赵志勇 ZHAO Zhi-yong 吴祺 WU Qi 蒋立坤 JIANG Li-kun 胡守琦 HU Shou-qi 叶榄 YE Lan

摘要：作为柴油机的重要组件，水泵的质量直接关系到柴油机的整体运行情况，文章就柴油机水泵常见故障，例如漏水问题、水泵异响等问题进行分析，并给出具体的维修意见。针对水泵常見故障部位进行分析，通过问题原因的查找及对症改进，以期降低水泵的故障率。

Abstract： As an important component of diesel engine， the quality of water pump is directly related to the overall operation of diesel engine. This paper analyzes the common problems such as water leakage and abnormal noise of diesel engine water pump， and gives specific maintenance opinions.Analysis the common fault parts of the pump and improve the problem to reduce the fault rate of the pump.

关键词： 柴油机水泵;常见故障;处理

Key words： diesel engine water pump;common fault;processing

中图分类号：U464.138+.1               文献标识码：A               文章编号：1674-957X（2021）22-0167-03

0  引言

柴油机能正常、可靠、经济地工作，需要对柴油机运行中的受热零件进行降温冷却，如何冷却不足，就会使得零件受热过度，进而降低材料机械性能，出现严重的热应力与变形。这对零件的间的正常间隙受到破坏，出现零件的过度磨损甚至咬死，最终导致机件损坏，由此可见处理好柴油机的水泵问题，对于柴油机的整体性能发挥具有重要价值。

1  柴油机水泵的结构与工作原理

水泵是柴油机冷却系统中的重要元件，在构成上具体包括水泵轴、水泵壳、水封总成、叶轮、水泵盖等。其中水泵壳体呈蜗壳状，水泵叶轮在水泵壳中，轴承处有4根双头螺栓与水泵壳体相连，且中间垫有衬垫[1]。两只滚动轴承是水泵体的主要支撑，其前端结合水泵叶轮，后端通过锥面上的半圆键与皮带轮相连。轴承座处的旋盖式油杯，负责润滑。水封部件处于水泵叶轮的尾端，并用钢丝挡圈在外侧进行围挡，而内侧则由水封弹簧进行压住，当水泵叶轮转动时，水封部件与其同步转动。当水封部件出现问题时，内部的冷却水会大量漏出，一旦流入轴承座，就会造成轴承的损坏，而泄油孔的作用就在于，一旦发生水封泄露，能够将其中的冷却水有效疏导出去，因此，当发现泄油孔出水时，要及时地更换水封[2]。

在柴油机的运作过程中，由曲轴转动，带动三角皮带运动，进行引起叶轮运动。在叶轮的带动下，泵壳内的冷却水开启旋转运动，产生离心力，并在离心力的作用下，冷却水被甩向叶轮边缘[3]。然后再压力的作用下，冷却水从水管处排出。由于叶轮在旋转时，产生离心力，其中心会产生一定的负压，经散热器冷却后的冷却水被真空吸力吸进水泵壳体内。这就形成了一个有机的循环，柴油机中的受热部件被有效冷却，柴油机实现了健康运行。

2  柴油机水泵常见故障及处理

2.1 漏水故障

2.1.1 故障现象

柴油机水泵出现漏水，漏水部位多是溢水孔和叶轮室壳体接合处。

2.1.2 故障分析

当发现水泵漏水时，要看漏水的部位，分析漏水点，通过分解水泵进行检修。一般来说，柴油机水泵出现漏水时，大多是由于水封问题导致的，要分解水泵，检修水封。小将水泵盖拆下，把上端部紧固的螺栓松下，取出叶轮和水封总成。然后，对故障现象的初步分析，一般来说，导致漏水的原因可能有以下几点[4]。

第一，水泵的装配质量。要考虑水泵的机械密封装置是否合适，在水泵的机械密封装置中，压实机械密封在力矩上要合适，动环的弹簧松度要适中。当弹簧松度过紧时，会导致摩擦剧烈，使得弹簧瞬间烧毁，而过度压缩，则会使弹簧失去调节能力，导致密封失效。同时，要考虑垫片及定距套尺寸是否合适，如果垫片及定距套尺寸小，也会导致机械密封不紧实，进而出现漏水。在叶轮的螺母上，也要考虑螺母的紧压力距，当螺母锁紧过度时，会导致轴间垫过早失效，进而发生漏水现象。

