郑华
摘要:某型号液压挖掘机在试装一款新发动机后,发现整机在简单动作时冒黑烟严重,通过对整机的电控程序调整、液压系统的测试、发动机性能测试,最终找到了问题所在,从而解决了该机冒黑烟的问题。
关键词:挖掘机 冒黑烟 测试
1 概述
挖掘机工作的时候冒黑烟,是一种非正常现象,长时间冒黑烟会使发动机产生大量积碳、零件磨损加剧,大大缩短发动机使用寿命,也会导致燃油消耗量加大,整机动作缓慢,严重时会导致整机憋车,甚至熄火。冒黑烟的原因很多,如发动机本身故障、负载过大、发动机供油系统出故障、发动机进排气系统故障。由于现在使用的是一台新发动机,发动机出厂测试都是很正常的,下面着重从负载和发动机进排气系统两方面进行阐述。
2 试验过程与结果
2.1 整机负载测试
2.1.1 发动机空载测试
发动机空载测试是指整机在不做任何动作的时候,对发动机的负载进行测试,以确认整机的液压系统是否正常,是否给发动机带来额外的负载。测试发动机在三个空载转速下的液压泵输出的压力、流量,通过压力和流量曲线转化成液压泵的功率曲线,从这三个转速中,任意取三个点A、B和C,从坐标轴中读出相关数据:
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图1 空载测试曲线
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说明:以上数据中,测试时刻、发动机转速、泵功率都是实测之后从曲线中得出,发动机功率从发动机特性曲线中得出。
从以上曲线和表格的数据中可以看出,整机在无负载下,液压泵的功率占发动机功率的5%左右,属于正常值,由此可以得出结论,整机的液压系统是正常的。
2.1.2 发动机带载测试
测试方法:操作手以正常的挖掘方式,用两种档位,在试验场地分别挖掘2分钟。同样是按照上面的方法,采集发动机转速、液压泵的压力和流量。从这2分钟的曲线中,去掉开始和结束前不稳定的部分,得出了106秒的数据,数据如下:
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说明:①以上数据中,泵功率都是从压力和流量转化过来的,风扇功率是从方风扇曲线上得出,由于发电机消耗的功率较小,忽略它的影响。
②本测试结果是在反复调整电控程序,以调节液压泵的控制电流,使发动机尽可能少冒黑烟的状态下测出来的。
从以上数据中可以看出,在发动机最高使用转速下,发动机的负载率才81.7%。根据经验,挖掘机在满负荷运行时,负载率可以达到90%以上。
综合以上两个测试,可以排除液压系统和电控程序的问题,也就是说整机的负载是正常的。
2.2 进排气测试
2.2.1 发动机排气系统测试
如果发动机排气阻力较大,就会造成排气不畅,气缸内废气增多,从而减少了新鲜空气的充入量,影响了燃油的正常燃烧。因此,对排气系统的压力进行测试,以判断其是否达到发动机的要求。测试方法如下:
在涡轮增压器到消音器连接处的钢管(图2中A点)焊接一个测压接头,发动机在额定转速下工作,接上压力表读取数据。测得数据为10KPa,标准要求不超过15KPa,排气要求是满足的。
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图2 排气系统测试 图3 空气在发动机内的循环
2.2.2 发动机进气系统测试
空气在发动机内的循环如图3所示,如果发动机进气不足,就会使进入气缸的空气量减少,柴油燃烧不完全,整机在负载稍大的情况下就会冒黑烟。在中冷器到进气歧管的钢管(图4的B点处)焊接一个测压接头,发动机在额定转速下工作,接上压力表读取数据,测得数据只有78KPa,标准值为107KPa,差距较大,这就是整机加载时冒黑烟的直接原因。拆下空气预滤器和空气滤清器,里面都很清洁,不存在堵塞现象。用上述同样的方法,检查中冷器进出后的压差,测试结果进出口的压差为3KPa,属于正常值,中冷器也不存在堵塞现象。综合以上,初步判断是进气管路中存在漏气。
检查进气管路(图5中标记灰色的),第一步是外观检查,用手触摸各个管夹的接口处,没有发现明显的漏气。由于该项检查是在发动机在运转时检查,有发动机风扇的吹风,伸手去感觉很难发现漏气,况且整个发动机系统装在整机上后,周围都被封闭起来,检查也不是很方便。
第二步,关闭发动机,将进发动机端的进气钢管拆下来(图5中的B处),将进气口用堵头堵住,把进涡轮增压器的进气钢管(图5的C处)拆下来,用堵头堵住,此时整个管路形成封闭状态。在各个管接口的外面滴少量的洗衣粉水,在图5中B处的测压接头安装孔处通入0.1MPa的压缩空气,发现在中冷器出口钢管与进涡轮增压器钢管的接口(图5中的D处)出现大量的泡泡,说明漏气点就是在这里。进一步检查发现此处卡箍是拧紧的,但是软管中冷器钢管太短,卡箍几乎夹在中冷器钢管的凸台处,所以出现漏气。
将卡箍松开,软管重新装配,其它部件都恢复初始状态,启动发动机后,在图5中B点重新测试压力,测试值为108kPa,忽略测试误差,可以判定达到了标准值。发动机转速调到额定转速,进行正常挖掘作业,冒黑烟状况不存在了。
3 小结
①液压挖掘机冒黑烟的因素很多,由于挖掘机使用的发动机一般都是进口的国际知名品牌,所以查找原因时,一般先不考虑发动机本身的问题。
②实际排查故障时,首先考虑的因素就是发动机的进气,主要是检查空气滤清器是否堵塞,然后才是沿着进气系统逐个排查。
③在检查发动机是否漏气时,由于发动机风扇转动,产生较大的风,用手和肉眼检查,很难找出漏气点,利用压缩空气冲入管路,很容易找出。
参考文献:
[1]赵京星,俞松松,陆增俊.液压挖掘机机外辐射噪声分析与改进[J].价值工程,2013(33).
[2]白容,赵京星.液压挖掘机动臂应力应变有限元分析[J].价值工程,2013(18).
[3]周蓓,李瑞芳.小型挖掘机液压控制系统设计[J].价值工程,2011(35).