Mechanical Application and Installation Guide for TH48-E70 Petroleum Transmissions{3030, 3101} Caterpillar

油气井用变速箱:

TH48FT - E70 (序列号: KSH1-以上; JGC1-以上)

导言

本文件是卡特彼勒油气井用变速箱正确应用和安装的基本参考和指南。 本文件旨在为从事应用和安装的工程师和设计师提供帮助。

注意

机械应用和安装指南与电气应用和安装指南可以以电子文件存储和打印。 这些文件可能被定期修订。 为确保您的专门说明书是应用和安装指南的最新版本，请联系您当地的卡特彼勒代理商。

参考资料

参考专门说明书, REHS2890, "油井压力车 OEM 变速箱应用和安装指南（电气）"

参考操作和保养手册, SEBU8206

参考拆解和组装, KENR6061

目的

1. 本专门说明书将为 OEM 安装工程师和装配工提供卡特彼勒推荐的 TH48FT-E70 油井压力车 OEM 变速箱初始安装步骤。

2. 本专门说明书将为现场工程师和操作员提供 TH48FT-E70 应用步骤。

术语

型号： TH48FT-E70

T - TBU 部件（变速箱业务部 (TBU)）

H - 卡特彼勒运输版本的衍生本

48 - 离合器尺寸，直径 (cm)

FT - 油井应用

E - 发动机安装配置总成

7 - 前进档传动比数量

0 - 倒档传动比数量，变速箱停车档

包括整体式变矩器：

型号： TC58-ESLF

T - TBU 部件（变速箱业务部 (TBU)）

C - 变矩器

58 - 变矩器圆环面尺寸 (cm)

E - 安装在发动机上

S - 单级回路

L - 锁定离合器选装件

F - 自由轮选项

本专门说明书中的内容

本专门说明书分为下列三个主要部分：

• 安装

• 应用

• 附录

变速箱安装和技术审查

卡特彼勒设计制造的变速箱具有卓越的使用寿命。 只有在变速箱满足正确的应用和安装要求时才可以实现预期的使用寿命。 为实现这个预期寿命，卡特彼勒将 OEM 初始应用和安装的技术审查和批准作为销售的先决条件。 这项要求既符合保修管理条款，也是允许变速箱的销售继续进行的基础。 当涉及安装或应用的更改可能影响到变速箱的总体性能时，需要进行应用或安装审查（或两者）。 当做出更改时，OEM 有责任通知卡特彼勒。 该审查由 OEM 人员和有资质的卡特彼勒技师完成。 对下列项目给予特别注意：

• 控制装置

• 冷却系统

• 电气系统

• 安装件

• 机械驱动装置

• 维修方便性

• 操作员安全

• 工作环境

带有推荐的安装改进建议的卡特彼勒安装审查报告的副本要提供给 OEM。 审查报告用文件证明变速箱安装的重要特性和细节，并用以下分级指明满意度。

• 满意

• 临界满意

• 不满意

尽管卡特彼勒尽最大努力确保变速箱在 OEM 设备中正常工作，但发动机安装和不属于变速箱零件的其它部件由 OEM 负责。 如果要安装卡特彼勒发动机，OEM 需要遵守特定发动机要求的安装指南。 TH48FT-E70 变速箱经常安装在卡特彼勒 C32 发动机上。 本安装指南中以卡特彼勒 C32 发动机为例。

注: 安装人员的责任是需要考虑到并避免涉及到特定变速箱安装中的系统可能发生的危险情况。 本指南中提供的关于避免危险情况的建议，适于所有应用，并且是必要的一般情况，因为只有安装人员熟悉安装的细节。 本指南中提供的建议只应作为一般性的例子，而不意味着包括所有设备的所有可能的危险。

检验和运输检查清单

收到变速箱后，按照装箱单检查变速箱，以保证所有需要的动力传动系部件包括在内。 购货单和装箱单可能不同。 然而，安装人员需要下列部件：

• 变速箱运输总成

• 变速箱配置总成

• 发动机扭矩连接器

• 变速箱油滤清器（两个）

• 软件组

• 变速箱识别标牌（销售型号、序列号和配置总成零件号）

• 发动机至变速箱安装总成

• 额外订购的附件

警告

1. 不要通过尾轴或钟形壳体起吊变速箱。 只能使用提供的起吊点。

2. 因为变速箱运输时没有油，在对变速箱进行任何操作前必须先加油。

变速箱外部特征和识别

图 1	g01316536
(1) 变速箱控制塔台 (2) 离合器组件包检视盖 (3) 呼吸器和加注口盖 (4) 变矩器壳体吊耳 (5) SAE "O" 发动机至变速箱安装件 (6) 安全阀进口（来自油冷却器） (7) 三点钟 PTO 安装件 (8) 五点钟 PTO 安装件 (9) 油泵出口（至油滤清器总成） (10) 油泵出口（至油滤清器总成） (11) 控制装置进口（来自油滤清器总成） (12) 变速箱润滑油进口（来自油冷却器） (13) 控制装置出口（至变矩器） (14) 后变速箱安装件 (15) 变速箱输出转速传感器 (16) ECPC 测压口

图 2	g01266842
(17) 变矩器出口（至油冷却器） (18) 变矩器进口（来自油滤清器总成和控制装置） (19) 客户电气接头（40 针插座） (20) 电子控制模块 (21) 输出法兰（GWB 390.60 和 GWB 390.65） (22) 吸油滤网罩 (23) 排放螺塞（位于变速箱下面，未显示） (24) 油位目测表 (25) 九点钟 PTO 安装件

注: 附录中的变速箱安装尺寸包含尺寸图，该图含有附加细节，如总体尺寸、连接位置和尺寸。 软管管路和布线部分显示了软管布线的示意图。

变速箱重心

变速箱重心的参考平面包括飞轮壳体安装表面（X 轴和 Y 轴）和动力流向中心线（Z 轴），如图 1 中所示。

表 1 中给出了不带减振器的变速箱重心的位置。

表 1

平面	尺寸
X	减去 10 mm (0.4 in)
Y	减去 114 mm (4.5 in)
Z	减去 882 mm (34.7 in)

安装角度

变速箱设计采用重力油底壳。 当动力流向中心线在水平位置 ± 10% 之内时，重力油底壳可以满意地工作。 前泵吸油口和变矩器壳体排出的重力油是两个最重要的因素。

变速箱重量

表 2

变速箱重量
干重	连接器重量
1694 kg (3735 lb)	108 kg (238 lb)