第二，水泵零件的加工质量。要考虑动环和静环的密封面磨损情况。一般来说，水泵漏水时，动环的机械密封失效也是常见的现象。在水泵轴的尺寸上，如果水泵轴尺寸超差，则会导致水泵漏水[5]。第三，如果水泵水封在端面出现了异物，也会导致石墨环损伤，进而导致泄漏。这种现象主要是由于一些发动机厂家选择的发动机防冻液冷却质量不佳，在介质中晶体超标，而使得摩擦面受到损坏。或者，由于冷却系统内部清洁度较差，一些铸造型砂、锈蚀氧化物等进入到了冷却液内部，进而破坏了摩擦面。

2.1.3 故障维修

当找出相应的问题时，就可以进行针对性的解决。对于一些填料或部件磨损而导致的漏水，进行部件更换、密封件更换等即可。如果在颈静环、动环处出现了表面磨损而导致的漏水，可以采用研磨砂在铸铁平板上进行研磨，使其进一步密合[6]。当部件更换后，需要注意在水泵壳处的泄水孔部位不能堵死，要使水封渗漏的水滴能够有效排出，进而避免水封泄漏产生的水滴在水泵腔内长期浸泡轴承，进而破坏轴承的润滑，使其造成更大的危害。

2.2 水泵异响

2.2.1 故障现象

水泵异响，就是在运行过程中，声音过大且带有明显的故障音色特质，例如，出现震动音、沙沙音等。

2.2.2 故障分析

一般来说，出现水泵异响要优先考虑水泵轴轴承处是否出现磨损或缺油。同时，水泵轴挡圈位置，叶轮与水泵盖之间的碰撞，以及皮带轮与风扇叶轮之间的晃动都会导致异响情况的出现。

2.2.3 故障维修

在进行故障维修时，如果是轴承处由于磨损损坏或缺油而导致的异响，可以对其进行润滑处理。如果是水泵轴挡圈处未安装好，而造成的轴承窜动，将水泵轴放置在正确位置即可。在进行诊断时，可以借助听诊器，用听诊器抵住水泵壳进行诊听，在诊听的同时，要不断变化发动机的转速[7]。如果是水泵轴轴承处磨损或缺油问题，就可听到沙沙的异响。而如果是轴承由于在泵壳成孔处松旷，则能感到轻微的撞击震动性。当用手推动风扇叶片，检视泵轴时，如果发现有过大的轴向或径向间距，就表明轴承处磨损松旷，则此时应该进行新件更换，完成故障维修。

3  水泵常见故障部位及其分析

3.1 水泵轴处发生的故障

水泵轴处常发生的故障大多是偏摆所带来的危害，这会导致运算的不平稳，产生这一现象的原因是由于水泵轴弯曲变形过度，或长时间使用而造成的磨损。在检修时，需要进行冷压校正，采用镀铬进行修复。如果是水泵轴和轴套处出现磨损，那么可以在维修中采用电镀或振动堆焊的方式，将轴承恢复到标准尺寸，同时要进行新的标准轴套的更换，也可以根据新轴套的尺寸进行绞削内孔，使磨损的轴与芯套达成标准的配合间隙。需要注意的是，在铰孔时，要将前后轴套进行一次铰完，这样做的目的在于保证两个轴套之间具有同轴度[8]。一般来说，在轴端螺纹处出现滑扣或损伤时，大多是由于拆装频繁，或者是在螺母紧固过程中，没有按照规定进行扭矩或者是装错了不同规格的螺母或螺栓。如果划扣或损伤发生在两扣以内，那么可以利用攻丝进行清理，而如果多于两扣，则可以在手动堆焊后，通过车销使其到达标准尺寸。一旦水泵轴出现裂纹，就应该将其进行报废处理。

由于水泵轴是用两个滚动轴承进行支撑的，当水泵轴与滚动轴承之间出现配合松动时，可以利用电镀轴承内圈的方式来恢复轴承中滚动轴承之间的配合。当泵体的底座与轴套或滚动轴承出现配合松动时，则需要根据不同机型的具体磨损部位，根据其电镀轴承的外圈恢复标准进行恢复，或者在水泵壳体的座孔处，进行搪削、绞削，使其清除磨损痕迹。在铰削完成后，要根据铰削的孔径来配置具体的衬套恢复标准。如果泵体座孔处磨损严重，可以根据具体的情况进行镶套修复。当壳体发生裂纹时，要在裂纹处延伸5毫米的地方，钻一个直径为2.5毫米的止裂孔，沿着裂纹开口的V波口处，用焊铁铸条的方式进行冷焊或手工电弧冷焊，进行裂纹的修补[9]。当泵体的螺孔或螺纹处出现损坏时，可以利用扩孔攻丝的方式，采用加大一级螺栓，或者使用铸铁焊条进行填补，在填补完成后再重新钻孔攻丝。

