液压挖掘机涡轮增压器故障排查与分析

刘永杰/LIU Yong-jie

（徐工挖掘机械事业部，江苏 徐州 221004）

1 故障描述

正值初夏时节，1台90吨级液压挖掘机在某露天铁矿场工作1 370h时，操作手突然感觉该挖掘机动作缓慢，挖掘无力，发动机冒黑烟，无法正常施工作业。

2 故障排查

检查发动机燃油系统（图1），油位正常，进回油管路无渗漏，三级燃油过滤的粗滤、精滤滤芯无堵塞现象。

图1 发动机燃油系统

检查发动机机油，机油颜色清亮，油位正常。

检查冷却液液位，如图2所示，副水箱冷却液在高位刻度线附件。

检查发动机进气系统，空气滤芯、进气管道没有堵塞进灰迹象。

检查发动机进气歧管，管路无泄漏。

检查发动机中冷器，中冷器正常，无裂纹、漏气现象。

检查涡轮增压器到中冷器管路如图3所示，管路正常，无吸瘪、漏气现象。

图2 副水箱冷却液

图3 涡轮增压器、中冷器管路

检查涡轮增压器，发现增压器进气叶轮叶片损坏，如图4所示。

现场更换新的涡轮增压器，启动发动机怠速运转2～3m in后，检查各动作，工作正常，故障排除。

3 故障原因分析

图4 增压器进气叶轮叶片损坏

经向操作手了解情况：因为天气炎热，其在午后操作机器时，直接将发动机油门旋钮调到最大，空调开到最大，转速升到1 800rpm左右，在挖掘装载了10余车渣料后，明显感觉动作迟缓，挖掘无力，发动机冒黑烟，就赶紧停车报修。

现场拆检涡轮增压器，发现增压器进气叶轮叶片与叶轮泵壳体发生接触而损坏，浮动轴承严重磨损，涡轮增压器轴断裂（图5）。检查涡轮增压器进油管和回油管，正常无堵塞。连接发动机Insite，查看发动机映像，无增压器超速故障记录。

图5 涡轮增压器轴断裂

发动机启动时没有怠速运转而是直接高速运转，机油泵供给涡轮增压器的润滑机油压力短时间内无法到达，造成浮动轴承与转子轴间未形成润滑油膜，在高速高温下加剧浮动轴承与转子轴间磨损，长时间后，转子轴在承受压气机叶轮和涡轮高速旋转产生的扭矩下断裂。

结合操作手的描述和对涡轮增压器的拆检结果分析，基本可以判定涡轮增压器轴断裂是由于浮动轴承损坏导致。因为全浮动轴承工作温度非常高，而且转子的转速也非常大，如果润滑机油油压低，机油流动缓慢或者缺少机油润滑，就会导致浮动轴承和转子轴间油膜减少，在高温下损坏浮动轴承。

4 总 结

液压挖掘机的发动机主要采用废气涡轮增压器，由压气机叶轮和增压器涡轮组成。发动机排出的废气惯性冲力推动涡轮室内的涡轮高速旋转，同时通过转子轴带动同轴的压气机叶轮高速旋转，其转速可高达每分钟十几万转，高速旋转的压气机叶轮将发动机进气系统吸入的自然空气增压以提升发动机燃烧做功功率。

为保护液压挖掘机发动机涡轮增压器不受人为损坏，在操作发动机时应注意以下问题。

1）发动机启动后应怠速运转2～3m in，使润滑机油达到工作温度和压力，以免突然增加负荷时因浮动轴承与转子轴间无油而加速磨损。

2）经常检查机油量，定期更换机油及机滤，避免因缺少机油或油品差而导致的转子损坏。

3）定期保养发动机进气系统，清洗或更换空气滤芯，空滤过脏会使灰尘吸入涡轮增压器及发动机，损坏涡轮增压器和发动机。

4）机器停车时发动机不要立即熄火，应怠速运转2～3m in，以免润滑机油丧失压力，转子靠惯性转动时得不到润滑而损坏。