海拔限制

没有海拔限制。

识别标牌

图 3	g01282226

每个卡特彼勒变速箱都通过销售型号、序列号和配置总成零件号来识别。 这些编号凸印在识别标牌上。 该识别标牌位于变速箱控制塔台上。 标牌面向变速箱输出。

变速箱配备了安装衬垫和起吊位置。 夹具端口既不能用于起吊变速箱，也不得用于安装变速箱。

PTO 选装件

图 4	g01267066

注: 本部分中所有涉及到 PTO 传动装置的旋转方向，都是从变速箱输出端观看的。

安装

飞轮至连接器组件

图 5	g01270095

图 6	g01270102

1. 当将 TH48FT-E70 变速箱连接至油井用柴油发动机时，需要使用动态连接器。

2. 275-0696 飞轮组件 预先安装在 C32 曲轴上。

3. 连接器总成以两件式运输。 这两个组件分别为 276-3444 连接器组件 (1) 和 284-9296 接头组件 (2) 。

4. 使用 8T-3220 吊环螺栓 (5) 起吊连接器。

   注: 不要使用 8T-3220 吊环螺栓 起吊变速箱。

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图 7	g01282230

5. 从飞轮接头 O 形密封圈槽 (3) 中清除所有碎屑。

6. 在 O 形密封圈上涂抹甘油以保持良好的落座。

7. 如图所示，将 7D-1979 O 形密封圈 插入 O 形密封圈槽 (3) 。

8. 如图所示，将 282-2935 O 形密封圈 (4) 插入连接器外缘处。

9. 对准外径周围的十二个孔，将连接器安装到发动机飞轮接头上。

10. 将高强度 155-0695 螺纹锁固胶 涂抹在 118-7313 螺栓 (6) 和 282-2080 垫圈 上。

11. 将连接器上的一套 12 个螺栓拧紧至扭矩 300 ± 15 N·m (220 ± 11 lb ft)。

12. 一旦连接器已经固定在飞轮上，拆下两颗 8T-3220 吊环螺栓 。 用带有垫圈的两颗螺栓更换连接器上的吊环螺栓。 拧紧螺栓至标准扭矩。

13. 将 8J-4351 O 形密封圈 (7) 安装在连接器发动机侧中心轴的内侧槽中。

    注: 靠近轴尖的外侧槽是一个润滑油道。 严禁将 O 形密封圈装在这个槽上。

14. 从 SAE "0" 壳体上拆下变速箱运输保护罩。

15. 从变速箱壳体内拆下运输板 (8) （变矩器）。

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图 8	g01270118

16. 检查变速箱安装法兰上的 O 形密封圈是否损坏。

17. 从变速箱接头上的油口上拆下盖（带）。

18. 在变速箱接头上的油口上添加两个 2M-4453 O 形密封圈 。

19. 将变速箱接头安装到变矩器上。

20. 将提供的 16 个 5P-5855 螺栓 拧至标准扭矩。

    注: 有一个孔偏置，确保了从变矩器供给油口至连接器润滑油道的对中。

21. 变矩器上的变速箱花键轴现已准备好装入花键毂，并装到发动机连接器的中心轴上。

发动机至变速箱组件

1. 在将减振连接器装到发动机飞轮且连接器接头安装到变速箱变矩器上后，变速箱已准备好安装到发动机上。

2. 发动机水平固定，需要小心地将变速箱与其对准。 确保接头驱动轴与飞轮减振连接器处于同一水平面上。

3. 慢慢地将变速箱接头驱动轴滑入发动机连接器毂中。

   注: 花键轴必须对准毂的孔，处于相同平面上。 这将确保轴不发生弯曲即可装入毂中。

4. 确保变速箱内面上的 O 形密封圈处于槽中。 确保密封上有足够的润滑脂。 确保在将变速箱插入飞轮壳体时不会切割到 O 形密封圈。

5. 将飞轮壳体的 16 个螺纹螺栓孔对准变速箱。

6. 将 16 颗 8M-2530 螺栓 拧紧至标准扭矩。

7. 安装变速箱后，检查发动机曲轴的轴端浮动。 有关技术参数，请参阅发动机维修手册。

变速箱安装支承

注: 变速箱安装到发动机上后，这两个部件应作为一体拆卸。

1. 推荐的起吊点为前发动机吊耳、后发动机吊耳和四个变速箱吊耳。 两个吊耳位于变矩器壳体上，两个吊耳位于后安装板上。 请参阅""附录" "部分中的变速箱和安装尺寸。

2. 发动机和变速箱系统现已准备好安装到车辆中。 关于尺寸和安装孔形式的信息，请参阅""附录" "部分中的变速箱和安装尺寸。

3. 将发动机和变速箱装入 OEM 车辆系统中后，需要再次检查飞轮壳体螺栓是否拧紧至正确的扭矩设定值。

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注意
在发动机和变速箱安装方法的设计中，必须认真考虑发动机曲轴中心线与变速箱中心线（主轴）的对中情况。 在 OEM 设计自己的发动机和变速箱安装方法时，卡特彼勒建议认真遵循""附录" "部分中对中和振动步骤中描述的对中步骤。

变速箱动力传动系油系统

控制系统的 ECPC 阀对动力传动系油系统的污染很敏感。 在工厂组装过程中，该变速箱的部件经过认真清洁，并且组装的装置经过带有污染代码 16/13 ISO 或更好的符合 ISO 4406 的油液测试。 为避免变速箱发生性能故障，在将其贮存和装入完整的系统过程中，OEM 必须保持同一标准。 这包括液压系统的部件，如软管、油冷却器和动力传动系油。 您的卡特彼勒代理商可提供"认证的清洁"软管、油冷却器系统和加注用油，并且满足必要的要求。 在操作变速箱前，16/13 ISO 要求适用于系统并作为系统组装的要求。 在操作过程中，应保持的油清洁度要求为 18/15 ISO。

此外，OEM 可参考 ISO 技术报告 10949，因为它提供了指南以帮助制造商在安装过程中达到这些要求。

注: 忽视污染指南而导致的故障可能不包括在卡特彼勒保修中。 关于这些限制，请参阅您的卡特彼勒保修声明。

软管和管路布线

图 9	g01272616

图 9 显示了油管路布线和流量。 该布局仅用于图示目的。 油管路的实际软管布线将随着 OEM 选择的油冷却器位置和油滤清器总成的安装点而变化。 如示意图中所示，OEM 软管系统中需要两个 "T" 形连接。 因为油泵的两个部分产生不同的流量，为避免潜在的性能故障，图示这样的布线是非常重要的。

注: 变速箱上有经过规格化处理的八个端口，可使用 SAE-24 软管接头和内径为 38 mm (1.5 in) 的液压软管。 每个油滤清器也需要两个 SAE-24 接头，以作为输入和输出接头。 润滑油泵需要 SAE-20 接头。 建议所有管路都采用最小内径为 38 mm (1.5 in) 的软管，以防止管路中产生阻力和过高的压力降。 这些阻力会对系统的正常工作产生负面影响。 推荐的软管零件号和规格列于附录中。

变速箱油冷却器

油冷却器经过规格化处理以匹配应用和传递的功率。 一般来说，使用变矩器的动力换挡变速箱的热损耗不超过发动机净输出功率的 30％。 在特殊应用中，当环境温度高且变速箱在大部分时间以变矩器模式运行时，可能有 30％ 的冷却器需求。 在其它应用中，当变速箱在大部分时间以锁定离合器模式运行时，热损耗可能降至 8% 或更低。 客户通常更愿意有少量的剩余热损耗，以适应预期外的应用。 此外，剩余热损耗将使较旧的、效率不高的装置能够工作更久。 对于大多数液压油井应用，卡特彼勒推荐安装 141-4109 油冷却器芯总成 的发动机。 如果 OEM 计划主要以变矩器驱动运行或在环境温度高的地方工作，需要使用较高冷却能力的冷却器。 下表提供了变速箱动力传动系油系统油冷却器能力要求的设计数据。 该数据适用于使用非卡特彼勒发动机和/或油冷却器系统的 OEM。

表 3

变速箱油流量	360 L/min (95 US gpm)
变矩器驱动热负载	220 kW (295 hp)
直接驱动热负载	75 kW (100 hp)
至冷却器的最高油温	121 °C (250 °F)
至冷却器的最高水温	91 °C (195 °F)
最大冷却器压力	750 kPa (108 psi)
最大油压降	210 kPa (30 psi)

动力传动系油滤清器

动力传动系油滤清器与变速箱一起散装运输。 滤清器必须安装在车辆系统内。 卡特彼勒建议油滤清器的布置应保证滤清器至变速箱端口和油冷却器的连接软管长度尽可能的短。 按照滤清器安装所示，检查油流方向以确保冷却器的正确安装。 此外，考虑到维修方便性，建议将滤清器安装在靠近变速箱和变矩器的垂直面上。

推荐的油类型和粘度

由于变速箱传动系油 (TDTO) 所发挥的重要作用和 TH48FT-E70 变速箱将承受的重载循环，起动或运行时的温度范围为 10 至 50 °C (50 至 122 °F)。

表 4

推荐的 TH48FT-E70 油井压力车 OEM 变速箱在环境温度下的润滑剂粘度
舱室或系统	油的类型和分级	油品粘度	°C		°F
			最低	最高	最低	最高
变速箱和变矩器系统	卡特彼勒 TDTO、卡特彼勒 TDTO-TMS、卡特彼勒 TO-4	SAE 0W20 (1)	-40	22	-40	72
		SAE 0W30 (2)	-40	30	-40	86
		SAE 5W30 (2)	-30	30	-22	86
		SAE 10W	-20	22	-4	72
		SAE 30	10	50	50	122
		TDTO−TMS (2)	10	50	50	122

( 1 )	第一选择： 全合成基油不含粘度指标改进剂，符合 SAE 30 粘度等级 TO-4 技术参数的性能要求。 典型的粘度等级为 SAE 0W20、SAE 0W30 和 SAE 5W30。 第二选择： 含有 TO-4 型添加剂组件的油，其润滑剂粘度等级为 SAE 0W20、SAE 0W30 或 SAE 5W30。
( 2 )	TDTO-TMS 变速箱多季节用油（性能超出 TO-4/TO-4M 多级技术参数的要求）。

动力传动系油必须具有下列功能：

• 润滑并冷却齿轮和轴承。

• 保持合适的离合器系数。

• 冷却离合器盘和板。

• 使发泡和氧化减到最小。

• 保持用作减振器、锁定离合器变矩器、变速箱液压控制装置和离合器的控制油液的清洁度。

可通过拆下呼吸器/加注口盖加注变速箱油。 初始加注量约为 150 L (40 美制加仑)。 这包括加注到管路和油冷却器中的 38 L (10 美制加仑)油。 加注量将随安装变化。 初始加油应将油位加注至变速箱目测表的"冷态满 (Full Cold)" 标记处。

起动前

注: 新动力传动系统的第一次起动应该在发动机停止运转前只在发动机低怠速状态下运转 30 秒钟。 在润滑油泵注油前，1000 rpm 以上过高的发动机转速或运转时间过长，可能导致泵的永久性损坏。 在 30 秒的初始运转后，必须检查目测表上的油位。 由于填充到下列部件，油位通常降低约 40 L (10 美制加仑)： 油管, 滤清器, 变矩器 和 冷却器. 如果油位显著下降，需要把变速箱油加到目测表上的"冷态满 (Full Cold)" 标记处。 如果起动 30 秒后油位没有显著下降，从远离泵的位置拆下泵软管，通过软管将油注入泵中。 这个动作通常足以充注泵。

