柴油机不正常响声诊断分析

王宝记

1 机械敲击声

柴油机运动件由于磨损,使配合间隙加大,工作时产生较大的冲击作用而产生敲击声。开始较轻微,随着磨损加剧而逐渐严重。一般是周期性出现,并伴随有柴油机振动加剧现象。此外,柴油机零件损坏或安装调整不当,工作时出现不协调现象,也会出现不正常的敲击声,这类响声一般是突然出现的。

(1)主轴承的敲击声。当主轴承螺母没有上紧或松动,主轴瓦磨损严重或出现烧损现象,或因装配调整不当,都会使轴瓦与主轴颈间的间隙加大,柴油机工作时便会产生冲击作用,而出现敲击声。

一般主轴承间隙过大所产生的敲击声是钝哑的,而主轴承烧损后的冲击声则较清晰。上述敲击声随着柴油机转速升高和负荷加大将变的更为清晰,并随着柴油机振动加剧,机油压力也明显下降。

主轴承的敲击声可通过机体两侧主轴承部位听到。

(2)连杆轴承敲击声。当连杆螺栓没有上紧、松动或发生断裂现象,连杆轴瓦磨损严重或烧损,都会使连杆轴瓦与连杆销之间的间隙增大。柴油机工作时,连杆销与轴瓦间产生很大的冲击负荷,而发出不正常的敲击声。

(3)活塞销敲击声。当活塞销与连杆小头衬套间隙过大或活塞销与销座配合过松时,会产生冲击作用而发出不正常冲击声。它是一种非常尖锐、音调甚高而明显的金属敲击声。当柴油机转速变化时,特别是由高速突降到低速时,从气缸上部位置处可听到尖锐”当、当”金属冲击声。低速时响声缓慢而明显,猛提转速时,响声也随之加大加快。柴油机温度升高后,响声不减弱。

(4)活塞环敲击声。因活塞环折断;活塞环与环槽间隙过大;或由于气缸套磨损后,气缸套顶部出现凸肩,使第一道活塞环与缸套凸肩相碰所造成。如果活塞环折断,会发出“唰、唰”声响;如果活塞环与环槽间隙过大会发出比较钝哑的“啪、啪”锤击声,随着转速的声高,响声也随之加大,且会变成较嘈杂的声音;如果活塞环碰撞缸套凸肩,则产生金属碰击声。

(5)气门与活塞碰撞声。因气门间隙调整不正确,使气门卡在开启位置;或活塞连杆组安装不正确,造成气门与活塞顶面碰撞,发出沉重而均匀、有节奏的敲击声。柴油机带负荷运转一段时间,温度升高后就响的更厉害。

发现气门与活塞碰撞,应及时重新调整气门间隙,并检查活塞连杆组安装位置。

(6)气门敲击声。因气门间隙过大;气门杆与气门导管间隙过大;气门卡住;凸轮磨损严重所造成的。当柴油机低速运转时,较容易听到连续不断、有节奏的、较轻微的“嗒、嗒”敲击声。转速提高时,响声也随着提高。若有数只气门响,响声则是“的达、的达”杂乱声。

发现气门敲击声,则应及时检查并调整气门间隙。

(7)气门弹簧折断的敲击声。因气门弹簧过软或折断所造成。它发出“嚓、嚓”的声音。严重时气门落下与活塞顶发生碰撞。而发出巨响,同时进气管或排气管中冒出大量黑烟,发生活塞及气缸盖破坏性事故。

发现气门弹簧折断的敲击声,应立即拆检更换合格弹簧。

2 燃烧过程不正常响声

(1)喷油时间过早的敲击声。因喷油时间过早,使柴油在温度和压力较低的情况下喷入燃烧室,造成柴油发火时间延长,燃烧室内积聚较多柴油,一旦发火,这时柴油同时燃烧,温度和压力急剧增长,产生敲击声;或喷油时间过早,使活塞还在向上止点移动时柴油便燃烧起来,使压力增长更快,使之在气缸内产生清脆的“当、当”声。发现上述不正常响声,应及时检查并调整供油提前角。

(2)喷油器滴油的敲击声。因喷油器针阀卡在喷油位置;或喷油泵出油阀因磨损严重或卡住而失去作用,不能及时地开启与关闭,造成喷油嘴处滴油现象,从而引起气缸内无一定节奏、清脆、响亮的金属敲击声。与此同时,排气管也会出现放炮声和冒灰白色烟,出现柴油机运转不稳定的现象。

发现上述异常声响,应检查喷油器和出油阀,并进行清洗和修复,必要时更换新件。

(3)喷油泵的不正常响声。因柱塞偶件之间配合不良,润滑不佳时,会发出刺耳的怪声。此时因立即拆检。

工作时若喷油压力过高时,喷油泵内便发出“呼、呼”的响声,而且响声总是在喷油时发生的。原因是喷油器的油孔堵塞,应及时进行拆检、清洗。

(4)活塞环的漏气声。因活塞环和缸套严重磨损;活塞环开口间隙过大或各环开口安装位置重口;活塞环弹力不足;气缸套内壁上有沟槽;活塞环卡在环槽内等原因,造成活塞环漏气,会发出空洞的“铿、铿”声。与此同时,曲轴箱呼吸器处有大量烟气冒出。

轻微的漏气声,通过柴油机一定时间运转,使活塞环与气缸套进行磨合后,便会逐渐消失。严重的漏气声一般不能磨合消失,相反却会使燃烧过程恶化,功率下降,机油消耗增多。

3 齿轮的敲击声

正常情况下齿轮之间有一定的啮合间隙,工作时会发出轻微的响声,这对柴油机的工作和寿命影响不大,是属于正常现象。

当因某些原因使齿轮之间正常啮合状态被破坏后,工作时便会发出“咔啦、咔啦”的金属碰撞声。

在柴油机降低转速时的响声,往往大于提高转速时的响声。

造成齿轮不正常啮合的原因有,齿轮侧面间隙过大或过小;齿面磨损严重或有刮痕;有断齿现象;齿轮轴承间隙过大,或支撑轴松动等。

当发现齿轮有严重的敲击声后,应进行检查,找出原因,及时排除。

4 柴油机振动大造成的响声

柴油机振动现象是由于其结构上出现不平衡现象,或各项工作过程不平衡所引起的。严重的振动现象往往伴随有异常响声,用手触摸柴油机机体时,有麻木的感觉。严重的振动可使柴油机零件受到疲劳载荷作用而损坏,并使轴承油膜遭受破坏,造成零件严重磨损,并将大大缩短柴油机的使用寿命,甚至无法工作。

引起柴油机振动大的主要原因:(1)零件加工或装配不合格,使柴油机结构不平衡。如:曲轴组未经动平衡试验和调整;飞轮未经静平衡试验和调整,或其安装位置不正;各缸活塞连杆组重量不一致;曲轴发生弯曲变形,或轴承间隙过大。(2)各缸工作过程不平衡。造成的主要原因有:各缸供油量不均匀,供油提前角不一致;各缸喷油压力不一致;各缸压缩比不一致等。(3)柴油机安装不正确。如:柴油机曲轴轴线与被驱动机械轴线不同轴;被驱动机械转子组不平衡;柴油机安装基础不牢固,固定螺栓松动等。

参考文献

[1] 赵士航.燃气轮机结构.北京:机械工业出版社,1983.

[2] 母忠林.柴油机维修技巧与故障案例分析.北京:机械工业出版社,2009.