一起主機(jī)機(jī)械敲擊故障分析

一、故障現(xiàn)象①主機(jī)轉(zhuǎn)速77r/min低負(fù)荷運(yùn)行,突然:★控制面板上“FUELCAMAHEAD”燈閃爍。5#缸機(jī)架以上有明顯的異常敲擊聲，節(jié)奏和轉(zhuǎn)速一致?！镏鳈C(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定不變,發(fā)生敲擊前各缸排溫與平均溫度差依次為+2℃、-5℃、+3℃、+2℃.0℃、14℃、-6℃、0℃，敲擊時(shí)5#缸排溫偏差從0℃迅速降低到-43℃,其它缸排溫略有上升?！镉寐牥籼铰?#缸,分辨不出發(fā)出聲音的位置。②主機(jī)操縱手柄拉至停車位(停止燃油噴射):★轉(zhuǎn)速下降初期,敲擊未停止也沒有明顯減輕,且仍然與轉(zhuǎn)速同步?！镛D(zhuǎn)速降低到約30r/min,敲擊聲頓時(shí)消失。③停車后,檢查主機(jī)掃氣箱、曲拐箱、凸輪軸箱、排氣閥系統(tǒng)等,均未見異常。④重新啟動(dòng),主機(jī)運(yùn)行再無敲擊,直到徹底排除此故障。二、故障分析故障分析,不少人是先列出全部可能,然后逐一檢查(包括內(nèi)部檢查、解體檢查)排除,最終能夠查明故障原因。這樣做,不僅費(fèi)力,更重要的是耗時(shí)過多影響營運(yùn),漂航排障也不安全。本文試圖結(jié)合故障現(xiàn)象和工作原理尋找故障點(diǎn)，盡量減少內(nèi)部檢查和解體檢查，節(jié)省時(shí)間和人力。當(dāng)然,這樣做需要全面細(xì)致地搜集故障現(xiàn)象,熟知故障原理,以及較強(qiáng)的邏輯思維能力。1、故障性質(zhì)主機(jī)有節(jié)奏與轉(zhuǎn)速一致的異常敲擊聲通常被稱為敲缸,其實(shí)并不確切。敲缸,顧名思義,是氣缸被敲擊。真正意義上的敲缸,是活塞撞擊缸壁,故敲擊節(jié)奏與主機(jī)轉(zhuǎn)速一致,稱為機(jī)械敲缸(冷敲缸)。后來,節(jié)奏與主機(jī)轉(zhuǎn)速一致的敲擊,都逐漸被稱為敲缸。例如霧化不良缸內(nèi)冷油積聚過多、燃燒始點(diǎn)過早等爆燃所致的爆炸壓力和爆炸聲過高,也被稱為敲缸，并為了區(qū)別于機(jī)械敲缸(冷敲缸)被稱為熱敲缸;氣缸外的機(jī)械敲擊,例如軸承間隙過大、部件過度摩擦等有敲擊,被敲擊的不是氣缸,但也因節(jié)奏與主機(jī)轉(zhuǎn)速一致被稱為敲缸?？梢?敲缸一詞不宜濫用;遇到“敲缸”,必須分清是真正意義上的敲缸,還是缸內(nèi)爆燃,或氣缸外的機(jī)械敲擊。據(jù)故障現(xiàn)象:★主機(jī)操縱手柄拉至停車位,停止燃油噴射,敲擊聲并未同步消失,可以排除缸內(nèi)爆燃。★敲擊毫無前兆,可以肯定不是機(jī)械敲缸,因?yàn)榛钊c缸套間隙不當(dāng)引起敲擊,必然有個(gè)發(fā)展過程,例如排溫逐漸變化,敲擊由輕變重等。由此可以肯定是缸外機(jī)械敲擊。2、確定敲擊點(diǎn)故障現(xiàn)象顯示,敲擊點(diǎn)在5#缸,機(jī)架以上。機(jī)架以上部位機(jī)械敲擊,可能在活塞/缸套.排氣閥、排氣閥頂升機(jī)構(gòu)、十字頭軸承、高壓油泵頂升機(jī)構(gòu)等五部位。(1)活塞/缸套，“(1)故障性質(zhì)”一段已排除。(2）排氣閥敲擊5#缸排溫明顯下降，可排除排氣閥閉閥時(shí)敲擊。因?yàn)榕艢忾y閉閥時(shí)敲擊（例如彈簧空氣關(guān)閥時(shí)液壓油阻力降低),則排氣閥工作異常導(dǎo)致掃氣不良,因而燃燒惡化,排溫應(yīng)該上升而不會降低。(3)排氣閥頂升機(jī)構(gòu)敲擊眾所周知，機(jī)械零件之間有兩種接觸——彈性接觸和剛性接觸。剛性接觸失效,就是斷裂或脫離,機(jī)器將無法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);彈性接觸失效,機(jī)器可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但溫度、聲音、振動(dòng)、參數(shù)等異常。排氣閥頂升機(jī)構(gòu)敲擊,只能發(fā)生在排氣凸輪與滾輪之間,因?yàn)橹挥兴鼈兪菑椥越佑|。若5#缸排氣凸輪與滾輪敲擊,它們之間必然有間隙,也必然延遲排氣閥開啟;而排氣閥延遲開啟,雖然因推遲排氣起始時(shí)刻而降低排溫，但由此引起的后燃升高排溫的作用更大,5#缸排溫會比其他缸高。