档位选择器和离合器检查步骤

低怠速时，当变速箱中的冷态油的油位稳定在目测表的"冷态满 (Full Cold)" 标记处后，慢慢地将变速箱换至所有的档位范围。 如果电子系统到位，这可以由换档杆完成。 观察每次咔哒声时的输出转速变化（档位棘爪的槽口）。 在换入停车档 (Park) 前，始终将发动机传动系保持在低怠速。 停车档是一个变速箱制动器。 电子装置编程为在换入停车档前可以调整变速箱档位。 然而，从事初始安装的人员可以通过机械方式换档（超越电子装置），因此进行档位选择时必须小心。

标定步骤

变速箱必须经过标定以确保离合器的正确接合和分离。 在初始起动时和进行翻修作业之后，必须完成该步骤。

参考有关详细的标定步骤，请参阅专门说明书, REHS2890, "油井压力车 OEM 变速箱应用和安装指南（电气）"。

变速箱预运行检查

卡特彼勒建议在运行十小时后或系统达到工作温度不久以后，应检查 TH48FT-E70 动力传动系油系统。 预运行检查旨在冲洗制造和组装过程中自然形成的灰尘和污染物。 初始冲洗和保持动力传动系油系统清洁会延长变速箱部件的寿命。 此外，清洁的油系统也将防止 ECPC 阀由于污染而发生故障。 第一次运行十小时后，需要拆下并更换滤清器。 如果滤清器相对清洁，可以安装新滤清器，而且对于下一次滤清器更换和换油，可以使用正常的维修保养间隔。 也请参阅变速箱维修保养间隔表 6。 如果滤清器有很多脏物，系统需要用新的滤清器再运行 25 小时。 如果在 25 小时检查中滤清器有大量的污染物，需要更换滤清器和油。 排油时，需要拆下、检查和清洁吸油滤网。 此时，也需要检查变速箱壳体内吸油滤网周围的区域是否有污染物。

变速箱电气导线线束

在运输变速箱前，导线线束在工厂经过了安装和测试。 然而，在把线束连接到电气系统的其它部分前，要检查线束是否有潜在的运输损坏和松动的连接。 287-8593 变速箱线束组件 (导线线束示意图) 可用作参考图。 关于 TH48FT-E70 驾驶室的电气和电子信息可在专门说明书, REHS2890, "油井压力车 OEM 变速箱应用和安装指南（电气）"中找到。

压力表

除了电子传感器，安装在系统内的油压表对于现场维修非常方便。 推荐的位置为两个泵输出装置的下游位置，但是滤清器之后最佳。 该位置将抑制泵的压力脉动。

应用和保养

安装 TH48FT-E70 变速箱后请参阅本出版物的这一部分。

短期贮存（六个月）

运输前，TH48FT-E70 经过测试，并且变速箱曾使用工厂用油运行。 可是，运输前油已经被排放。 如果变速箱需要贮存相当长的一段时间（六个月或更长），OEM 需要为变速箱提供保护，使其免于内部和外部湿气的腐蚀。 此外，机加工表面也需要涂抹润滑脂。 贮存过程中必须将所有端口上的盖保持在位，直至最终完成组装，以防止污染物进入系统。

日常保养

检查变速箱的油位

应每天检查变速箱油的油位。 检查油位的正确方法是发动机以低怠速运行。 有两个油位。 一个是冷态油位，一个是热态油位。 热态温度为 80 °C (176 °F) 或更高。

每天需要监视变速箱和变矩器滤清器旁通指示器传感器，以确保未达到旁通压力。

常规检查

需要检查油管路和接头是否泄漏或松动。

需要每天检查安装螺栓、驱动轴紧固件和导线线束紧固件是否松动和潜在的损坏。

根据环境条件，按照空气中的灰尘量，每隔数天可能需要检查和清洁呼吸器。

工作温度

表 5

工作温度
最高持续温度	90 °C (195°F)
最高工作温度	99 °C (210 °F)
润滑油流入温度 （来自热交换器）	99 °C (210 °F)
变矩器出口最高温度	121 °C (250F)

变速箱维修保养间隔

表 6

维修保养间隔	第一次预运行检查	第二次预运行检查	定期作业
变速箱油滤清器	第一个 10 工作小时后更换	再经过 25 工作小时后更换（如果必要） (1)	每 500 工作小时或三个月。
变矩器油滤清器	第一个 10 工作小时后更换	再经过 25 工作小时后更换（如果必要） (1)	每 500 工作小时或三个月。
动力传动系油	无	再经过 25 工作小时后更换（如果必要） (1)	每 500 工作小时或三个月。

( 1 )

有关早期维护保养间隔的详情，请参见“预运行检查”部分

动力传动系油系统的良好保养包括 250 小时间隔的油样分析。 卡特彼勒代理商通过 SOS 油样分析程序提供此项服务。

变速箱油滤清器

表 7

系统	零件号（滤清器）	零件号（滤芯）	规格
变速箱	244-0121	1R-1809	261.3 mm x 121 mm (10.25 in x 4.75 in)
变矩器	244-0121	1R-1809	261.3 mm x 121 mm (10.25 in x 4.75 in)

变速箱转速传动比

表 8

变速箱转速传动比
转速	传动比
1F	6.16
2F	4.52
3F	3.33
4F	2.47
5F	1.82
6F	1.36
7F	1.00

测压口和旁通压力

表 9

油压
变速箱压力	传感器量程	怠速/冷态	1900 rpm/热态
主	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)	3100 ± 35 kPa (450 ± 5 psi)	3100 ± 70 kPa (450 ± 10 psi)
润滑油	0 至 690 kPa (0 至 100 psi)	138 ± 10 kPa (20 ± 1.5 psi)	210 ± 35 kPa (30 ± 5 psi)
离合器 1	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)		2960 ± 70 kPa (430 ± 10 psi)
离合器 2	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)		3000 ± 70 kPa (435 ± 10 psi)
离合器 3	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)		2410 ± 70 kPa (350 ± 10 psi)
离合器 4	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)		2410 ± 70 kPa (350 ± 10 psi)
离合器 5	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)		3100 ± 70 kPa (450 ± 10 psi)
离合器 6	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)		2900 ± 70 kPa (420 ± 10 psi)
锁定离合器	0 至 4135 kPa (0 至 600 psi)	2410 ± 70 kPa (350 ± 10 psi)	2410 ± 70 kPa (350 ± 10 psi)
变矩器进口	0 至 1380 kPa (0 至 200 psi)	520 ± 35 kPa (75 ± 5 psi)	600 ± 35 kPa (87 ± 5 psi)
变矩器出口	0 至 690 kPa (0 至 100 psi)	210 ± 35 kPa (30 ± 5 psi)	410 ± 35 kPa (60 ± 5 psi)

测压口位置

图 10	g01282262

表 10

端口位置	测压口
1	离合器 6
2	控制装置
3	离合器 5
4	主（供给）
5	离合器 4
6	离合器 2
7	未使用
8	离合器 3
9	离合器 1

附录

缩写和缩略语

表 11

缩略语	描述
A & I	应用和安装
CID	部件识别符 (CID) 是一个告诉维修人员特定部件或系统有故障的诊断代码。
D & A 手册	拆解和组装手册
ECM	电子控制模块 ECM 可以改善排放、提高性能、提高故障诊断和排除的能力。 ECM 包括一个微处理器。 ECM 可以从多处读取输入，如压力传感器。 ECM 确定动作的正确做法。 然后，ECM 通过输出装置执行该动作，如控制离合器压力或接通倒档报警器。
ECPC	电子离合器压力控制 这个设计感应来自变速箱和操作员控制装置的输入信号，通过比例电子-液压阀调制每一个单独的离合器。
EMS	电子监控系统
ET	卡特彼勒电子技师： ET 是与电子控制装置一起使用的电子维修工具，可以显示故障代码、设置性能、显示参数值并进行故障诊断。 ET 需要一台安装有 ET 软件的个人电脑，并使用卡特彼勒通信适配器或带有卡特彼勒芯片组预先连接的 MPSI，从而将车辆 ATA 数据链路中的信息转换到计算机的 RS-232 端口。
OEM	原始设备制造商
OMM	操作和保养手册
PTO	动力输出装置或动力传动系油
SAE	美国汽车工程师学会（标准）
TBU	变速箱业务部
TSG	技术标准和准则

