柴油机配气机构技术状况的好坏直接影响到其动力性能。按照技术要求加强对配气机构的维护保养,发现问题及时解决,可以使柴油机发挥出最佳效能,减少或避免故障的发生。下面举例进行分析说明。
1.故障现象
1台XG951-II型装载机作业时,其配装的D9-220型柴油机发生明显异响,且响声凌乱,柴油机动力明显下降,装载机不能正常工作。加油时从排气管冒出大量黑烟,在柴油机罩盖上覆盖了一层黑黑的烟尘。为此,决定对该柴油机进行拆检。
该柴油机此前的状况如下:在距此次拆检3个月之前,柴油机出现异响,但排气管排出的烟气不大,并且动力没有明显下降。经过检验人员的检查,没有找到故障的原因,于是决定继续使用该装载机。
在距此次拆检1个月之前,柴油机的异响变大,每当加大油门或急加油时就会少量冒黑烟,在负荷较大时会感到动力不足。因为又没有找到故障所在,于是决定该装载机继续使用,直到此次拆检之前。
2.故障检查
根据排气管大量冒黑烟这一典型的故障现象,开始怀疑是废气涡轮增压器损坏。拆开后检查,结果发现该废气涡轮增压器技术状况良好。于是决定拆检配气机构。
在拆检的过程中,发现以下现象:Ⅲ缸排气门摇臂滑动轴承磨损、脱落,摇臂滑动轴承座孔严重磨损,其最大孔径已经达到26.5mm(轴承标准孔径为22mm);摇臂轴严重磨损,最大磨损处直径为21mm(标准直径为22mm);气门推杆上端球碗已被碰击损坏。
同时发现Ⅲ缸进气门摇臂滑动轴承内孔磨损严重,其最大孔径为24mm(标准孔径为22mm),摇臂轴最大磨损处直径为21.6mm(标准直径为22mm)。
进一步检查发现,从气缸盖通过摇臂轴支座进入Ⅲ缸排气门摇臂轴的润滑油道完全堵塞,进入进气门摇臂轴的油道也发生严重堵塞。
3.故障分析
分析认为,在距此次拆检3个月前,该柴油机Ⅲ缸排气门摇臂轴润滑油道开始出现堵塞。此时摇臂滑动轴承与摇臂轴之间得不到润滑油的充分润滑,摇臂滑动轴承与摇臂轴的相对运动产生干摩擦,其配合间隙开始增大,致使柴油机运转过程中出现了轻微异响。但由于此时摇臂滑动轴承与摇臂轴磨损较小,配气机构传动链间隙增加幅度较小,对配气正时影响较小,所以柴油机没有出现明显的异常现象。
在距此次拆检1个月前,该柴油机Ⅲ缸排气门摇臂轴润滑油道已经堵塞一段时间。此时摇臂滑动轴承与摇臂轴因磨损加剧而产生松旷,配气机构传动链的间隙进一步增大,由此导致柴油机运转过程中出现了较大异响。由于摇臂滑动轴承与摇臂轴的配合产生松旷,造成柴油机配气正时发生改变,排气门开始出现晚开、早关现象。由于排气门升程和开度不足,Ⅲ缸燃烧后的废气不能完全排出,影响了下一循环进入汽缸新鲜空气的进气量。当加大油门或急加油时,正常的空燃比发生较大改变,由此导致排气管大量排出黑烟,同时引起柴油机大负荷工况时动力不足。
此次拆检之前,随着Ⅲ缸排气门摇臂与摇臂轴磨损量进一步增大,排气门摇臂滑动轴承与摇臂轴的间隙也进一步增大,气门摇臂与摇臂轴互相碰击趋于强烈,摇臂滑动轴承逐渐变薄、破损并脱落。此时配气机构传动链,特别是气门调整螺栓球头与推杆球碗之间的间隙急剧增大,致使推杆球碗失去定位作用而发生摆动。推杆摆动过程中,调整螺栓球头与推杆球碗边缘发生相抵状况,此时排气门摇臂行程增加,排气门与活塞顶部产生相互撞击并产生异响,进而加剧了推杆球碗损坏。
同理,进气门摇臂轴润滑油道堵塞也造成进气门摇臂滑动轴承与摇臂轴、气门调整螺栓球头与推杆球碗的严重磨损,并出现异响。由于Ⅲ缸进、排气传动机构相继严重磨损、损坏,柴油机异响明显、响声凌乱。
该柴油机配气正时发生重大改变后,Ⅲ缸的燃烧过程严重恶化,大量的燃油分子因不能完全燃烧而在高温下产生碳化现象,以黑烟的形式排放出来,黑烟中较大颗粒的碳化物便飘落于消声器附近的柴油机罩盖上。由于燃料燃烧不完全,该柴油机动力明显不足。
4.故障产生的原因
分析认为,这是一起明显的维护保养失当引发的故障。该故障产生的原因有以下4点:
(1)作业场所粉尘污染严重
该机所在的煤场,煤粉污染十分严重,致使柴油机润滑油中积存了大量煤灰粉尘。润滑油中积存的煤灰粉尘进入润滑油道后产生积存,进一步造成润滑油道堵塞。
(2)机油更换不及时
按照该系列柴油机的维护要求,应每3个月或工作250h更换一次机油,同时更换机油滤清器。在粉尘污染严重环境下作业,须适当缩短换油周期。但是该单位每年只允许在冬季和夏季之前各更换一次机油。由于机油更换不及时,致使机油在严重环境污染条件下产生变质,机油中出现油泥状物质。
(3)维护保养不到位
对该装载机进行二级保养时,由于未按照技术要求对柴油机的各个润滑部位进行检查,导致柴油机配气机构润滑油道堵塞未被及时发现。
(4)没有找准故障点
在柴油机出现故障的初期、中期阶段,没有找出故障部位,致使该柴油机气门摇臂、摇臂轴等损坏,从而引起柴油机异响、冒黑烟、动力不足等故障。
将该柴油机配气机构修复并更换新机油后试机,故障消失。