內(nèi)燃機(jī)車檢測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

高勤云 楊曉燕 王雷 王琰琰

摘要：內(nèi)燃機(jī)車在當(dāng)前企業(yè)中的應(yīng)用是多方面的，機(jī)車的檢修是保障正常作業(yè)的基礎(chǔ)，通過對內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行系統(tǒng)的檢測，探討內(nèi)燃機(jī)車檢測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用情況，構(gòu)建以預(yù)防為主的檢測維修模式，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車檢測效率提升，有效控制檢測和維修成本。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;檢測技術(shù);開發(fā);應(yīng)用

中圖分類號：TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0119-02

0? 引言

對內(nèi)燃機(jī)車的檢測主要需要確認(rèn)其各個(gè)部位的運(yùn)行狀態(tài)，具體檢測包括柴油機(jī)狀態(tài)檢測、整體異常振動故障檢測、輪轂紅外測溫檢測等，通過全面綜合的檢測及時(shí)采取故障預(yù)防措施，并對發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)維修，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行。內(nèi)燃機(jī)車所包含的機(jī)械設(shè)備是多樣化的，因此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的檢測，才能夠?yàn)榫S修打好基礎(chǔ)，這就需要我們對內(nèi)燃機(jī)車的檢測技術(shù)進(jìn)行積極開發(fā)和應(yīng)用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)尋求簡單便捷、實(shí)用高效的檢測手段。

1? 內(nèi)燃機(jī)車檢測現(xiàn)狀概述

在當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)車檢測方面，科研部門堅(jiān)持簡單、高效、實(shí)用三項(xiàng)原則，在檢測時(shí)只針對內(nèi)燃機(jī)車關(guān)鍵部位進(jìn)行檢測診斷，在此基礎(chǔ)下，內(nèi)燃機(jī)車檢測效率明顯提升，故障排出速度快。在內(nèi)燃機(jī)車檢測過程中，減少了對機(jī)車拆卸的行為，同時(shí)很少進(jìn)行部件改造，做到此種程度的重要技術(shù)支持是多種診斷儀的科學(xué)運(yùn)用，包括電氣系統(tǒng)檢測儀、機(jī)車軸承診斷儀、柴油機(jī)燃油噴射壓力波測試儀等等，通過便捷有效的檢測儀設(shè)備，快速高效的實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車的故障檢測。隨著技術(shù)的提升，檢測技術(shù)也在不斷開發(fā)和進(jìn)步，尤其是對于內(nèi)燃機(jī)車的關(guān)鍵部位和重要設(shè)備的檢測。例如柴油機(jī)增壓器轉(zhuǎn)速檢測、主電路瞬間接地檢測、牽引電機(jī)火花測試、機(jī)車車輪踏面自動檢測、主發(fā)電機(jī)軸承狀態(tài)檢測等等，針對不同部位的快速檢測技術(shù)在提升，機(jī)務(wù)部門對于內(nèi)燃機(jī)車的診斷檢測及監(jiān)控效率在不斷提升，技術(shù)手段也變得多樣化，有效把握準(zhǔn)確性。

2? 某部門內(nèi)燃機(jī)車基本狀態(tài)

企業(yè)某部門現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)車總共22臺，型號分別是CK1F、GK2B、GK1C、DF10D、GKD1A，目前雖然制定了定期檢修的工作任務(wù)，但是在實(shí)際的檢修工作開展過程中，仍然容易出現(xiàn)維修不到位、維修過剩的情況。維修不到位的情況，會導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)車設(shè)備故障未檢測到的情況，為機(jī)車運(yùn)行遺留隱患。維修過剩意味著機(jī)車設(shè)備經(jīng)過了多次檢測診斷以及維修，可能存在頻繁拆裝的情況，維修過剩會造成人力資源的浪費(fèi)，同時(shí)消耗維修經(jīng)費(fèi)。

為了能夠提升機(jī)車穩(wěn)定性，需要針對機(jī)車檢測維修制定合理的維修模式，就機(jī)車狀態(tài)情況為基礎(chǔ)制定維修計(jì)劃，把握機(jī)車狀態(tài)。這就要求機(jī)車檢測技術(shù)要積極提升，才能夠準(zhǔn)確的檢測機(jī)車故障情況，理清機(jī)車狀態(tài)，為機(jī)車修成優(yōu)化提供可靠的參考依據(jù)。

3? 柴油機(jī)狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組成? 柴油機(jī)狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)的設(shè)備組成主要有：柴油機(jī)上止點(diǎn)傳感器（HHK-8020D型霍爾傳感器）、轉(zhuǎn)速傳感器（SZMB-5型磁電轉(zhuǎn)速傳感器）、柴油機(jī)氣缸檢測儀。其中的上止點(diǎn)傳感器主要測量和收集凸輪軸喉箍磁頭位置信息，以達(dá)到確認(rèn)氣缸位置的目的;轉(zhuǎn)速傳感器則是為了檢測手機(jī)曲軸輸出端盤車齒輪的轉(zhuǎn)速信息。柴油機(jī)狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