3.2 水泵壳处发生的故障

当水泵壳处发生故障时，常见的包括漏水轴承损坏，轴下或径向窜动等。这些现象产生的原因，大多是水泵壳在应用过程中出现裂损变形，或者是轴承底座磨损而导致的。如果是轻度的裂损或变形，用焊修的方式就能进行修复，而如果磨损程度过重，则需要重新更换新件。当泵壳卡环槽处出现小面积破损时，可以采用焊接处理，也可以采用环氧树脂胶进行粘接。需要注意的是水泵壳体在结合平翘曲变形上，如果超过0.05毫米就应该进行修片，并根据车削的厚度在装配时应用加厚型水泵盖衬垫，并且要保证总体的修磨量不能超过0.5毫米。

3.3 水封总成处发生的故障

水封作为水泵装配中保证水泵装备不漏水的关键要素，水封结构上由传动件，辅助密封组件，端面摩擦组件，弹力元件和固定件八大主要零件组成。在运行过程中，两端面之间有一层极薄的液膜，并产生一定的边界摩擦。正常的液膜能夠有效提升密封性能，并延长水封的使用寿命。一般水封漏水时，主要是由于端面进入了异物，或者是摩擦面有异物附着而导致的泄漏。这两种故障的产生原因，一是由于水封自身的质量，冷冻液上质量参差不齐，一些冷冻介质中结晶超标而导致了水封端面进异物，破坏了摩擦面。二是由于冷却系统内部管道的清洁度较差，一些污染物进入到了冷冻液中，使得摩擦面受到损坏。三者由于气蚀现象产生了大量的气泡，当气泡凝结破裂时，液体就会快速地填充进空穴中。由此产生了剧烈的水击作用，使得水封的外部受到冲击，进而在表面形成损伤。一般来说，这种气蚀现象，会伴随有噪音和震动，也会导致液膜的破坏，使得水封出现干摩擦，进而损坏了水封端面。

当水封失效的原因是由于冷冻液质量，或摩擦面受损而导致的时，可以进行新的抗磨减摩材料的更换。通过提高水封基体的耐磨性，来降低和解决水封出现磨损、漏水故障的可能性。一般来说，在选择中可以考虑双碳化硅水封。与传统的石墨水封相比，双碳化硅水封在动、静环的硬度上都更高，也具有更好的抗异物性能，能够发挥良好的持久性，但是在抗干磨性能比较差。

在实际的使用过程中，密封圈和密封座面之间出现磨损，或由于橡胶水封碗破损，水封弹簧失效等因素也是导致水封失效地重要原因。当水封处出现漏损时，可以通过逐渐拧紧水封螺母来进行调整，如果发现此类调整无效，那么说明水封处，需要进行填料的更换，当更换填料时，要用石棉绳顺着水泵轴承旋转的方向进行缠绕，需要注意的是层次不能混乱，要进行填实处理，在石棉层的外层最好涂上少许黄油，以保持其润滑度。如果是密封圈和水封网出现破损，就应该进行水封总成的更换，对于已经破损的密封圈端面，可以进行手动研磨，来保持其紧合程度。对于密封座面的磨损，要进行磨平处理，同时在水封弹簧处，要保持弹簧具有足够的弹力，当弹簧已不满足弹力实验的要求时，要进行新件的更换。

3.4 叶轮处发生的故障

水泵叶轮处常见的故障是叶轮与泵壳间隙过大，或者由于漏水，气蚀等导致水泵中流量受到影响，这会导致发动机水温过高，影响柴油机地正常工作。在水泵地运行中，有时也会出现叶轮脱落的现象，其直接原因在于故障叶轮与轴过盈配合产生的摩擦力距较小，与其工作时受到的阻力值不相匹配。而这种摩擦力最小的主要原因，是叶轮材料组织成分不合格，这会导致叶轮的力学性能下降。当叶轮内部孔洞缺陷过多时，在工作过程中叶轮的孔洞附近容易产生应力，相应的，在工作中容易产生疲劳裂纹，造成材料脱落。脱落的这部分材料又会存储在叶轮与泵体之间的间隙中，当叶轮处于高速运转状态时，会进一步造成叶轮与泵体之间的摩擦磨损，在作用摩擦力的作用之下，使得叶轮难以正常工作运行。同时叶轮在磨损过程中也会产生一定的磨屑，这种磨屑又会加剧叶轮与泵体间的摩擦，导致叶轮出现松动，随着摩擦、磨损现象不断加剧，最终会导致叶轮完全脱落。针对这些情况，如果磨损程度较轻，可以采用环氧树脂进行粘贴焊修，而如果磨损问题严重时，就要更换新件。

