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故障檢修與技術(shù)維護 |
柴油機異響與轉速、溫度、負荷的關(guān)系 |
摘要：通過(guò)對柴油機異響的分析，可以判斷柴油機各工況的燃燒情況。因此，柴油機異響分析的結論對柴油機故障的診斷有著(zhù)很重要的參考價(jià)值。在故障診斷中，科學(xué)有效地使用聽(tīng)診器進(jìn)行異響聽(tīng)診，利用現代儀器及計算機對柴油機異響進(jìn)行全面的分析能夠幫助你解決維修難題，此外維修技術(shù)、分析思路也將得到提升與拓展。
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一、柴油機異響與轉速的關(guān)系
柴油機運轉時(shí)的大多數常見(jiàn)異響的存在與柴油機的轉速狀態(tài)有關(guān)。在不同的轉速時(shí)，異響的特征有所不同，掌握柴油機異響的特性，是判斷柴油機存在異響的原因的關(guān)鍵所在。
1、柴油機異響只是在怠速或低速運轉時(shí)存在。產(chǎn)生該類(lèi)異響的原因有：
（1）活塞和汽缸壁之間的間隙過(guò)大,造成沖擊；
（2）活塞銷(xiāo)與連桿襯套裝配過(guò)緊或連桿軸承裝配間隙過(guò)??；
（3）氣門(mén)挺桿與導孔之間的間隙過(guò)大；配氣機構凸輪軸輪廓磨損等。
2、柴油機在某個(gè)轉速范圍內時(shí)聲響紊亂，急減速時(shí)發(fā)出短暫聲響。發(fā)響的原因有：
（1）凸輪軸正時(shí)齒輪破裂或其固定螺母松曠；
（2）曲軸折斷；
（3）活塞銷(xiāo)與襯套之間配合松曠；
（4）凸輪軸的軸向間隙過(guò)大形成游動(dòng)或其襯套松曠。
（5）曲軸主軸承徑向配合間隙過(guò)小，運轉中發(fā)出特別尖銳而刺耳的聲音，當轉速提高時(shí)響聲更為明顯，曲軸主軸承徑向間隙過(guò)大時(shí)，運轉中發(fā)出沉悶的“霍霍”沖擊聲。
3、柴油機的異響在急加速時(shí)出現，維持高速運轉時(shí)聲響仍然存在。發(fā)生異響的原因主要有：
（1）連桿軸承配合間隙過(guò)大、軸瓦表面燒熔;
（2）曲軸軸承配合間隙過(guò)大；
（3）活塞銷(xiāo)斷裂；
（4）曲軸斷裂。
表1 柴油機異響與轉速的關(guān)系
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特征
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產(chǎn)生異響原因及所占比例
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由怠速突然加速到中速時(shí)，有明顯連續敲擊聲
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1.連桿軸承蓋螺栓松動(dòng)或折斷20%
2.連桿軸頸或軸承磨損過(guò)度，徑向間隙增大10%
3.軸承燒毀，脫落20%
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怠速或略低于中速時(shí)，響聲比較明顯，呈上下雙響
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1.活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)孔或連桿銅套配合松曠20%
2.機油壓力不足，曲軸箱內機油飛濺不足30%
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怠速時(shí)，發(fā)出連續不斷的聲響；轉速升高響聲也增高
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1.氣門(mén)間隙過(guò)大40%
2.凸輪磨損，頂到挺桿時(shí)有跳動(dòng)10%
3.氣門(mén)導管襯套磨損嚴重20%
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二、柴油機異響與負荷的關(guān)系
柴油機的異響與負荷存在明顯關(guān)系，診斷時(shí)可采取逐缸斷火解除該汽缸負荷的方法進(jìn)行試驗，通常采用有單缸斷火法、雙缸斷火法，分別解除一缸或兩缸的負荷，以鑒別異響與斷火汽缸負荷的關(guān)系。當某缸斷火時(shí)，異響減輕或消失。
1、異響發(fā)生的原因有：
（1）該缸活塞敲缸；
（2）連桿軸承松曠；
（3）氣門(mén)或氣門(mén)座燒蝕漏氣；
（4）活塞環(huán)漏氣；
（5）活塞銷(xiāo)斷裂。
2、當某缸斷火時(shí)，異響反而加重，或原來(lái)無(wú)異響，此時(shí)反而出現異響。原因有：
（1）活塞銷(xiāo)襯套松曠；
