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      礦用汽車故障診斷技術(shù)研究

      2016-08-23 23:22:33蘇羽
      中國科技博覽 2016年15期
      關(guān)鍵詞:故障診斷技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)

      [摘 要]礦用汽車是在各類礦山中使用的運(yùn)輸工具,減少礦用汽車的故障率,不僅減少了維修成本,還可以增加礦場(chǎng)的產(chǎn)能,提高其經(jīng)濟(jì)效益。本文以神東煤炭集團(tuán)為依托,介紹了礦用汽車故障診斷技術(shù)。

      [關(guān)鍵詞]礦用汽車;發(fā)動(dòng)機(jī);故障診斷技術(shù)

      中圖分類號(hào):TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)15-0199-02

      神東煤炭集團(tuán)車輛管理中心于2010年元月25日成立。車輛管理中心是在原車輛管理處的基礎(chǔ)上,按照公司大專業(yè)化服務(wù)的思路,車輛管理中心承擔(dān)著全公司地面車輛資產(chǎn)管理、運(yùn)行、調(diào)劑、零小修、外委監(jiān)管等工作。車輛管理中心依靠GPS信息化管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)車輛全過程管理;推廣精細(xì)化的模板管理,實(shí)現(xiàn)管理和維修的動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo);打造準(zhǔn)“4S”化的維修車間,實(shí)現(xiàn)車輛的全過程維修。成為集團(tuán)又一支大專業(yè)化服務(wù)勁旅。車輛管理中心站在新的起點(diǎn)上,堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展,按照集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略,圍繞專業(yè)化隊(duì)伍建設(shè)這一核心任務(wù),秉承“感恩惜福、安全運(yùn)行、優(yōu)質(zhì)服務(wù)”的核心理念,不斷提高車輛運(yùn)營效率和專業(yè)化服務(wù)水平,創(chuàng)新神東大專業(yè)化服務(wù)管理模式,推動(dòng)管理水平再上新臺(tái)階。

      礦用汽車發(fā)生故障較頻繁,而且 50%以上的都跟發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的原因復(fù)雜,經(jīng)常一個(gè)故障現(xiàn)象由多個(gè)不同部位的故障共同造成,或者是一個(gè)部位發(fā)生故障卻造成多種故障現(xiàn)象。本文從故障診斷的方法入手,探討了故障檢修的方法。

      1 發(fā)動(dòng)機(jī)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

      礦用汽車工況十分惡劣,粉塵大、裝載量大、重載上坡多,設(shè)備長期處于三班倒生產(chǎn)的狀態(tài),使用年限短則幾年,多則30年左右,而發(fā)動(dòng)機(jī)是礦用汽車的“心臟”,發(fā)動(dòng)機(jī)零部件均屬易損件,磨損相對(duì)較大。從整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看,礦用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要由進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)及配氣機(jī)構(gòu)等部分組成。與一般汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)相比,礦用汽車使用300~2700kW大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī),通常采用V型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),缸數(shù)多在8缸以上。其中曲軸通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠浔旧淼男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其工作時(shí)需承受往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力和旋轉(zhuǎn)離心力,其軸頸表面在軸承內(nèi)滑動(dòng)速度較高>10m/s,其內(nèi)部溫度高達(dá)100~150。C,潤滑油粘度偏低軸瓦尤以疲勞強(qiáng)度高、耐沖擊、互換性與嵌入性良好、裝拆便利、成本低廉等應(yīng)用極其廣泛,但其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,受力相當(dāng)復(fù)雜且呈周期的變化,需承受很大的氣體爆發(fā)力、運(yùn)動(dòng)慣性及連桿蓋壓緊力的作用。

      2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要故障特點(diǎn)

