Một loại xe điện nhất định được trang bị một động cơ điện kép để khởi động động cơ diesel. Hai động cơ điện được cấp nguồn bởi cùng một bộ pin và tín hiệu điều khiển của chúng được điều khiển bởi cùng một công tắc tơ. Khi khởi động động cơ diesel, cả hai động cơ điện đều hoạt động đồng thời để khởi động động cơ diesel. Trong một thí nghiệm nào đó, động cơ diesel phát ra tiếng ồn bất thường trong quá trình khởi động. Người kiểm tra ngay lập tức dừng động cơ và quan sát qua lỗ quan sát trên vỏ bánh đà. Người ta phát hiện ra rằng tất cả các răng trên vành bánh đà đã được phay và động cơ diesel đã chạy tổng cộng 586 giờ khi xảy ra lỗi.
1, Hiện tượng lỗi. (1) Tháo mô tơ điện bị lỗi thì thấy toàn bộ răng của bánh răng nhỏ đã bị phay như hình 1. Lắc bánh răng bằng tay thì thấy khe hở dọc trục và hướng kính của bánh răng rất lớn. Đánh giá sơ bộ cho thấy đã mất định vị bên trong động cơ khởi động. (2) Cấu hình răng của động cơ khởi động còn lại còn nguyên vẹn, không có dấu hiệu bị mòn và không tìm thấy mảnh vụn nào trên bánh răng. (3) Kiểm tra mạch kết nối của động cơ khởi động xem có bất kỳ lỗi lỏng hoặc rời ra nào không. (4) Kiểm tra bánh răng bánh đà và không tìm thấy vết rỉ sét. Tất cả các răng đã được phay, như trong Hình 2. (5) Kiểm tra các bu lông cố định giữa giá đỡ động cơ khởi động và vỏ bánh đà, không thấy bị lỏng lẻo.
Hình 1 Phay bánh răng của động cơ khởi động
Hình 2 Phay bánh răng bánh đà
2, Phân tích các nguyên nhân có thể gây ra sự cố
Các yếu tố sau có thể gây ra hiện tượng phay răng động cơ khởi động: vòng bánh răng không khớp; Khoảng hở giữa các mặt cuối của lưới vượt quá dung sai; Độ song song giữa bánh răng bánh đà và động cơ khởi động vượt quá dung sai cho phép; Động cơ kép khởi động không đồng bộ; Các vấn đề vận hành; Sự cố động cơ khởi động.
3, Vị trí lỗi
1. Khắc phục sự cố không khớp bánh răng. Các vòng bánh răng đều có thiết kế hoàn thiện và trạng thái xử lý của chúng không thay đổi. Sau khi xảy ra lỗi, độ cứng bề mặt, độ cứng lõi, độ sâu lớp cacbon hóa và làm nguội, cấu trúc lớp thấm, cấu trúc lõi và thành phần hóa học của bánh răng nhỏ và vòng bánh răng bị lỗi đã được kiểm tra và phát hiện đáp ứng các yêu cầu liên quan của thép cacbon hóa 20CrMnTi. Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 1.
Thành phần hóa học và độ cứng của vòng bánh răng cũng đáp ứng yêu cầu của thép mẫu 45. Có thể loại trừ yếu tố gây ra sự cố do bánh răng vành bánh răng không khớp.
2. Kiểm tra khe hở giữa các mặt cuối chia lưới. Giá trị khe hở yêu cầu đối với mặt cuối của động cơ khởi động là 4 ± 1mm. Do bánh răng động cơ khởi động và bánh răng bánh đà bị phay nên không thể kiểm tra lại khe hở bề mặt cuối. Biên bản kiểm tra lắp ráp cho thấy khe hở mặt cuối khoảng 4,2mm. Kiểm tra lại các bu lông kết nối của động cơ khởi động xem có bị lỏng hay không, đồng thời đảm bảo không có hư hỏng hoặc bụi bẩn trên các mặt đầu của bánh răng và bánh răng vòng, điều này về cơ bản có thể loại bỏ yếu tố khe hở không phù hợp giữa các mặt đầu chia lưới.