组装和检查扭矩

表 12

英制螺母和螺栓
螺纹尺寸 英寸	标准扭矩
1/4	12 ± 3 N·m (9 ± 2 lb ft)
5/16	25 ± 6 N·m (18 ± 4 lb ft)
3/8	47 ± 9 N·m (35 ± 7 lb ft)
7/16	70 ± 15 N·m (50 ± 11 lb ft)
1/2	105 ± 20 N·m (75 ± 15 lb ft)
9/16	160 ± 30 N·m (120 ± 22 lb ft)
5/8	215 ± 40 N·m (160 ± 30 lb ft)
3/4	370 ± 50 N·m (275 ± 37 lb ft)
7/8	620 ± 80 N·m (460 ± 60 lb ft)
1	900 ± 100 N·m (660 ± 75 lb ft)
1 1/8	1300 ± 150 N·m (960 ± 110 lb ft)
1 1/4	1800 ± 200 N·m (1320 ± 150 lb ft)
1 3/8	2400 ± 300 N·m (1780 ± 220 lb ft)
1 1/2	3100 ± 350 N·m (2280 ± 260 lb ft)

表 13

公制螺母和螺栓
螺纹尺寸 公制	标准扭矩
M6	12 ± 3 N·m (9 ± 2 lb ft)
M8	28 ± 7 N·m (21 ± 5 lb ft)
M10	55 ± 10 N·m (41 ± 7 lb ft)
M12	100 ± 20 N·m (75 ± 15 lb ft)
M14	160 ± 30 N·m (120 ± 22 lb ft)
M16	240 ± 40 N·m (175 ± 30 lb ft)
M20	460 ± 60 N·m (340 ± 44 lb ft)
M24	800 ± 100 N·m (590 ± 75 lb ft)
M30	1600 ± 200 N·m (1180 ± 150 lb ft)
M36	2700 ± 300 N·m (2000 ± 220 lb ft)

注: 表中的扭矩基于公制等级 10.9 或更高的紧固件（SAE 等级 8 或更高的英制紧固件）。 不允许使用开口锁紧垫圈。 变速箱安装衬垫的螺栓规格如下：

后部 ... 五个 3/4 in 螺栓/侧（总计 10）

飞轮壳体 ... 1/2 - 13 in（总计 16）

PTO 位置 ... 八个 7/16 - 14 in（每个衬垫）

推荐的软管和接头

表 14

软管 ID	零件号	SAE 接头
25.4 mm (1.00 in)	122-6883 液压软管	16
31.8 mm (1.25 in)	122-6884 液压软管	20
38.1 mm (1.5 in)	122-6885 液压软管	24

输出法兰

标准配对型输出法兰 274-3816 输出法兰 有两种螺栓圆形式。 每个螺栓圆设计使用 8 颗10.9 级别螺栓。 245 mm (9.65 in) 螺栓圆 (GWB 390.60) 使用 20 mm (0.79 in) 螺栓。 280 mm (11.02 in) 螺栓圆 (GWB 390.65) 使用 22 mm (0.87 in) 螺栓。

变速箱安装尺寸

图 11	g01282296

图 12	g01282305

图 13	g01282314

图 14	g01282330

图 15	g01282331

图 16	g01282335

对中和振动

不正确的对中将导致过度振动、缩短发电机/组合轴承和连接器或离合器零件的寿命以及需要频繁重新对中。 良好的对中方法包括正确的垫补、压紧螺栓上的正确扭矩、精确的千分表使用、轴承间隙允许量、热生长和发动机的其它特性。

Show/hide table

注意
在试图测量任何跳动量或进行对中前，彻底清洁将要测量或配合的表面，使其无润滑脂、油漆、氧化物，或铁锈和污垢，这是非常重要的。 任何污染物都可能导致测量不准确。

定义未对中类型的常规对中信息

定义平行对中

图 17	g01225077

平行或孔未对中发生于从动设备和发动机的中心线平行，但不在同一平面时。 参见图 17。

检查是否平行对中

图 18	g01225078

安装一个千分表，随着固定着千分表的轮的转动，在飞轮外径周围的几个点上观察千分表读数，这样就可以检测平行未对中。 参见图 18。

一般来说，负载轴应显示比发动机轴的位置高，其原因如下：

• 发动机轴承比从动设备上的大多数轴承有更多的间隙。

• 飞轮或前驱动在低于旋转中心线的一个"下垂"位置旋转。

• 发动机的垂直热生长通常比从动设备高。 在调整平行对中时，应考虑发动机主轴承的间隙。

注: 如果需要，两个零件可以一起旋转。 这可以消除千分表读数中任何零件失圆的影响。 对于非卡特彼勒连接器，在对中过程中，必须拆下或断开一端的橡胶驱动元件，因为这些元件可能给出错误的平行读数。

定义角对中

图 19	g01225082

通过测量两个将要连接的零件，可以确定角未对中。 使用塞尺，可以容易地得出测量值。 毂周围四个点上的测量值应为相同值。 参见图 19。

如果已安装连接器，使用千分表从一端面向其它端面进行测量，即可显示出任何角未对中。 在任一情况下，读数都将受到至取得测量值的旋转中心的距离的影响。

注: 孔的端面和对中彼此相互影响。 因此，在孔对中后应再次检查端面对中，反之亦然。

确定发动机和负载对中后，应检查曲轴轴向间隙，以便核实将连接器用螺栓连接在一起不会产生轴向推力。

图 20	g01225089

未对中可能不止在一个平面上发生。 出于此原因，当检查对中时，随着装置的旋转，必须以 90 度间隔读取对中读数。 参见图 20。

不精确的法兰

显然，不精确的法兰会导致未对中，不精确的法兰不可能导致精确的对中。

图 21	g01225091

端面跳动量指毂端面偏离轴中心线垂线的距离。 参见图 21。

图 22	g01225093

孔跳动量指毂中心线偏离轴中心线的距离。 参见图 22。

在出现对中不一致的情况时，必须检查飞轮、离合器或连接器、从动机构和毂的端面和孔跳动量。 必须修正端面和孔误差。 孔至先导装置的径向跳动量误差应不大于 0.05 mm (0.002 in)（飞轮）和 0.13 mm (0.005 in)（用螺栓连接至飞轮的接头）。 法兰端面跳动量应不大于 0.05 mm (0.002 in)。

垫补

对于所有设备下的垫片组，其最小厚度应为 0.76 mm (0.030 in)，最大厚度应为 3.2 mm (0.125 in)，这样可避免以后垫片过多时需要拆下垫片或没有垫片时所做的调整。 垫片过厚会导致其在使用中受压。

垫片应为防锈材料制成。 处理垫片时应小心。

图 23	g01225097

建议发动机和发电机使用四个安装底座。 在对准发动机和发电机前，每个底座必须承载正确的负载。 如果不能确保这一点，不但会导致未对中，而且还会造成下列问题： 基础结构的扭曲, 焊接或基金属上应力过高 和 发动机或发电机上扭力过高. 参见图 23。

发动机和发电机安装螺栓的拧紧步骤

图 24	g01225100

对中后，每个安装面必须承载正确的负载。 图示用于核实发电机或发动机已经正确垫补。 确定了正确的垫片数量后，在进行对中调整时均匀地添加或移除垫片。

螺栓扭矩

图 25	g01225103

螺栓拧紧至正确扭矩时螺栓拉伸至计算量。 正确的拉伸量将从动装置可靠地夹紧在底座上。 在振动导致运动的过程中，螺栓始终保持夹紧力。 扭矩不足的螺栓在存在振动时不能保持夹紧力。 就这样，螺栓将逐渐松动。 这将导致未对中。 参见图 25。

卡特彼勒油井用底座上使用的螺栓需要非常高的扭矩值。 例如，25.4 mm (1.0 in) 螺栓使用的扭矩为868 ± 108 N·m (640 ± 80 lb ft)。 为获得高扭矩值，需要使用扭矩扳手、加长杆和扭矩倍增器。 不要使用专用螺栓润滑剂，因为有效螺栓夹紧力可能过大。

卡特彼勒螺栓由 8 级钢制成。 这是可用的强度最高的钢。 可通过螺母或螺栓头上凸纹或凹纹来识别这些螺栓。

图 24 显示了各种卡特彼勒螺栓的推荐扭矩。 但是，对于标准市售紧固件来说，这些扭矩值可能过高。

确保不要将安装螺栓拧至孔的最低点。 这将导致低效的螺栓夹紧力。 在完成最终垫补以及拧紧螺栓后，重新检查对中情况。

安装螺栓位置

图 26	g01225107

每个发动机或从动设备安装螺栓必须拧入实心材料中。 如果安装螺栓处于悬垂状态，这可能会导致扭曲。 参见图 26。

千分表

千分表用于测量非常小的距离变化。 轴的对中需要测量距离上的小变化。 千分表必须采用刚性安装，这样才能测量指定的对中值。

支承支架

图 27	g01225111

当千分表固定在一个轴上且轴也要旋转时，千分表支承支架必须刚性地支承千分表。 支承支架允许千分表定位在测量点上。 合适的支架可随着传动系配置的不同而进行调整。 参见图 27。

千分表支架不得因千分表的重量而发生弯曲。 市售千分表支架在千分表旋转时可能无法提供足够的支承。 这可能导致读数错误。 因此，不建议使用磁性千分表底座支承。

为了检查支承支架的刚性，当指示连接器的支架侧时，旋转相同配置的支架和千分表一圈。 允许的最大读数应小于 0.025 mm (0.001 in)。 可能有必要临时用螺栓将一根刚性参考臂安装到连接器的支架侧上，以便在千分表读取数值时提供支承。 当读取对中读数时，允许使用相同配置的支架和千分表。