      礦用汽車故障頻繁、成因復(fù)雜、層次性不同,且多半與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān),往往出現(xiàn)一個(gè)部位故障會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的多種故障,無法快速及時(shí)地判斷出故障具體部位和真正原因;或一種故障現(xiàn)象是由多個(gè)不同部位的故障共同造成的。發(fā)動(dòng)機(jī)故障主要特點(diǎn)是:排氣、冷卻水、機(jī)油等溫度異常;燃油、機(jī)油、冷卻水、壓縮風(fēng)等壓力異常;因操作調(diào)整和維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng),發(fā)動(dòng)機(jī)零部件潤滑狀況不良、積炭、過度磨損、松脫、斷裂,引起發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作狀態(tài)的異常,如水、氣、油等泄漏,冒白煙、藍(lán)煙或黑煙;啟動(dòng)困難,功率不足,轉(zhuǎn)速不穩(wěn),震動(dòng)大;發(fā)出異常的排氣聲、敲擊聲、碰撞聲、周期性的摩擦聲;散發(fā)出難聞的焦臭味或煙味等。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)費(fèi)用少則幾萬元,多則數(shù)十萬元,甚至導(dǎo)致整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重報(bào)廢。其修復(fù)周期長、維修成本劇增,嚴(yán)重威脅車輛行車安全。

      3 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與維修關(guān)鍵技術(shù)

      可針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各種信息進(jìn)行綜合分析,且根據(jù)各礦山自身檢修條件的不同,選用置換法、局部分析法、反證法、儀器儀表分析法或礦用發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行診斷。

      3.1 起動(dòng)困難

      該故障最常見。柴油機(jī)起動(dòng)困難問題遠(yuǎn)比汽油機(jī)突出。其故障主因是:油面過低,油路不暢;噴油壓力過低及噴油霧化不良;氣缸磨損,造成壓力不足;噴油嘴針閥卡住或堵塞;噴油定時(shí)不準(zhǔn);起動(dòng)轉(zhuǎn)速過低;著火溫度過低,排氣管冒白煙;電起動(dòng)系統(tǒng)工作不正常;使用燃油型號(hào)不對(duì);特別是嚴(yán)寒的冬天,發(fā)動(dòng)機(jī)本身溫度低,起動(dòng)吸入的空氣溫度過低,會(huì)使燃油的粘度和密度增大,流動(dòng)性變差,致使大部分燃油以液態(tài)存在于氣缸內(nèi),且噴油壓力低易造成蒸發(fā)和霧化不良,對(duì)起動(dòng)影響極大;對(duì)曲軸和軸瓦而言,低溫起動(dòng)機(jī)油粘度大、流動(dòng)性差,無法將機(jī)油送至軸頸工作表面,惡化了潤滑條件,各機(jī)件剛性摩擦更強(qiáng)烈,使磨損加劇。

      必須檢查油箱柴油存量及質(zhì)量,是否干凈清潔,油路是否堵塞,必要時(shí)進(jìn)行清洗與維護(hù);清洗噴油泵和噴油嘴偶件,裝復(fù)后經(jīng)壓力調(diào)試合格后再裝車;檢查和擰緊供油系油路每個(gè)油路接頭,必要時(shí)排除燃油中的空氣;維護(hù)濾清器,按規(guī)定清洗擦干或更換濾芯;可根據(jù)當(dāng)?shù)丶竟?jié)的不同合理選用燃油和潤滑油,溫度越低時(shí)選用牌號(hào)越低,要求燃料具有良好的揮發(fā)性、流動(dòng)性且含硫量低,便于起動(dòng);而采用電熱進(jìn)氣預(yù)熱和火焰進(jìn)氣預(yù)熱來提高進(jìn)氣充量的初始溫度,則是提高發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)性能最理想的辦法。

      3.2 冷卻水溫過高

      該故障較常見。發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工作時(shí),供水量不足、水泵不正常、氣缸差、氣缸水套和散熱器內(nèi)水垢積聚過多、節(jié)溫器損壞等皆會(huì)使冷卻水溫不降反升,影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。水泵皮帶、風(fēng)扇皮帶過松時(shí),應(yīng)適時(shí)進(jìn)行調(diào)整 或更換皮帶;水箱太臟時(shí),需清除水箱水垢,且定期進(jìn)行清理;節(jié)溫器損壞時(shí), 冷卻水則不能通過大循環(huán)流經(jīng)散熱器散熱,造成冷卻水溫高,必須更換節(jié)溫器;水泵損壞時(shí),要立即維修或更換水泵。