（2）活塞裙部錐度過(guò)大；
（3）活塞削卡環(huán)折斷活塞銷(xiāo)竄出；
（4）連桿螺栓松動(dòng)或連桿軸瓦表面耐磨合金燒蝕；
（5）飛輪固定螺栓松動(dòng)過(guò)甚。
3、當相鄰兩缸斷火時(shí)異響減輕或消失。發(fā)響的原因有：在兩缸之間的曲軸軸承配合間隙過(guò)大。
表2 柴油機異響與負荷的關(guān)系
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特征
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產(chǎn)生異響原因及所占比例
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單缸斷火，異響消失或減輕
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1.活塞敲缸30%
2.連桿軸承松曠10%
3.活塞環(huán)漏氣10%
4.活塞銷(xiāo)折斷5%
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單缸斷火，異響加重
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1.活塞銷(xiāo)銅套松曠5%
2.活塞銷(xiāo)竄出10%
3.連桿軸承螺栓松動(dòng)或軸瓦合金燒蝕40%
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相鄰兩缸斷火，異響減輕或消失
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1.曲軸主軸承松曠20%
2.軸承潤滑不良，機油粘度低，摩擦過(guò)熱使軸承燒毀20%
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三、柴油機異響與溫度的關(guān)系
1、在柴油機溫度較低時(shí)存在異響，當溫度升高后異響顯著(zhù)減輕甚至消失。產(chǎn)生異響的原因有：
（1）活塞與缸壁配合間隙過(guò)大；
（2）活塞因機油壓力過(guò)低而潤滑不良。
2、在柴油機溫度升高后存在異響，當溫度降低后異響顯著(zhù)減輕或甚至消失。產(chǎn)生異響的原因有：
（1）燃燒室過(guò)熱引起的早燃；
（2）活塞裙部橢圓的長(cháng)、短軸方向相反；
（3）活塞的橢圓度過(guò)小、活塞與缸壁之間的配合間隙過(guò)??；
（4）活塞變形；
（5）各活塞環(huán)與環(huán)槽之間的配合間隙過(guò)小。
表3 柴油機異響與溫度的關(guān)系
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特征
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產(chǎn)生異響原因及所占比例
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冷機時(shí)，響聲明顯，機溫升高后響聲減輕或消失
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1.活塞與汽缸壁磨損間隙增大40%
2.活塞選材不符熱膨脹系數大10%
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機溫上升后，響聲不減反而更明顯
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1.活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)孔配合松曠30%
2.機油壓力過(guò)低40%
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低溫時(shí)不響，高溫時(shí)有異響
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1.過(guò)熱引起早燃40%
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四、柴油機異響與工作循環(huán)的關(guān)系
柴油機存在異響故障往往與柴油機的工作循環(huán)過(guò)程有明顯的關(guān)系，尤其是曲柄連桿機構和配氣機構存在異響與工作循環(huán)有明顯的關(guān)系。
1、對于四行程柴油機，由曲柄連桿機構存在故障引起的異響均會(huì )因柴油機作功一次而發(fā)響兩次；由配氣機構故障引起的異響均只回因柴油機作功一次而發(fā)響一次。由曲柄連桿機構故障引起異響的原因有：
（1）活塞與汽缸配合間隙過(guò)大使活塞敲擊氣缸壁；
（2）活塞銷(xiāo)與連桿襯套配合間隙過(guò)大而發(fā)出的敲擊聲；