图 28	g01225113

在执行对中检查时，卡特彼勒建议使用图 28 中所示的支架。 使用两根 12.7 mm (0.50 in) 直径螺杆或螺栓将其组装到接头上。 在检查离合器对中时，可能有必要装配不同的支架。

千分表读数的精度

图 29	g01225122

有一种快速方法可用于检查千分表端面对中读数的有效性。 如图 29 中所示，从指定的四个位置 "A"、"B"、"C" 和 "D" 获得读数。 当获得读数时，千分表应返回至位置 "A"，从而确保千分表读数返回至零。 图 29 显示的是一个没有对中的装置的数值。

快速检查就是牢记 "B" 加 "D" 的读数应等于 "C"。 （在检查对中时，如果驱动轴和从动轴一起旋转，这是有效的。）

快速检查对于识别不正确的步骤非常有用，例如：

• 千分表支架下垂

• 千分表指针骑在飞轮斜面上

• 千分表定位不正确，导致千分表超出量程。

曲轴挠曲测试

安装在非卡特彼勒提供的底座上的 3512 和 3516 发动机可能需要曲轴挠曲测试。 这适用于以六个或更多的点支承发动机的底座。 这些大量安装点中的不均衡将会使发动机缸体弯曲。

与此对照，四安装块的使用不会使发动机缸体发生弯曲。 四安装块可能引起发动机缸体发生扭曲，但是这不会在曲轴挠曲测试中检测到。 请参见""发动机和发电机安装螺栓的拧紧步骤" "部分中的内容。

这项测试可在所有配备曲轴箱检查门的卡特彼勒油田用发动机上进行。 这将确保发动机缸体不会承受应力。 测试应在发动机冷态条件下进行。 这也是最安全的条件。

1. 从缸体上拆下检查门，以暴露出中央曲轴曲拐。

   以正常旋转方向旋转曲轴。 当中央曲拐的颊板刚好经过连杆时，安装施泰力 696 号扭曲千分表或类似工具。 作为预防措施，在仪表上系一根细绳，并将细绳固定在发动机外部。 如果组件掉入油底壳，这将允许您取回仪表。

   将千分表的旋转表圈归零。 正确座入千分表，沿着千分表自身轴线旋转千分表，直至表的读数归零。

2. 当千分表依然设置在零位时，以正常的旋转方向旋转曲轴，直至千分表几乎要接触到曲轴另一侧的连杆。 （不允许千分表接触到连杆。）

   在整个近似 300 度的曲轴旋转过程中，千分表读数的变化量不得超过 0.025 mm (0.001 in)。

   以相反的旋转方向，旋转曲轴使其返回原始位置。 千分表必须返回原始读数零，以确保测试有效。 如果千分表不能返回零位，则千分表轴尖没有正确落座。 因此，必须重复测试步骤。

Show/hide table



图 30	g01225169

3. 如果仪表读数大于 0.025 mm (0.001 in)，则缸体因为不正确的安装而发生扭曲。

   松开发动机导轨和安装块之间的压紧螺栓。 仔细检查是否存在松动的垫片、螺栓装配位置错误、间隙调整螺栓之间的干涉、或任何其它阻碍发动机缸体正常运动的阻力。

   进行任何需要的调整。 固定压紧螺栓。 确保没有破坏发动机的对中情况。

4. 重复扭曲检查步骤。 如果发动机缸体依然弯曲，请联系您的卡特彼勒代理商。

双轴承发电机的对中

影响对中的因素

对于任何远程安装的设备的输入轴，其位置总是高于发动机曲轴的位置。 这补偿了垂直热生长、飞轮下垂和曲轴上的主轴承油膜升高。 这些因素导致曲轴和负载输入轴的相对位置在静态和运行状态之间转换。

轴承间隙

图 31	g01225171

发电机转子轴和发动机曲轴在各自轴承的中央旋转，因此其中心线应一致。 当曲轴处于曲轴轴承的底部时，对中是在静态下进行的。 这不是曲轴在工作中的位置。 燃烧压力、离心力和发动机机油压力都倾向于提升曲轴，从而使飞轮绕着其真实中心旋转。 参见图 31。

一般来说，从动设备将使用在静态和运行状态之间不会改变旋转轴线的滚珠或滚柱轴承。

飞轮下垂

图 32	g01225173

发动机未运转时，飞轮悬垂的重量和连接器的重量导致曲轴弯曲。 这个影响必须在对中过程中得到补偿，因为它会导致在对中过程中飞轮旋转的导向孔和外径低于真实的曲轴轴承中心线。 卡特彼勒建议在连接器就位时进行对中检查。 参见图 32。

扭矩反作用力

发动机有向轴旋转的反方向扭曲的趋势，而从动设备有沿着轴旋转方向翻转的趋势，这就是扭矩反作用力。 扭矩反作用力自然地随负载增大而增大，这种影响可能会引起振动。 在怠速时这种振动并不明显。 但是，在负载下会感觉到这种振动。 这通常是由对中的变化造成的，而原因就是底座强度不足。 在扭矩反作用负载下，底座将发生过度挠曲。 这会导致中心线从一侧向另一侧偏移，这种情况将在发动机怠速（卸载）或停机时消失。

热生长

随着发动机和发电机达到工作温度，膨胀或热生长也将出现。 这种生长在垂直和水平方向都会发生。

图 33	g01225176

垂直生长发生于部件安装底座和各自的旋转中心线之间。 这种热生长取决于所使用的金属类型、发生的升温以及从旋转中心至安装底座的垂直距离。 参见图 33。

垂直补偿包括将设备对中至一个非零值。 参见图 33。

图 34	g01225179

曲轴水平生长出现在发动机上与止推轴承相对的一端。 在将从动设备连接至发动机的这一端前，必须考虑到这种生长。 如果从动设备是用螺栓固定在发动机缸体上的，这种生长是轻微的。 这是缸体和曲轴大约以相同速率生长的结果。 参见图 34。

水平补偿包括使用一个允许驱动元件和从动元件之间可以充分地相对运动的连接器。 设备的定位必须要保证将水平生长移入连接器的工作区，而不会离开连接器的工作区。 如果不能做到这些，将会导致曲轴止推轴承负载过大和/或连接器故障。 在热态对中检查过程中，如果确定曲轴依然有端隙，则应预留足够的间隙。 3500 系列卡特彼勒发动机上的止推轴承位于曲轴中央。 对于其它的卡特彼勒发动机，它位于曲轴的后部。

卡特彼勒粘性减振连接器

卡特彼勒连接器采用内齿轮设计，齿轮之间带有橡胶元件。 硅质润滑脂在减振特性中发挥着作用。

图 35	g01225184

内齿轮设计中包含有间隙，这允许不用拆下橡胶元件即可获得精确的对中测量值。 参见图 35。

前从动设备的连接器与图中所示的后驱动连接器类似。 前驱动设备上的从动元件如图 35 中所示，被支承在发动机曲轴上。 从动元件的重量与驱动元件不同。

解释千分表读数

图 36	g01225189

对于前曲轴驱动，从千分表读数上看，从动轴似乎比发动机低。 这是因为千分表安装在从动轴上，而不是发动机上。 由于连接器的配置，因而颠倒了千分表的参考点。 参见图 36。

对中步骤

有关安装和对中步骤的详细信息和专门说明，请参阅以下的卡特彼勒专门说明书。

表 15

资料编号	标题
SEHS7654	对中 - 一般说明
SEHS7259	单轴承发电机的对中
SEHS7073	双轴承发电机的对中

最终对中应在所有主要设备安装到底座上后进行。 发动机应注满机油和水，并准备好运转。

柴油发动机与所有机械从动设备之间的未对中必须保持至最小。 许多曲轴和轴承故障都可以归结于驱动系统的不正确对中。 工作温度和负载下的未对中总是导致振动和/或应力负载。

因为对于运行在工作温度和负载下的发动机来说，没有精确和实用的测量对中的方法，所有卡特彼勒对中步骤都必须在发动机停机和所有从动设备都处于环境温度时进行。

将从动设备置于尽可能接近最终位置的位置，不用读取千分表读数。 对于从动设备每个安装面下的垫片，最小厚度为 0.76 mm (0.030 in)，最大厚度为 3.2 mm (0.125 in)。

图 37	g01225195

定位从动设备，使用调平和定位螺钉。 参见图 37。

对于冷态对中，发电机安装得比发动机高，这是为了补偿热生长、轴承间隙和飞轮下垂。 参见图 36。

卡特彼勒粘性减振连接器的安装

在使用卡特彼勒粘性减振连接器时，应安装橡胶元件。 安装连接器润滑脂挡板。 连接器端隙正确后，安装硅质润滑脂。

在无法确定内部构件在连接器后固定板和发动机飞轮之间定位良好时，有必要前后移动发电机，从而为水平生长做出预留。 如果不能做到这些，将会导致曲轴止推轴承负载过大和/或连接器故障。