      3.3 機(jī)油壓力過低

      該故障較常見。機(jī)油管或冷卻噴嘴漏油時(shí),應(yīng)立即排查原因,更換損壞漏油配件;曲軸、襯套及軸瓦磨損失效時(shí),要更換磨損過大的部件且調(diào)整好位置;油壓傳感器失效時(shí),需立即更換傳感器 機(jī)油泵失效時(shí),必須立即進(jìn)行維修,或干脆更換機(jī)油泵。

      3.4 負(fù)載高引起增壓器、排煙管發(fā)紅

      該故障較少見。增壓器及油嘴工況不良時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整增壓器的工作參數(shù),清理干凈油嘴積炭;噴油嘴精密偶件失效時(shí),必須立即更換精密偶件;中冷器過臟,導(dǎo)致入氣量不足時(shí),必須定期進(jìn)行清理,保持中冷器的清潔;凸輪軸、搖臂及隨動(dòng)臂組件磨損過大時(shí),需進(jìn)行維修或更換磨損部件。

      3.5 柴油漏入油底殼

      該故障較少見。發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中,常發(fā)現(xiàn)油底殼中混入柴油,造成油底殼內(nèi)油面升高,其故障主因是柴油噴射壓力不足,噴霧狀況不良,未形成霧狀的油滴通過活塞與缸壁之間的間隙流人油底殼;氣缸密封性不良,壓縮行程氣體壓力過低,無法使柴油和空氣的混合物達(dá)到壓燃著火的程度等。必須定時(shí)排查噴油嘴安裝墊圈是否密封,及時(shí)更換損壞的墊圈,排查且根據(jù)需要更換高壓油泵、噴油嘴及氣缸墊;檢查噴油嘴噴霧情況,霧化不良引起滴油時(shí),應(yīng)調(diào)整好噴油壓力,必要時(shí)調(diào)校高壓油泵及噴油嘴;噴油器安裝不當(dāng)時(shí),宜重新安裝噴油器;檢查調(diào)整供油正時(shí);排查氣門和氣門座密封狀況;調(diào)整氣門間隙;檢查活塞配合間隙,必要時(shí)更換活塞、活塞環(huán)或缸套。

      3.6 油底殼內(nèi)進(jìn)水

      該故障較少見。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)是相互獨(dú)立的,正常情況下,冷卻水不會(huì)進(jìn)入油底殼。一旦油底殼進(jìn)水,會(huì)使機(jī)油稀釋、變質(zhì)及乳化等。若不及時(shí)處理好,極易造成機(jī)械部件磨損,甚至引起抱軸、燒瓦等事故。缸蓋破裂時(shí),需及時(shí)進(jìn)行修復(fù),且要正確安裝缸蓋;缸內(nèi)破裂時(shí),應(yīng)立即更換油殼底;缸套破裂時(shí),必須進(jìn)行維修或更換;為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌握發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼漏水狀況,可在發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼排污口安裝一個(gè)油混水報(bào)警開關(guān),利用原有的電路和報(bào)警儀表臺(tái),即可輕松地掌握漏水狀況。

      3.7 低壓油路進(jìn)氣

      該故障較常見。其主要表現(xiàn)為行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸熄火后且無法重新起動(dòng)。若打開高壓油泵放氣螺釘,用手壓泵泵油,排除油路中的空氣再起動(dòng)可著火、稍后又會(huì)熄火,即可判定油路中有空氣。其故障主因是柴油機(jī)工作時(shí),油箱至輸油泵段的油路壓力低于大氣壓力,若油管裂損、油管接頭處的銅墊圈損壞或安裝不妥時(shí),極易在該處滲氣,即便是微小的滲氣點(diǎn),也會(huì)吸入外部空氣。必須先排查柴油濾清器、噴油泵等處放氣螺釘是否擰緊,仔細(xì)排查油路各個(gè)管路接頭,特別是軟管部分易滲氣部位,查明原因、及時(shí)排除;打開放氣螺釘,用手壓泵排除油路中的空氣,緊固各管接頭,清除密封不嚴(yán)之處;在更換濾芯或清洗油水分離器時(shí),低壓油路也會(huì)混入大量空氣,因而必須進(jìn)行排氣作業(yè),直至輸油泵泵出柴油無氣泡時(shí),即可擰緊放氣螺栓,再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),排查各部有無滲漏現(xiàn)象,必要時(shí)予以修復(fù)。