（3）活塞碰擊氣缸蓋；
（4）連桿軸承配合間隙過(guò)大形成沖擊；
（5）活塞環(huán)或槽磨損嚴重形成漏氣；
（6）曲軸主軸承配合松曠形成撞擊；
（7）曲軸斷裂。
2、由配氣機構故障引起的異響其原因有：
（1）氣門(mén)間隙過(guò)大使搖臂與氣門(mén)腳形成碰擊；
（2）挺桿與其導孔間隙過(guò)大形成敲擊；
（3）凸輪軸輪廓磨損；
（4）氣門(mén)桿與其導管間隙過(guò)大；
（5）氣門(mén)彈簧折斷；
（6）凸輪軸正時(shí)齒輪破裂；
（7）氣門(mén)座圈松脫；
（8）氣門(mén)在導管中卡滯不能關(guān)閉。
若異響與柴油機的工作循環(huán)無(wú)關(guān)，則應根據其發(fā)響區域進(jìn)行診斷。一般情況下，與工作循環(huán)無(wú)關(guān)的異響是柴油機的附件存在故障而引起的；如果是與工作循環(huán)無(wú)關(guān)的機件發(fā)出連續的金屬摩擦聲，一般是某些部件的旋轉件有故障，如發(fā)電機、冷卻水泵、空壓機等，可根據異響存在的部位進(jìn)行判斷。
表4 柴油機異響與柴油機工作循環(huán)的關(guān)系
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特征
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產(chǎn)生異響原因及所占比例
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曲軸每轉一圈發(fā)響一次
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1.活塞敲擊缸壁20%
2.活塞銷(xiāo)敲擊聲10%
3.連桿軸承松曠30%
4.活塞環(huán)漏氣20%
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曲軸每轉兩圈發(fā)響一次
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1.氣門(mén)間隙過(guò)大40%
2.氣門(mén)導管襯套磨損嚴重10%
3.氣門(mén)彈簧折斷10%
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五、柴油機異響與機體部位的關(guān)系
聲音是由于物體發(fā)生振動(dòng)而產(chǎn)生的。所以，當柴油機產(chǎn)生異響時(shí)，必然會(huì )因為某些部件產(chǎn)生了一定程度的振動(dòng)，根據振動(dòng)的部位及特點(diǎn)，可以輔助診斷發(fā)生異響的原因。柴油機常見(jiàn)異響所引起的振動(dòng)部件和區域可以按如附圖所示進(jìn)行劃分，可分為4個(gè)區域(A- A、B- B、C- C、D- D)和兩個(gè)部位(正時(shí)齒輪蓋、機油加注口)。
A- A區域：
可以聽(tīng)到燃燒室、主軸承和氣門(mén)等部位的異響。根據異響的特點(diǎn)可以輔助診斷活塞頂碰擊缸蓋、氣缸凸肩磨損過(guò)甚、氣門(mén)座圈松曠脫落、曲軸折斷以及主軸承配合間隙過(guò)大的敲擊聲等故障。
B- B區域：
在汽缸蓋的氣門(mén)室一側,可以聽(tīng)察氣門(mén)搖臂組合件及氣門(mén)挺桿等部位， 如在氣門(mén)室對面，可輔助診斷活塞敲缸的汽缸和大致部位；在機油加注口處可以聽(tīng)察并輔助判斷活塞銷(xiāo)異響、連桿軸承異響以及活塞環(huán)漏氣異響等故障。
C- C區域：
可以聽(tīng)察凸輪軸襯套異響和正時(shí)齒輪的異響，可根據異響特點(diǎn)輔助診斷凸輪襯套配合松曠故障以及凸輪軸正時(shí)齒輪破裂或其固定螺母松動(dòng)等故障。
D- D區域：
是在氣缸體與油底殼分開(kāi)面的附近(凸輪軸的對面)，在此區域聽(tīng)察可以輔助判明主軸承發(fā)響或曲軸斷裂等故障的大致部位。
正時(shí)鏈蓋區域：
是在柴油機的前端曲軸皮帶輪的后面，在此區域借助聽(tīng)診器可以判斷曲軸正時(shí)鏈輪、凸輪軸正時(shí)鏈輪、機油泵及鏈條等原因引起的異響故障。
機油加注口：
是在氣門(mén)室蓋上面加注機油的位置，在此位置打開(kāi)機油加注口蓋就可以明顯的聽(tīng)到氣門(mén)的響聲，進(jìn)而判斷異響的部位。
柴油機出現某些異響故障時(shí)，常常會(huì )伴隨出現其他故障現象。因此，這些伴同現象就成為輔助診斷異響原因的重要依據，如連桿軸瓦配合間隙過(guò)大則柴油機運轉時(shí)機油壓力降低，活塞與汽缸壁間隙過(guò)大會(huì )出現難啟動(dòng)、功率下降、煙色發(fā)藍及冷卻液溫度升高等。
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