3. Kiểm tra xem vòng bánh răng có song song không. Giá trị cần thiết để chia lưới phản lực là 0.7-1.2mm, giá trị này được đảm bảo bằng cách kiểm soát khoảng cách tâm giữa bánh răng nhỏ và bánh răng bao. Các thông số của bánh răng bánh đà động cơ diesel và bánh răng nhỏ động cơ khởi động được trình bày ở Bảng 2.
Giá trị thiết kế của mômen trung tâm a 'là 410,05 ± 0,05mm và kích thước của khe hở chia lưới được tính toán thông qua quá trình tính toán sau. Quá trình tính khoảng cách tâm lý thuyết như sau:
Sau khi kiểm tra hồ sơ lắp ráp, người ta nhận thấy khe hở chia lưới là 0.86mm, đáp ứng yêu cầu và về cơ bản có thể loại bỏ yếu tố răng vòng bánh răng không song song.
4. Khắc phục sự cố khởi động không đồng bộ của động cơ kép. Động cơ khởi động kép của động cơ diesel dùng chung rơle chống sốc. Rơle này được lắp đặt trên bộ làm mát khí nạp, rất gần với động cơ khởi động, tránh hiện tượng sụt điện áp tín hiệu điều khiển do đi xa và đảm bảo rằng các công tắc điện từ của hai động cơ đưa vào cùng một tín hiệu điện (được cấp nguồn đồng thời, cùng một nguồn điện). điện áp). Công tắc điện từ nhận tín hiệu khởi động động cơ được bật nguồn, lõi sắt chuyển động bắt đầu chuyển động khiến cần số chuyển động và đẩy bánh răng một chiều về phía trước vào các răng. Khi các bánh răng nhỏ ăn khớp đúng vị trí, công tắc điện từ được kết nối với dòng điện chính và động cơ bắt đầu quay từ trạng thái nghỉ, tạo ra tốc độ và mô-men xoắn.
Nó có thể được suy ra từ dữ liệu thô của đường cong khởi động. Thời gian để nguồn điện chính tăng lên giá trị dòng điện tối đa sau khi bật là {{0}}.019 giây và 0.022 giây , tương ứng. Nghĩa là, thời gian để động cơ khởi động phát ra mômen xoắn từ lực ma sát tĩnh của động cơ đến lực ma sát động sau khi bật nguồn điện chính lần lượt là 0,019 giây và 0,022 giây. Khoảng thời gian chênh lệch giữa hai động cơ khởi động từ lúc có tín hiệu điện đầu vào đến lúc kết nối dòng điện chính là 0,003 giây, vẫn nằm trong khoảng thời gian thắng được lực ma sát tĩnh của động cơ. Vì vậy, khi dùng chung rơle thì hai động cơ gần như đồng bộ với nhau. Có thể loại trừ yếu tố gây ra sự cố do khởi động không đồng bộ của động cơ kép.
5. Khắc phục sự cố vận hành. Theo phản hồi tại chỗ, động cơ diesel đã hoàn toàn đứng yên trước khi xảy ra lỗi phay bánh răng và động cơ khởi động đã được kiểm tra trước khi khởi động. Xác nhận rằng các cáp kết nối không bị lỏng hoặc rời ra, các bu lông cố định không bị lỏng, bề mặt vòng bánh răng không bị ăn mòn hoặc bẩn, bề mặt của bánh răng nhỏ không bị ăn mòn hoặc bẩn và động cơ diesel có thể quay bình thường . Các yếu tố gây ra sự cố do vấn đề vận hành có thể được loại bỏ.