      3.8 工作時(shí)功率虧損大

      該故障較常見。氣缸組件磨損失效時(shí),要更換磨損過大組件;油泵失效或正時(shí)機(jī)構(gòu)工作不良時(shí),需重新調(diào)校有關(guān)參數(shù);噴油器精密偶件工作失效時(shí),要更換精密偶件。

      3.9 冒煙

      該故障較常見。噴油器精密偶失效或渦輪增壓器工作失效時(shí),必須立即更換精密偶件或渦輪增壓器;凸輪軸組件磨損失效時(shí),需更換磨損的組件;氣門組件密封不良時(shí),必須及時(shí)調(diào)整或更換新的密封墊。

      3.10 震動(dòng)大、有異晌

      該故障較常見。發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況良好時(shí),在各種工況下應(yīng)保持運(yùn)轉(zhuǎn)平衡、響聲純正,無明顯雜音。若曲軸、連桿各種緊固螺絲松動(dòng)時(shí),需擰緊且做好防松處理;軸向間隙或軸瓦間隙過大時(shí),必須更換軸瓦,且保證間隙適宜;噴器霧化不良,導(dǎo)致敲缸現(xiàn)象時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整好噴油壓力;飛輪組件安裝不當(dāng)時(shí),需重新正確地安裝組件。

      發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,突然產(chǎn)生異響,轉(zhuǎn)速越大異響越強(qiáng)烈;活塞敲缸響、連桿軸承響、曲軸主軸承響、氣缸漏氣響等,皆會(huì)隨著負(fù)荷增大而變大,隨負(fù)荷減小而變小,即使加速后猛收油門,發(fā)動(dòng)機(jī)靠慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍有響聲。其故障主因是:活塞與缸套之間間隙過大時(shí),引起敲缸;正時(shí)齒輪磨損失效后,產(chǎn)生有規(guī)律的撞擊聲;軸頸磨損、軸瓦燒蝕使配合間隙增大后,引起軸瓦的撞擊聲;機(jī)油泵齒輪磨損后,傳動(dòng)齒輪發(fā)出噪音,活塞銷配合間隙增大產(chǎn)生異響等。

      4 汽車檢測(cè)診斷技術(shù)發(fā)展方向

      隨著礦用汽車技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)要求越來越高,特別是隨著電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、智能傳感器技術(shù)及專家系統(tǒng)技術(shù)的日臻完善,利用現(xiàn)代綜合診斷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、診斷結(jié)果自動(dòng)一體化,如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行人工智能診斷;采用小波分析法進(jìn)行信號(hào)處理;應(yīng)用分形幾何診斷汽車故障;逐步完善與硬件相配套的國產(chǎn)軟件研發(fā)及定量化檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定等,可進(jìn)一步提高診斷系統(tǒng)的智能化水平,提高信息資源共享、軟硬件共享水平,且可利用信息高速公路將全國的汽車檢測(cè)站聯(lián)成廣域網(wǎng),能使交通管理部門實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛狀況,目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)正朝著智能化、自動(dòng)化、精確化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化的方向發(fā)展。

      5 結(jié)語

      綜上所述,礦用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障是不可避免的,跟運(yùn)行環(huán)境、檢修質(zhì)量、保養(yǎng)質(zhì)量、操作方法等密不可分,通過各種手段不斷加強(qiáng)和提高其診斷和檢修水平,提高礦用汽車的運(yùn)行率,更好地為礦山生產(chǎn)做服務(wù)。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 唐榮偉,王國棟.發(fā)動(dòng)機(jī)磨損原因分析[J].包鋼科技,2007,33(4).

      [2] 黨永明.礦用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)幾種燒瓦故障原因分析及預(yù)防措施[J].商品與質(zhì)量·學(xué)術(shù)觀察,2011(8)

      作者簡介

      蘇羽(1984年-),本科,助理工程師,吉林省通化市人,2007年畢業(yè)于東北電力大學(xué),現(xiàn)供職于神東煤炭集團(tuán)車輛管理中心,主要從事地面生產(chǎn)用車的技術(shù)管理工作。

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