其檢測適用范圍主要針對12V180、6V240、12V240、16V240型號柴油機(jī)，通過收集柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并進(jìn)行頻譜分析，進(jìn)一步對具體參數(shù)進(jìn)行研究分析，以判斷柴油機(jī)故障類別和位置。

柴油機(jī)狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)主要具備的功能主要有：狀態(tài)檢測、顯示記錄、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲功能、數(shù)據(jù)查詢等。

3.2 故障診斷原理? 柴油機(jī)的機(jī)械運(yùn)動形式屬于往復(fù)式，在工作狀態(tài)下，其瞬時(shí)轉(zhuǎn)速具有一定的規(guī)律性，收集柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信息以得到豐富的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行信息，通過分析判斷柴油機(jī)故障情況。

一般情況下，柴油機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其各缸動力性能以及運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)度趨于一致，且瞬時(shí)轉(zhuǎn)速大體會在固定范圍內(nèi)規(guī)律波動。但是如果柴油機(jī)某個(gè)氣缸出現(xiàn)問題，在實(shí)際檢測中會體現(xiàn)在瞬時(shí)轉(zhuǎn)速狀態(tài)中，其速度規(guī)律被打破，動力紊亂、平穩(wěn)性變差，反饋給傳感器的信號會發(fā)生較大波動和變形，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)情況，可以具體分析柴油機(jī)氣缸內(nèi)問題情況。柴油機(jī)狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)對采集的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，將時(shí)域圖象轉(zhuǎn)換到頻域，可以反映出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的各個(gè)階段的能量分布，為故障檢測判斷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高檢測效率。

4? 機(jī)車振動檢測

機(jī)車異常振動可能的影響因素有很多，對于此類難題的檢測診斷是有一定難度的。在實(shí)際檢測過程中，運(yùn)用振通904檢測設(shè)備開展基于頻率振動功率能量為參考的機(jī)車振動檢測思路，以司機(jī)室振動情況為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，推斷機(jī)車動力部件是否存在異常工作狀態(tài)或振動情況。

這種機(jī)車振動檢測原理的依據(jù)主要是因?yàn)闄C(jī)車司機(jī)室本身不是動力源，同時(shí)與動力部件并無連接，如果司機(jī)室發(fā)生振動，可以判定是其他動力部件振動而引起的。振動通過機(jī)械零部件的傳導(dǎo)而造成的司機(jī)室異常振動。

具體振動檢測思路：以司機(jī)室振動情況為參考，測試某種工況下司機(jī)室振動頻率，如果測試出超標(biāo)的情況。那么在同等工況下測試機(jī)車動力部件振動頻率，如果存在某動力部件與司機(jī)室振動頻率相類似或吻合，則可以判定振動來源是由于此動力部件所引起的。

在實(shí)際的檢測過程中，異常振動情況發(fā)生，司機(jī)室內(nèi)有著明顯的感受，振動會影響駕駛操作準(zhǔn)確性，也會影響乘務(wù)員身心健康?；诖?，以司機(jī)室為參考點(diǎn)，對振動頻率進(jìn)行檢測，同時(shí)對比其他動力部件振動頻率，從而實(shí)現(xiàn)對異常振動故障的定位。在故障消除后，司機(jī)室乘務(wù)員是可以直觀感受到的。

基于上述檢測技術(shù)和思路，已成功檢測部門GK1F1019機(jī)車因曲軸不平衡造成的異常振動。

5? 軸承檢測技術(shù)

振動檢測技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)C(jī)車軸承進(jìn)行離線狀態(tài)檢測，這需要首先建立地面數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過地面檢測平臺，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車軸承檢測、機(jī)車車軸齒輪箱性能測試的同步進(jìn)行，以此達(dá)到計(jì)劃修、狀態(tài)修兩種狀態(tài)的有機(jī)結(jié)合。這樣的優(yōu)勢在于在故障檢測的同時(shí)，為檢測定修做準(zhǔn)備，檢修效率更高，節(jié)省維修時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一體化操作，有效提升機(jī)車車輛檢修質(zhì)量。

5.1 地面檢測平臺的建立

出于投資成本控制、試驗(yàn)資源整合的目的，檢測平臺需要具備兩方面的功能，驅(qū)動輪對轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)對軸承、傳動箱軸承、齒輪嚙合的檢測以及性能試驗(yàn)。

基于功能性的要求，在技術(shù)方面也有一定的要求：首先，輪對轉(zhuǎn)動過程中要平穩(wěn)。輸入性激振造成的干擾信號要少，確保需要采集的信號不失真。其次要具有調(diào)速功能，可實(shí)現(xiàn)輪對分別以100-170r/min、250r/min、420r/min三種轉(zhuǎn)速條件的轉(zhuǎn)動。