6. Xử lý sự cố động cơ khởi động. Đoản mạch cuộn dây công tắc động cơ khởi động, lực lò xo hồi vị không đủ tiêu chuẩn và lõi sắt chuyển động bị kẹt có thể khiến bánh răng nhỏ không trở về vị trí ban đầu. Để loại trừ yếu tố khiến công tắc động cơ khởi động bị hỏng, việc thử nghiệm không tải đã được tiến hành trên động cơ điện bị lỗi. Bánh răng nhỏ có thể di chuyển, điện áp hút ban đầu là 10,1V và điện áp giải phóng là 3,1V. Dữ liệu phát hiện công tắc được trình bày trong Bảng 3, do đó có thể loại trừ nguyên nhân lỗi là do lỗi điện ở động cơ khởi động, lỗi lò xo hoặc lõi sắt chuyển động bị kẹt.
Hình 3 Vị trí của miếng đệm trong động cơ khởi động
Sau đó, tháo mô tơ khởi động và tiến hành kiểm tra. Máy giặt một chiều được phát hiện bị hỏng. Vị trí của miếng đệm được thể hiện trong Hình 3. Gửi miếng đệm bị hỏng đi kiểm tra. Thành phần hóa học của miếng đệm đủ tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật về độ sâu của lớp cacbon hóa của miếng đệm là 0.20-0.40mm. Giá trị đo được là 0,45mm, cho thấy lớp cacbon hóa không đủ tiêu chuẩn. Đồng thời, việc kiểm tra lại được tiến hành trên trục spline, bánh răng nhỏ và ống lót chuyển động của các bộ phận bị lỗi liên quan, tất cả đều đạt tiêu chuẩn. Để xác định xem sự cố của máy giặt một chiều là lỗi liên quan hay lỗi cơ bản, phân tích sau đây được tiến hành.
Định vị xuyên tâm của miếng đệm: Đường kính trong của miếng đệm khớp với đường kính ngoài của trục spline, đường kính ngoài của miếng đệm khớp với đường kính trong của vỏ và đường kính ngoài của đầu kia của bánh răng nhỏ khớp với đường kính trong của nhà ở. Khi miếng đệm bị hỏng, độ đảo hướng tâm của vỏ ngoài sẽ ảnh hưởng đến đường kính ngoài của đầu kia của bánh răng nhỏ. Định vị theo trục của miếng đệm: Một đầu của miếng đệm được đặt tựa vào vai của trục then hoa, và đầu còn lại, cùng với miếng đệm cao su, được đặt tựa vào mặt cuối bên trong của vỏ. Khi miếng đệm bị hỏng, vỏ một chiều và trục spline trở nên lỏng lẻo theo hướng trục. Độ dịch chuyển của bánh răng nhỏ tăng thêm 3.6-3.7mm.
Chức năng của miếng đệm thiết bị một chiều: Miếng đệm được sử dụng để cố định vỏ thiết bị một chiều và trục spline. Khi miếng đệm bị vỡ, vỏ thiết bị một chiều và trục spline trở nên lỏng lẻo theo hướng trục, làm tăng độ dịch chuyển thêm 3.6-3.7mm. Đồng thời, vỏ thiết bị một chiều cũng mất khả năng định vị xuyên tâm. Do bánh răng nhỏ được định vị bằng vỏ một chiều và trục spline nên bánh răng nhỏ cũng mất khả năng định vị hướng trục và hướng tâm, dẫn đến hỏng răng động cơ khởi động.
