電子水泵墊片磨損與改進(jìn)論文
摘要：本文介紹了影響電子水泵墊片磨損的因素，以及針對某發(fā)動(dòng)機(jī)的電子水泵墊片磨損進(jìn)行分析，制定相應(yīng)的方案及效果驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；增壓器；電子水泵；磨損
引言
在混合動(dòng)力和純電動(dòng)車上，電機(jī)、電池的冷卻以及采暖都需要電子水泵，其在冷卻效果上的精確控制和減小損耗方面有明顯優(yōu)勢。而在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上主要用在增壓器、中冷器及EGR冷卻等，冷卻系統(tǒng)中布置電子水泵可以提高熱管理系統(tǒng)的效率，使所冷卻的部件在最佳溫度范圍內(nèi)工作，提高部件的可靠性，確保發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后一些熱負(fù)荷存在風(fēng)險(xiǎn)的部件能獲得輔助冷卻。
1墊片磨損原因分析及方案驗(yàn)證
1.1某車型電子水泵墊片磨損某車型增壓器輔助冷卻電子水泵在工作時(shí)有異響，拆解后發(fā)現(xiàn)電子水泵墊片和擋圈磨損，如圖1所示。墊片材質(zhì)為不銹鋼，原厚度0.3mm，磨損了0.12mm，如果再工作下去，墊片可能被磨透，進(jìn)而有電子水泵卡死的風(fēng)險(xiǎn)。
1.2原因分析首先，檢測電子水泵的控制策略，此水泵是增壓器輔助冷卻水泵，是在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后根據(jù)水溫等參數(shù)確定工作時(shí)間，而在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)電子水泵不工作，經(jīng)檢查控制策略沒有問題。其次，校核水泵前后的受力，電子水泵工作時(shí)的實(shí)測流量比設(shè)計(jì)值小，導(dǎo)致水泵的揚(yáng)程變大。這樣使泵前壓力偏低，造成葉輪的軸向受力變大，即葉輪對墊片的壓力偏大，可能會對墊片的磨損有影響。對葉輪的受力進(jìn)行CFD分析，水泵流量由6L/min降為2.6L/min時(shí)，葉輪的軸向受力從4.9N增加到5.3N，如圖2所示。最后，檢查墊片材質(zhì)，由于葉輪襯套屬于耐磨材料，會有墊片被磨損的風(fēng)險(xiǎn)。
1.3方案及驗(yàn)證針對原因分析，制作三種方案，如圖3所示。方案一：葉輪上增加4個(gè)孔，可以平衡水泵前后的壓力，減小墊片的'軸向受力。方案二：圓形陶瓷墊片，增加墊片的耐磨性。方案三：D形陶瓷墊片，將水泵軸和墊片做成D形，這樣除了增加墊片耐磨性能外，還可以避免墊片和軸的相對運(yùn)動(dòng)，工作時(shí)只有葉輪和墊片有摩擦。分別制作三種方案樣件，按照整車實(shí)際邊界，讓電子水泵在試驗(yàn)臺架持續(xù)工作4000小時(shí)后，拆解檢測墊片厚度，如表1所示。從試驗(yàn)結(jié)果看出：①原狀態(tài)墊片磨損較嚴(yán)重，磨損0.12mm。②方案一比原狀態(tài)有改善，磨損0.07mm。③方案二的磨損量小，但是水泵軸有磨損，如圖4所示。④方案三效果好，沒有磨損。
2整改效果確認(rèn)
根據(jù)試驗(yàn)情況，D形陶瓷墊片的效果最好，在經(jīng)過振動(dòng)、跌落和耐久等一系列單體試驗(yàn)合格后，確定D形陶瓷墊片為最終方案。在后續(xù)的整車試驗(yàn)中沒有再出現(xiàn)磨損情況，問題解決。
3結(jié)論
冷卻系統(tǒng)中布置電子水泵可以提高熱管理效率，使所冷卻的部件在最佳溫度范圍內(nèi)工作，提高部件的可靠性，因此電子水泵的壽命對冷卻系統(tǒng)至關(guān)重要。本文對電子水泵墊片的磨損制定了改進(jìn)方案，對電子水泵的應(yīng)用有一定參考意義。
參考文獻(xiàn)：
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