图 38	g01225199

使用一个柔性钢尺或深度计测量连接器端隙。 这将检查并确定水平热生长不会导致连接器内部的金属摩擦。 参见图 38。 测量连接器内部构件外端面至润滑脂挡板外端面之间的距离（轴向间隙）。 该距离应为 8.6 ± 0.8 mm (0.34 ± 0.03 in)（前驱动）和 10.4 ± 0.8 mm (0.41 ± 0.03 in)（后驱动，连接器安装在飞轮上）。

其它连接器

在对中检查过程中，可能需要拆下其它连接器的柔性元件。 元件的刚度会影响对中读数的精度。

拆下连接器元件后，在对中检查过程中，连接器的驱动构件和从动构件应可以一起旋转。 这将避免零件的端面或孔跳动量影响千分表的读数。 当两个构件一起旋转时，千分表只显示设备的未对中读数。

最终对中

图 39	g01225201

使用千分表支承支架安装两个千分表。 这样可以同时测量孔和端面未对中。 关于记录对中读数的正确格式，请参见图 39。

读取端面读数前，确保曲轴轴向推力始终在相同方向。 在顶部将两个千分表归零，然后每隔 90 度（1.5 弧度）读取读数。 通过盘动发动机，旋转整个组件。

图 40	g01225203

图 40 显示了应使用的方法，提供了应遵照的说明，并且列举了不同发电机驱动配置总成的对中限值。

当发电机移至正确的端面对中位置时，有必要重新检查孔对中，反之亦然。

当发动机驱动一台以上发电机时，在所有发电机都对中后，重新检查每台发电机的对中。

关于发动机上垫片和安装螺栓的安装说明，请参阅“发动机安装”部分。

在完成最终垫补以及拧紧螺栓后，重新检查对中情况。

在设备升高至工作温度后，应检查曲轴轴向间隙。 轴向间隙应为 0.178 至 0.635 mm (0.007 至 0.025 in)。

重对中限值

达到现场检查限值时，需进行重对中。 当达到这些限值时，应将设备重对中至以前段落中所述的限值。

闭路耦合式从动设备的对中

下列闭路耦合式部件依靠将两个导线壳体连接在一起的螺栓来确定对中： 单轴承发电机, 闭路耦合式双轴承发电机, 变速箱 和 组合件. 当两个导线壳体以平行方式连接在一起时，壳体是对中的。 然后，差的安装方法可能引起外部应力。 这将使飞轮壳体弯曲。 这也会引起高振动。

图 41	g01225209

为了检查有无外部应力，松开从动设备和发动机飞轮壳体间的安装螺栓。 此时，飞轮壳体和从动设备之间应不会接触，从而确保壳体也没有承受应力。 两个分离的端面应平行，其间隙应为 0.13 mm (0.005 in)。 参见图 41。 油田用发电机承受极高的负载。 结果，当发电机与发动机不平行时，这些发电机可能使飞轮壳体发生扭曲。

为避免这种问题，当检查是否平行时，确保在整个 360 度范围内的最小间隙为 0.03 mm (0.001 in)。

有时，在检查对中时需要在飞轮和发电机转子之间安装一个千分表。 但是，当导入发电机壳体并将其用螺栓固定在飞轮壳体上后，不是用千分表方法来检查对中的。

这时，千分表方法可能会导致与两个壳体之间的平行检查相冲突。 参见图 41。 这个冲突显示从动设备的后轴承相对于发动机并不居中，而且会受到发电机制造商可接受的公差、飞轮壳体标称跳动量和飞轮下垂的影响。

用螺栓将发电机壳体固定在飞轮壳体上后，不应垫补发电机安装底座。 这种方法会使发电机壳体和飞轮壳体承受应力。 这可能造成振动。

小型卡特彼勒发电机组无需进行此项检查，因为发动机没有后安装底座，而依靠的是发电机支承。 参见图 33。 但是，有必要对小型卡特彼勒发动机进行此项检查，因为从动设备也刚性连接至另一件设备上。 常见的例子就是带有离合器机构的机械驱动装置，前者用螺栓固定在组合件上。 对于这种配置总成，差的安装方法将会使飞轮壳体上承受过多的应力。

对于单轴承发电机，建议使用导向轴延伸件和松配合柔性板，或者不使用导向轴延伸件，而使用导向板。 这将有助于保持良好的对中。

如果在组装发电机，即将连接板导入飞轮时注意到振动，通常通过将连接板相对于原始位置调整 1/4 圈就可以完成修正。 起动设备，观察振动上的变化。 为了找到振动最低的位置，可能有必要进行第二或第三次连接板的重新定位。 在振动最低的点上定位连接板。 该步骤可以相互抵消制造公差。

在用螺栓将连接板固定在飞轮上之前，总是将发动机旋转至相同位置（1 缸上止点）。 当飞轮在此位置时，拧紧一半螺栓。 然后旋转发动机，以便拧紧剩余的螺栓。 该步骤确保曲轴的任何下垂都始终处于将板紧固至飞轮上的相同位置。

机械驱动装置的对中

不正确的对中将导致过度振动、缩短组合轴承和离合器零件的寿命以及需要频繁重新对中。 良好的对中方法包括正确的垫补、压紧螺栓上的正确扭矩、精确的千分表使用。 有关更多信息，请参见一般对中信息部分。

对中步骤

最终对中应在所有主要设备安装到底座上后进行。 发动机应注满机油和水，并准备好运转。

当使用带有气囊的离合器时，确保对气压格外小心。 当气压升高时，未对中的允许量下降。 对中限值不得超过适用于卡特彼勒粘性减振连接器或离合器的限值，取两者的最小值。

图 42	g01225216

检查对中时，必须分离离合器。 参见图 42。 慢慢地旋转离合器 360 度（6 弧度）。 每隔 90 度（1.5 弧度）检查千分表的总读数。 如果需要，垫补发动机以获得正确的对中。 参见图 20。

千分表读数包含一个误差，这是由离合器或飞轮零件的跳动量引起的。 当怀疑跳动量过大时，根据需要进行检查和修正。

非卡特彼勒底座

非卡特彼勒制造的底座必须符合几个设计标准。 这些底座必须具有足够的刚度，以便限制由扭矩反作用力和底基层挠曲引起的扭力和弯曲力。 在运输过程中，底座必须能够阻止过多的弯曲力传输至发动机缸体、连接器和从动设备。 为避免共振，底座必须具有一个工作转速范围外的固有频率。 底座必须有足够的垫补空间，这样才能获得正确的对中。

振动

所有带有质量和弹性的机械系统都会产生振动。 发动机的振动源于燃烧力、扭矩反作用力、旋转部件的机构质量和组合刚度以及制造公差。 这些力可能产生从不需要的噪音到高应力水平等多种情况，甚至导致发动机或从动部件的严重故障。

如果固定设备位于建筑物中，或靠近感应式仪表或设备，如电脑，发动机振动产生的相同振幅和频率可能造成结构损坏。

其它影响因素为基座设计、土壤负载特性和其它在附近运转的机器。

当发动机转速导致共振时，振动应力将达到破坏水平。 当系统固有频率与发动机激振频率相等时就会产生共振。

发动机振动是由不平衡运动质量产生的有规律的、周期性驱动力引起并保持的。 这称为强制振动。

自由振动没有驱动力。 当这种振动以无阻尼运动开始，它将会以恒定振幅和固有频率无限期地继续下去。

如果强制振动的频率与自由振动的固有频率相同，那么就会发生过度振动。 这被称为共振，将导致严重故障。

质量弹性系统

发动机振动可能归结于下列类型和原因：

线性振动 - 水平和/或垂直惯性力，源于往复或旋转机械不平衡

扭矩反作用力 - 不是振动力，但可能引起振动

轴的扭转振动 - 存在周期力时，它发生于旋转的质量弹性系统（两个或以上的质量通过弹性轴连接在一起）中。 当这些力在扭转振动的固有频率附近再现时，可能会发生共振。 这会产生危险的应力。

轴的轴向振动 - 当扭矩施加到曲轴上时，它以长短交替变化。 当轴向固有频率接近扭转频率时，这是很严重的。

发电机组不需要自激振动的隔离保护。 但是，下列条件中需要隔振：

• 发动机振动必须与建筑结构分开。

• 从附近的设备传输至未运转的发电机组的振动。

• 支承在活动安装面上的系统，如挂车平板。

隔振器阻止可能产生破坏的振动通过建筑物传输至发电机组。 也可以减少噪音。

当发动机和发电机组装在一起时，必须完成振动研究和测试，以便确保在工作现场实现无故障的、令人满意的运转。 对于工厂组装的发电机组，其责任归于制造商。 在任何情况下，不论安装位置如何，必须有人从振动的观点上确保安装的完整性。

