIL 1 04 3628895 26 油封 SEAL，OIL 1 03 3201125 27 O型密封圈 SEAL ORING 1 02 3044522 正时齿轮室板 PLATE.GEAR COVER 1 03 206217 28 双头螺栓 STUD 1 03 206218 29 双头螺栓 STUD 1 03 3019961 30 堵塞螺母 NUT，PLUG 2 03 3044521 31 正时齿轮室板 PLATE，GEAR COVER 1 02 3016717 正时齿轮室板安装 MTG.GEAR COVER 1 03 70645 4 主定位销 DOfEL PIN 1 03 102957 5 定位销 DOWEL，DIAMOND 1 03 3014766 6 帯垫螺栓 SCREW，CAPTIVE WASHER CAP 12 03 3410141 7 衬垫 GASKET，COVER PIAT 1 02 AR10702 发动机前支架安装 SUPPURT.FRONT EN 1 03 206343 3 发动机前支架 SUPPORT.FRONT ENGING 1 03 S173A 1 六角螺栓 SCREW，HEXAGON HEAD 6 03 S603 2 弹簧垫圈 WASHER，LOCK 6 02 3200642 33 夹板 PLAT IE CLAMPING 1

总结：

      在进行齿轮室的零件加工中，主要是得保证几个大孔之间的相对位置、距离以及保证这几个孔尺寸在公差范围之内。故而要确保加工准确性，在齿轮室加工中尽可能地减少装夹次数，同时在加工这几个大孔时尽量保证使用同一基准面。所以选择了立式加工中心对齿轮室孔进行加工。在保证加工质量的同时，零件生产效率得以提高，劳动强度降低，从而降低了零件的加工成本。在定位方式的选择上，在大多工序上采用“一面两销”的定位方式，保证了加工精度，提高了加工效率。夹具选择则多以专用夹具为主，故而在这种大批量生产的情况下可以拥有更高的生产率。

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