故障現(xiàn)象顯示5#缸排溫明顯下降,可排除該缸排氣凸輪與滾輪敲擊。(4)十字頭軸承敲擊軸承間隙過大是導(dǎo)致缸外機(jī)械敲擊的常見原因。這種敲擊總有由輕變重的發(fā)展過程，敲擊聲隨主機(jī)轉(zhuǎn)速降低越來越輕,且持續(xù)到主機(jī)完全停轉(zhuǎn)才消失。排除這種可能,有下列故障現(xiàn)象支持:★這次敲擊毫無前兆,沒有由輕變重的發(fā)展過程，突然有明顯的異常敲擊聲;★隨主機(jī)轉(zhuǎn)速降低到停轉(zhuǎn)，初期敲擊聲未停止也沒有減輕,而轉(zhuǎn)速降到約30r/min敲擊聲頓時(shí)消失;★故障時(shí)主機(jī)77r/min低負(fù)荷運(yùn)行,僅相當(dāng)于額定功率的40%,各運(yùn)動(dòng)部件(含軸承)受力相應(yīng)較低,不大可能突然運(yùn)動(dòng)部件(含軸承)間隙不正常。況且該類敲擊不可能大幅度的影響排溫。(5)高壓油泵頂升機(jī)構(gòu)敲擊排除上述四種可能后，幾乎可以判定敲擊聲來自高壓油泵頂升機(jī)構(gòu)。高壓油泵頂升機(jī)構(gòu)(見圖1),包括凸輪,滾輪,復(fù)位彈簧,以及換向機(jī)構(gòu)的氣缸,撥叉、支撐銷子等,滾輪靠復(fù)位彈簧緊壓在凸輪上。圖1訓(xùn)壓沒泵驅(qū)動(dòng)部分示意圖與排氣閥頂升機(jī)構(gòu)一樣,高壓油泵頂升機(jī)構(gòu)只有燃油凸輪與滾輪是彈性接觸，所以只能是燃油凸輪與滾輪敲擊。況且還有5#缸排溫明顯降低為佐證,其邏輯是:燃油凸輪與滾輪之間有間隙→高壓油泵柱塞行程減少→(其他條件不變)有效行程減小→每一循環(huán)噴油量減少→5#缸排溫降低。3、確定故障源確定敲擊點(diǎn)在高壓油泵滾輪與燃油凸輪之間后，接下來要分析故障點(diǎn)——滾輪與凸輪間隙從何而來。滾輪與凸輪間有間隙,有三種可能:①滾輪復(fù)位彈簧疲軟失效，②高壓油泵頂升滑塊/導(dǎo)套運(yùn)動(dòng)阻滯，③高壓油泵柱塞/套筒運(yùn)動(dòng)阻滯。因?yàn)橹鳈C(jī)停車后重新啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)“再無敲擊”,可排除復(fù)位彈簧疲軟失效,后兩者則難以區(qū)分。好在高壓油泵與其頂升機(jī)構(gòu)緊鄰,便于監(jiān)視,一同拆檢也方便。這樣，沒有任何拆裝檢查就確定了敲擊故障源在高壓油泵或其頂升機(jī)構(gòu),且更可能是高壓油泵柱塞/套筒運(yùn)動(dòng)阻滯,因?yàn)樗ぷ鳁l件惡劣。而頂升機(jī)構(gòu)有滑油潤滑,工作條件較好,不易阻滯。4、臨時(shí)處理措施鑒于主機(jī)重新啟動(dòng)運(yùn)行再無敲擊，且判定敲擊點(diǎn)在高壓油泵及其頂升機(jī)構(gòu),認(rèn)為可繼續(xù)航行,只需采取下列臨時(shí)措施:★密切監(jiān)視5#缸高壓油泵及其頂升機(jī)構(gòu);★稍降低該缸油門格數(shù),使柱塞與套筒的相對位置與上次敲擊時(shí)的位置錯(cuò)開;★稍降低燃油溫度,即稍提高燃油粘度,加大燃油的潤滑效果;★制定應(yīng)急處理方案,等。采取上述措施,直到靠泊,未再發(fā)生敲擊。應(yīng)急處理方案——當(dāng)5#缸高壓油泵及其頂升機(jī)構(gòu)發(fā)生敲擊,當(dāng)值人員:第一步,立即到凸輪軸處(事先備好矮梯),通過玻璃蓋板觀察敲擊聲是否與5#缸高壓油泵滾輪撞擊燃油凸輪同步,若能很明顯看出同步,則可確定敲擊點(diǎn)和驗(yàn)證以上分析正確。第二步,用紫銅榔頭(事先備好)敲擊5#缸高壓油泵燃油齒條以改變油門格數(shù),觀察敲擊聲是否消失。第三步,若敲擊聲仍未消失,主機(jī)降速到30r/min，觀察5#缸高壓油泵燃油齒條格數(shù)是否比其它缸大,并再次改變該缸齒條格數(shù),觀察敲擊聲是否消失。第四步,若敲擊聲仍在,伺機(jī)停車檢查。一般情況下,敲擊聲應(yīng)在執(zhí)行第二步后消失。圖2柱塞根部拉痕明顯5、驗(yàn)證故障點(diǎn)靠泊后，拆下并解體高壓油泵及其頂升機(jī)構(gòu),見5#缸高壓油泵柱塞根部有兩道明顯拉痕(見圖2),套筒相應(yīng)部位拉毛,其他均無異常。換新該偶件后，主機(jī)工作便正常了，再沒發(fā)生類似敲缸。可知故障點(diǎn)在高壓油泵柱塞/套筒的分析正確。四、故障機(jī)理(1）