如果装置没有正确对中，完全平衡的旋转装置可能会发生振动。

振动测量值

大型发动机组上的振动测量值应使用 4C-3030 振动分析仪 取得。 如果没有卡特彼勒测量设备，应使用可以测量选定频率上的峰至峰位移、总速率和总位移的等同装置。

图 43	g01225222

对于双轴承发电机组，应在九个点上测量振动。 非发电机从动设备上的可比较的点可能是很重要的。 这些点如 43 所示。 这些点的描述如下：

第 1 点

发动机前部的水平方向（将探针定位于缸体左侧的曲轴中心线处）

第 2 点

发动机前部的垂直方向（将探针定位于缸体顶部平台上的曲轴中心线平面处）

第 3 点

发动机后部的水平方向（将探针定位于缸体右侧的曲轴中心线处）

第 4 点

发动机后部的垂直方向（将探针定位于缸体顶部平台（或后壳体）上的曲轴中心线平面处）

第 5 点

发电机前轴承的垂直方向（将探针定位于轴承壳体的轴中心线处）

第 6 点

发电机前轴承的水平方向（将探针定位于轴承壳体侧面的轴中心线处）

第 7 点

发电机后轴承的垂直方向（将探针定位于轴承壳体的轴中心线处）

第 8 点

发电机后轴承的水平方向（将探针定位于轴承壳体侧面的轴中心线处）

第 9 点

发电机后部轴向（将探针定位于发电机结构（非金属板）外缘右后侧的轴中心线处）

振动测量值必须取自从动设备处于额定功率时（100% 负载）。 如果需要附加的数据，建议在下列负载下进行测量： 0% 负载, 50% 负载 和 75% 负载. 在额定转速（无负载时）的 ±10% 处进行振动测量可能也是有用的。

对于九个测量位置的每个测量值，数据必须以半阶频率和一阶频率处的峰至峰位移 (mil)、总速率水平 (in/s) 和总位移 (mil) 的形式报告。 可以用一个表来进行记录，该表用于报告测量的振动数据。

振动限值

在任何负载条件下、任何测量位置下测得的振动水平，不得超过下列准则限值：

• 半阶频率处的峰至峰位移 = 5 mil (0.13 mm)

• 一阶频率处的峰至峰位移 = 5 mil (0.13 mm)

• 总位移 = 8.5 mil (0.22 mm)

• 总速率 = 1.35 in/s (34.3 mm/s)

这适用于柴油和燃气发动机（参考： EDS 73.1，线性振动）。

有关适用的振动限值，请咨询从动设备制造商。

如果测得的振动水平超出限值，请联系您的卡特彼勒代理商代表或卡特彼勒工厂代表以寻求帮助。

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注意
对于在稳定状态下运转的机器，不允许通过拧紧卡特彼勒隔振器上的减振螺栓来降低机组的振动水平。 这种方法只会隐藏振动故障。

线性振动

机器上的线性振动以噪音或摇动的形式表现出来。 尽管如此，不使用仪器很难确定振动的确切性质。 人类的感官不足以察觉振动量和发生期之间的关系。 0.254 mm (0.010 in) 的一阶 (12 rpm) 振动位移可能与 0.051 mm (0.002 in) 的三阶测量值在感觉上是一样的。

图 44	g01225302

振动发生于质量偏离和返回相同平面时。 振动可以一个单质量弹簧系统作为图示。 参见图 44。 在没有外力作用在系统上时，重块保持静止，没有振动。 但是，当移动或转移重块，然后释放时，将发生振动。 重块经由重块的原始位置上下运动，直至在摩擦力的作用下静止。 当有外力，比如发动机燃烧力，在发动机振动时连续影响系统，结果就定义为强制振动。

图 45	g01225303

重块完成一次运动所需的时间就是周期。 参见图 45。

振幅就是距离平均位置的最大位移（运动重复的间隔就是循环）。

如果重块需要一秒的时间来完成一个循环，振动频率就是一个循环/秒。

如果需要一分钟、一小时或一天，那么频率就是一个循环/分钟、小时或天。 如果一个系统一分钟内完成 20 次完整运动，那么其频率为 20 循环/分钟，或 20 cpm。

在分析故障时，确定振动频率是很有必要的。 这样就可以识别可能导致振动的发动机部件或状态。

从一个峰至相对的峰，重块运动的总距离叫峰至峰位移。 该测量值通常以 mil 表示。 一 mil 等于千分之一英寸 (0.025 mm (0.001 in))。 这是振动烈度的指南。

平均值和均方根 (rms) 用于测量振动（rms = 振动峰值的 0.707 倍）。 这些术语可在理论讨论中查阅到。

另一种用于分析振动的方法就是测量质量的速率。 注意，示例中不仅是移动，而且方向也有改变。 同样，重块的速度不断地改变。 在极限位置时，速度为 "0"。 在经过中间位置时，重块的速度或速率最高。

速率非常重要。 但是由于重块的变化性质，所以只选择了一个单点进行测量。 峰值速率通常以英寸/秒表示。

速率是对振动的直接测量值。 速率是机器状态的总体指标。 然而，速率并没有反应振动对脆性材料的影响。

峰值速率与峰至峰位移的关系如下： 峰值 V = 52.3 x D x F x 10⁶

其中：

峰值 V = 振动的峰值速率，英寸/秒。

D = 峰至峰位移，mil (1 mil = 0.001 in)。

F = 频率，循环/分钟 (cpm)。

加速度是振动的另一个特性。 它就是速率的变化率。 注意，在本例中，在行程极限位置的峰值加速度是 "0"。 随着速率增大，加速度降低，直至在中间点达到 "0"。

加速度以单位 "g"（峰值）来表示，其中 "g" 等于重力 (980 x 6650 mm/s² = 386 in/s² = 32.3 ft/s²)。

加速度测量值，或 g's，用于遇到相对大的力时。 当频率非常高时 (60,000 cpm)，它可能是振动的最佳指标。

振动加速度可从峰值位移计算：

峰值 g = 1.42 x D x F² x 10⁸

图 46	g01225304

机器振动是复杂的，并且包含多个频率。 位移、速率和加速度都用于诊断某些故障。 位移测量值是动态应力的较佳指标，因此比较常用。 注意，总位移、总峰至峰位移是个体振动的近似的和。 参见图 46。

隔振

发电机组不需要自激振动的隔离保护。 发电机组比较容易承受机组产生的任何振动。

但是，如果发动机振动必须与建筑结构分开，或振动从附近的设备传输至未运转的发电机组，这时需要隔振。 在发电机组和底座之间配备隔振安装件的卡特彼勒发电机组已经满足这些要求。 运转的设备很少受外部振动影响。 外部或自发振动的隔振方法是相同的。

隔振位置

图 47	g01225305

几种市售隔振器提供了不同的隔振强度。 一般来说，隔振器的固有频率越低，其挠曲越大（软），隔振也越有效。 在隔振器的工作范围内，发电机组的重量可以不均匀地分配到隔振器上。 但是，隔振器过载将会抵消隔振器的优点。 当隔振器位于发电机安装件和发动机前支承下时，隔振器的效率最高。 参见图 47。 如果要使用附加的支承，将一个隔振器放在前后安装件之间和散热器的下面。

为使用隔振器，必须确定组装设备的湿重和重心。 假设发动机和发电机安装在底座上，则可以计算湿重 (WT) 和装配重心。 需要一个公共基准。 参见图 47。 此例中，使用飞轮壳体的后端面或发动机缸体。 因为测量值位于基准的两侧，所以一个方向要记作负值。

图 48	g01225308

W_T - 湿重

W_E - 发动机重量

W_G - 发电机重量

W_R - 散热器重量

D_1,2,3 - 距离

如果要添加附加的设备，重复该步骤以确定新的重心。

图 49	g01225310

确定重心后，利用以下方法确定每对隔振器上承受的总的设备负载：

S₁ = W_T B/C

S₂ = W_T A/C

隔振器位置的确定

图 50	g01225311

隔振器经过规格化处理，因此其固有频率远离发动机的自激频率。 如果这些频率相近，整个设备将发生共振。 图 50 中的表反映了这种情况。 表中降低安装件的固有频率，将比率增加到 2 的平方根或 1.414 以上，从而带来了显著的改进。

隔振方法

图 51	g01225319

市售的装配式隔振器或散装隔振器可以减少振动。 这两种技术都利用了静态挠曲，挠曲增大带来更大的隔振效果。 尽管不同的材料的内阻尼会带来性能差异，图 51 中的振动表描述了挠曲对隔振的一般影响。 通过使用发动机转速作为标称振动频率，可以估计隔振材料上的压缩量。

通过这些软市售装置（在静态重量下发生挠曲的装置）可将设备在支承面处分离。 安装导轨或装配式底座可承受扭矩反作用力，无需隔振器提供一致的支承。

图 52	g01225323

连接至发电机组的管需要隔振。 当发电机组安装在弹簧隔振器时，特别需要这样。 燃料和水管、排气管和导管能够以不同方式长距离传输振动。 当使用隔振管吊架时，这些吊架应带有弹簧，用以抵消低频振动。 这些吊架也应带有橡胶或软木，用以将高频传输降至最低。 为避免形成管共振，应以不同的间距支承长支承管。 参见图 52。