叶轮密封圈也是重要的水泵部件，密封圈的稳固程度，直接关系到叶轮在运作中是否会出现前后窜动或者漏水等问题。如果出现了叶轮的前后窜动，或者渗水，可以对叶轮的密封圈进行检查，使其重新紧固。当出现端盖与叶轮之间的磨损问题时，可以先进行焊补工作，当其加工到标准尺寸后，要对叶轮进行平衡检查，必要时可以在叶轮的轮毂上进行部分金属的焊接，从而满足其平衡要求。

3.5 其他部位发生的故障

当阻水圈时出现老化或损坏时，需要对其进行更换。如果水泵出现漏水現象，需要考虑垫圈、螺栓、纸垫、水泵盖等的损坏问题。将水泵进行拆解，观察上述部件是否出现松动或变形、滑丝等现象。如果发现类似问题，则需要进行更换新件，或者对其进行巩固。更换完毕后，将其进行重新组装，然后检查是否正常运行。当卡圈出现问题时，水泵运转时容易发卡，或者伴随有轻微的碰撞噪音。一般而言，卡圈的故障原因主要是断损或者是未装配到位，这时可以对其进行检修或换件。此外，滑油嘴及轴承也是需要进行关注的环节，当出现打不进润滑脂，或轴承出现润滑不良问题时，需要考虑滑油嘴是否出现堵塞问题。如果出现堵塞，就会导致润滑失效，同时，要观察轴承处是否进水，如果轴承进水，容易导致其内部锈蚀，进而产生轴承发响，水封失效的问题，对于这种情况，可以更换滑油嘴，更换轴承来进行解决。

在检查时，要观察柱塞套是否变形，一般来说，柱塞套变形是由于柱塞套的限位螺丝拧得过紧，或者是下方的小紫铜垫圈过薄。这些都会导致柱塞套在使用中出现变形问题，在检验时可以纵向的甩动喷油泵的壳体，当柱塞套不会滑出油泵壳体外，并且能够发出“哒哒”的上下窜动响声，就说明柱塞套装配到位。在出油阀紧座的检查上，在拧紧力矩上要符合具体的使用说明，一旦拧的过紧，会导致柱塞套变形，阻碍柱塞的运动，进而使得调节齿杆出现阻滞故障，而如果过松，则又会导致漏油问题。

4  水泵装配的技术要求

当检修完成后，需要对水泵进行装配。在检查时。要强调水泵轴与叶轮孔，水泵轴与轴承，轴承与泵壳座孔之间过盈配合。由于水泵轴在工作时需要不停转动，因此轴承泵轴和隔套之间是间隙配合的。各个机件之间的过盈或间隙配合关系，都是伴随着水泵的装复始终的。在装复中，其主要规律如下。第一，要检查水泵叶轮与水泵轴之间是否固定可靠，当用手旋转叶轮时，叶轮要保持灵活转动，无卡滞现象。第二，在水封装备上要密封可靠。第三，要使叶轮端面与水泵壳体之间有一定的间隙。第四，水泵轴安装完成后，要保持比较小的轴向间隙。第五，在对水泵内部组件进行符合规定的安装后，要对其进行润滑，并做出漏油测试。当水泵装复完成后，不能马上安装到柴油机上，而应该对其先进行测试，当检查其泵轴转动有无卡滞问题，当泵壳出水口在堵闭的状态下，将水灌入叶轮，手动旋转叶轮，工作时无水漏出，就说明其运行状况良好。而一旦出现卡滞或漏水现象，则应该对其进行重新返修。

5  小结

作为柴油机的重要部件，水泵具有重要的影响作品，在平时的使用中，要根据故障的现象，由外向内、由表到里的进行故障分析。对于一些因磨损造成的问题，要及时地更换新件，做好故障的检修与维护，更好地实现柴油机的可持续使用。

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