5.2 振動檢測數(shù)據(jù)庫的建立與使用

作為檢測維修工作的重要基礎(chǔ)，是建立振動檢測數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的建立能夠?qū)⒄駝訑?shù)據(jù)信息存儲，對不同監(jiān)測點(diǎn)振動參數(shù)進(jìn)行分類和對比，以指導(dǎo)振動檢測工作的進(jìn)行。數(shù)據(jù)庫需要將檢測點(diǎn)名稱、位置、頻率、靈敏度、波形、報(bào)警值等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。通過記錄正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的數(shù)值與檢測時(shí)數(shù)值形態(tài)的對比，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的判斷。

5.3 軸承狀態(tài)的分析與評價(jià)

針對軸承狀態(tài)的分析評價(jià)需要予以足夠的重視，通過數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息對比，判斷軸承運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際的數(shù)據(jù)對比過程中，需要對原始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行一定處理，這是由于振動波形數(shù)據(jù)信息的屬性為時(shí)域信號，不能夠直接與軸承故障進(jìn)行對比分析，因此利用傅里葉變換法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，呈現(xiàn)出振動頻譜，在進(jìn)行一些列對比分析研究，判斷軸承的運(yùn)用狀態(tài)和故障的部位。

6? 機(jī)車輪箍的紅外檢測

企業(yè)環(huán)境、道路、線路、坡道、輪軌、工況、運(yùn)輸?shù)染C合因素的影響，機(jī)車在長時(shí)間的作業(yè)過程中，容易出現(xiàn)輪箍遲緩的情況。在以往的機(jī)車故障經(jīng)驗(yàn)中，可以知道輪箍遲緩情況的發(fā)生，可能是由于摩擦生熱造成的輪箍熱脹導(dǎo)致的。在機(jī)車作業(yè)過程中，需要注意輪箍溫度情況，避免過熱造成遲緩影響作業(yè)效率甚至引發(fā)其他故障發(fā)生。機(jī)車輪箍的紅外檢測裝置的應(yīng)用，可以對輪箍溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使乘務(wù)員能夠及時(shí)了解機(jī)車輪箍溫度情況，合理把控作業(yè)時(shí)間，合理操作控制。輪箍紅外檢測裝置以flex3530工控板和IRTP-300L紅外傳感器為主要核心構(gòu)成的。工控板通過循環(huán)讀取IRTP-300L紅外傳感器檢測值并顯示在LCD屏幕，做到實(shí)時(shí)檢測;在程序控制中通過對檢測溫度值的判斷，在不同溫度范圍時(shí)進(jìn)行閃燈蜂鳴器鳴叫的分級報(bào)警處理，在溫度到達(dá)預(yù)警值時(shí)發(fā)出報(bào)警聲音，提醒可乘人員采取降溫措施，規(guī)范機(jī)車操作，預(yù)防弛緩現(xiàn)象發(fā)生。

7? 討論

①通過提升檢測能力和水平，對柴油機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行全方位檢測，對柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對故障發(fā)生的預(yù)防，同時(shí)對故障及時(shí)檢修。通過對柴油機(jī)的狀態(tài)檢測，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)諸如噴油器霧化不良、噴油器故障等現(xiàn)象，及時(shí)預(yù)防、及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)維修。通過柴油機(jī)在線檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對故障的積極預(yù)防，故障在出現(xiàn)苗頭時(shí)進(jìn)行調(diào)整，避免故障影響的擴(kuò)大，為機(jī)車的運(yùn)行效率提供了保障。②通過振動檢測技術(shù)的應(yīng)用，將機(jī)車中異常振動情況進(jìn)行對比檢測，實(shí)現(xiàn)對故障的精準(zhǔn)定位，掌握機(jī)車各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)通過數(shù)據(jù)庫信息實(shí)現(xiàn)對故障信息的記錄和對比。在之后的故障檢測維修中，可以通過數(shù)據(jù)對比實(shí)現(xiàn)快速便捷的故障診斷，提高故障檢測診斷效率。③合理運(yùn)用數(shù)據(jù)庫存儲信息，對軸承狀態(tài)進(jìn)行對比分析，實(shí)現(xiàn)對軸承故障、質(zhì)量的檢測，為檢修效率提升奠定基礎(chǔ)，與此同時(shí)根據(jù)檢測結(jié)果可以有效避免過剩檢修的情況。④輪箍溫度檢測裝置的啟用，是將機(jī)車溫度狀態(tài)可視化，發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行報(bào)警提示，以保證機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定。

8? 結(jié)束語

內(nèi)燃機(jī)車狀態(tài)檢測技術(shù)的運(yùn)用，是為機(jī)車的正常運(yùn)行做保障，通過對數(shù)據(jù)信息的收集和比較，為機(jī)車狀態(tài)進(jìn)行全面把控，做到對故障的預(yù)知、預(yù)控、積極預(yù)防和診斷處理。通過內(nèi)燃機(jī)車檢測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，不斷完善檢測技術(shù)水平，能夠有效提升機(jī)車檢修效率和檢修質(zhì)量，有效控制成本，為機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

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