橡胶

橡胶隔振器足以适合不需严格振动控制的应用。 通过仔细选择，可以隔离 90% 的振动。 这种隔振器可以隔离振动力传输时产生的噪音。 避免使用固有频率与发动机激振频率接近的橡胶隔振器。

在弹簧隔振器下方添加橡胶板可以限制通过弹簧传输的高频振动。 这些振动是无害的，但是会产生噪音。

弹簧

最高效的隔振器为钢制弹簧设计。 这种隔振器可以将从旋转机器传输至基座或安装面的全部振动和噪音隔离 96% 以上。 反之，隔振器可以吸收附近的机器产生的干扰，并避免损坏闲置设备。

弹簧型线性振动隔振器包含在海上电力模块中。 这些隔振器允许将发电机组安装在仅能够支承静载荷的表面上。

图 53	g01225325

弹簧型隔振器的细节显示了附加的止推座，它可以限制横向运动，而不会干涉弹簧的功能。 参见图 53。 出于倾角的需要，限位挡块也包含在内。

不需要扭矩或振动负载余量。 对于直接安装，通常不需要锚定螺栓。 但是，如果并联运行，建议采用垂直限制。 同样，隔振器应牢牢地固定在基座上。 当发动机侧向负载或发动机位于移动面上时，可使用带有缓冲器的弹簧隔振器。

其它隔振方法

以下类型的材料在隔离主要振动力时发挥极低作用： 玻璃纤维, 毡, 混合物 和 平橡胶. 这些材料随着时间增长而趋向于压缩，从而使材料变得无效。 因为这些类型的隔振器的挠曲很小，与发动机相比，这些隔振器的固有频率相对较高。 试图堆叠这些隔振器或随意使用这些隔振器，可能会使系统发生共振。

陆地钻机电力模块在三个内部安装点上含有组合衬垫。 陆地钻机模块简化了振动传输装置。 组合衬垫易于设计和保持在位。 当钻机频繁移动时，这尤其有帮助。

如果不需要隔振，辅助发电机组可以直接搁置在安装面上。 工厂组装的设备是动态平衡的。 理论上说，这里没有动态负载。 实际上，安装面必须能够支承 25% 以上的设备静态重量，从而能够承受扭矩和振动负载。 除非发动机是承受侧向负载的驱动设备，否则不需要锚定螺栓。 这通常适用于所有非并联安装的发电机组。 薄橡胶或组合衬垫能将设备爬行的趋势降至最低，或者这些隔振器能将设备磨损基座表面的趋势降至最低。

外部隔振

连接至发电机组的管也需要隔振。 当发电机组安装在弹簧隔振器时，这特别重要。 不采用隔振的话，下列部件可以长距离传输振动。 燃料和水管, 排气管 和 导管.

如果使用隔振管吊架，这些吊架应带有弹簧，用以抵消低频振动。 这些吊架也应带有橡胶或软木，用以将高频传输降至最低。

为避免累积或形成管共振，应以不同的间距支承长支承管。 参见图 52。

振动可以通过外罩传输，这将导致辅助设备的早期故障。 继电器、开关、仪表和管都会受到有害影响。

噪音，通常只是干扰，也可能达到让所有者和操作员反感的程度。 如果在建筑红线附近操作机器，噪音可能超出当地的法令的规定。

扭振

扭振作为附属物出现。 例如发动机曲轴，扭曲和复原。 标准发电机组部件将承受到燃烧力和扭矩反作用力带来的正常应力。 发电机组必须防止传动系的固有频率接近设备的工作转速。 如果忽略这一点，可能会导致曲轴、连接器、齿轮或轴承故障。

图 54	g01225340

扭振始于活塞做功冲程。 传动系简化图 54 显示了直径、长度和轴的惯性与系统固有频率的关系。

即使是使用在工厂内封装在卡特彼勒设计的底座上的发电机组，也必须避免出现会引起共振的临界转速。 所有应用，无论是否为卡特彼勒或一些其它公司封装，都需要进行扭转振动分析。 这将确保发动机和从动设备的兼容性。 振动分析必须由客户或卡特彼勒来完成，这取决于客户的偏好。 任何客户执行的分析都应依据卡特彼勒的审查和批准。 对于未遵照卡特彼勒的审查和批准、由其他人进行的分析，卡特彼勒不承担责任。 如果没有该项批准，卡特彼勒声称不为振动引发的故障提供保修。 对于卡特彼勒进行的分析，必须在开始计算前将一整套技术数据提交给卡特彼勒。 请参阅以下的资料。 该报告将包括关于整个弹性系统的固有频率、临界速度、角位移的相对振幅和近似节点位置的数理判断。 这包括发动机和从动设备。 有关订购信息，请参见价格表的“特殊附件”部分。

注: 有关复合安装，请联系工厂。 当一台以上发动机驱动一个单负载时，进行应用分析可能需要附加费用。 对于每台发动机连接不同从动设备的多发动机安装，需要进行独立的扭转分析。

需要以下技术数据：

1. 需要设备的工作转速范围。

2. 需要带有负载因变量刚性连接器的发电机组的负载需求曲线。

3. 需要整个系统的总布置图或略图，包括发动机前部驱动的设备的所有数据。

4. 当从动设备安装在发动机两端时，需要每一端的功率需求。 此外，需要同时发生的前、后功率（最大发动机负载）。

5. 需要用于发动机和从动设备之间的所有连接器的厂牌、型号、WR2（旋转惯量）和扭转刚度。

6. 需要每个旋转质量的 WR²。 也需要每个往复运动质量的重量。

7. 不论从动系统采用分离安装，还是安装在壳体内，需要从动系统中所有轴的扭转刚度和最小轴颈或详细尺寸。

8. 需要减速器或增速器的传动比。 减速器或增速器的 WR² 和刚度应说明这些部件是否经过调整以匹配发电机转速。

9. 对于往复式压缩机应用，需要压缩机在不同负载条件下的扭矩曲线的谐波分析。 如果没有该信息，需要压缩机在不同负载条件下的一个完整的压缩机循环的扭矩曲线。 需要压缩机所有可用飞轮的 WR²。

连接器

连接器必须与发动机和从动负载兼容（扭转），从而使扭转振动振幅保持可接受的范围内。 应对任何不存在成功经验的发动机传动系负载组合进行一项称为扭转振动分析的数理研究。 具有错误扭转刚度的连接器将会给发动机或从动设备带来严重损坏。

所有连接器都有一定的未对中的工作范围，有关该信息请与制造商联系。

某些驱动装置，如万向节，在不同的转速有不同的工作角度限值。

图 55	g01225360

作为通则，该角度应与轴每端的角度相同。 参见图 55。 万向节叉必须正确对中，滑动花键接头应可以自由移动。 如果没有一点角度，轴承可能由于缺乏运动而形成布氏压痕。

旋转不均匀率

图 56	g01225363

旋转不均匀率是描述发生在稳态操作过程中气缸的两次连续点火之间的曲轴扭曲角度的无因次比率。 表示该运动的公式取自可用于测量的现代仪表。 该比率如图 56 所示。

系统转速随着连接的旋转质量的不同而变化。 因此，对于基本发动机来说，即驱动发电机或附加设备的发动机，旋转不均匀率是不同的。

该比率在定制的大型低速发动机上有很多用处，但是在现代中速发动机上没有什么价值。

失衡的从动设备

发动机经过设计制造以期能够非常平稳地运转。 讨厌的振动通常源于传动系部件与发动机的配合不良或从动设备的不平衡。 具有较大不平衡的往复式设备可能会造成安装结构的早期损坏。 此外，这些不平衡也会造成讨厌的振动。 即使该设备安装和对中良好，并与发动机隔离，仍会发生这种情况。

如果驱动或连接设备存在未对中或失衡状态，即使发动机和从动负载处于平衡状态，也有可能会出现讨厌的以及有破坏性的振动。 发生未对中、失衡或质量漂移的长轴、驱动装置、齿轮组件、离合器或任何类型的连接器，都有可能是振动源。

对中

令人不满意的发动机安装几乎总会导致发动机和从动设备间的对中问题。 如果从动设备的故障不是先出现的，以重击、扭曲、挠曲或推力等形式传输至发动机的力或负载将会导致发动机曲轴和轴承故障。 在设计和安装阶段，如果能够考虑到发动机与从动负载之间的正确对中以及进行充足安装以保持对中的重要性，则可以避免这种花费昂贵的故障。

如果可能，必须将合适的柔性连接器内置在传动系中，以便补偿任何未对中情况。

良好的对中方法包括： 正确的垫补, 压紧螺栓上的正确扭矩, 精确的千分表使用, 轴承间隙允许量, 热生长 和 发动机的其它特性.