Tính lực tác động của vòng đệm một chiều: Vận tốc tuyến tính của bánh răng tỉ lệ thuận với tốc độ bánh răng. Vận tốc tuyến tính{0}}tốc độ quay x chu vi và vận tốc tuyến tính của bánh răng thường đề cập đến vận tốc tuyến tính của vòng tròn phân chia. Công thức tính vận tốc tuyến tính là V=D × π × n. Trong công thức, D là đường kính của đường tròn chia cắt; N là tốc độ quay. Theo sơ đồ bề ngoài của động cơ khởi động, đường kính của vòng tròn chỉ số bánh răng là 52,5mm. Tốc độ khởi động là 7000r/min, có thể biết tốc độ đường truyền bánh răng V=D × π × n=52.5 ÷ 1000 × 3,14 × 7000 60 ≈ 19,23m/s. Theo công thức tính lực tác động Ft{15}}mv, có thể suy ra rằng lực tác động F do gioăng sinh ra tại thời điểm khởi động là F=mv/t. Đơn vị của lực là N, đơn vị của khối lượng là kg, đơn vị của vận tốc là m/s, đơn vị của thời gian là s. Khối lượng của bộ khởi động một chiều là m=1,6kg và vận tốc tuyến tính của bánh răng là v=19,23m/s. Theo dữ liệu thô của đường cong khởi động, thời gian tiếp xúc tức thời giữa bánh răng khởi động và bánh răng vòng động cơ là t=0.0008s, do đó lực va đập mà gioăng chịu tại thời điểm khởi động là F{{ 24}}mv/t=1.6 × 19,23 ÷ 0.0008=38460N. So sánh thử nghiệm phá hủy tĩnh thông qua các miếng đệm được tiết lộ. Độ sâu của lớp cacbon hóa của máy giặt một chiều không đủ tiêu chuẩn và độ giòn của nó tăng lên. Khi độ sâu của lớp cacbon hóa vượt quá 0,04mm, nó có thể chịu được lực tác động 37546N và khi độ sâu của lớp cacbon hóa vượt quá 0,08mm, nó có thể chịu được lực tác động 33883N.
Do đó, có thể xác định rằng việc chế hòa khí của máy giặt một chiều không đủ tiêu chuẩn là nguyên nhân sâu xa của sự cố này.
4, Xác nhận và giải quyết lỗi
Hình 4 Quỹ đạo mở rộng một chiều
Sau khi động cơ khởi động thành công, bánh răng nhỏ của động cơ khởi động bị mất định vị hướng trục và hướng tâm do gioăng bị đứt, dẫn đến kẹt cơ và không thể thiết lập lại hoàn toàn. Bánh răng nhỏ bị bánh răng bánh đà của động cơ kéo về phía sau trong thời gian dài ở tốc độ cao và ống bọc đồng trên bánh răng nhỏ bị mòn nhanh chóng. Chuyển động xuyên tâm của bánh răng nhỏ tăng lên, dẫn đến sự thay đổi khoảng cách tâm và chiều dài chia lưới của bánh răng, gây ra sự phay của bánh răng nhỏ và bánh răng vòng bánh đà, biến dạng của vỏ một chiều, nhiễu và ma sát giữa khoang bên trong của nắp cuối và nhà ở một chiều. Từ các dấu chia lưới có thể thấy rằng các dấu chia lưới đều đồng nhất và chiều dài của các dấu chia lưới dài hơn giá trị lý thuyết khoảng 3,7mm, phù hợp với giá trị lý thuyết là 3.6-3.7mm tăng độ dịch chuyển của bánh răng nhỏ do vỡ miếng đệm.
Sau khi thay thế miếng đệm đủ tiêu chuẩn, động cơ đã được khởi động lại và nhận thấy động cơ diesel đã khởi động bình thường, không xảy ra lỗi tương tự nữa. Để ngăn ngừa sự cố tương tự xảy ra, người vận hành nên tăng cường kiểm tra động cơ khởi động trước khi khởi động và sau khi dừng, đảm bảo rằng các bánh răng của động cơ khởi động ở trạng thái cài đặt lại. Nếu khởi động không thành công, nên tắt nguồn điện DC của động cơ khởi động, kiểm tra động cơ khởi động và loại bỏ nguyên nhân gây ra lỗi khởi động trước khi khởi động lại. Đối với động cơ khởi động kép, nếu một động cơ khởi động bị hỏng và không thể loại bỏ lỗi thì có thể thực hiện các biện pháp như ngắt kết nối đầu cực công tắc điều khiển của động cơ khởi động bị lỗi và khởi động khẩn cấp một động cơ khởi động đơn.