浅谈发动机机械故障非接触式检测技术在教学中的应用

朱红梅

吉林化工学院 吉林 吉林 132102

引言

作为现阶段机械设备的主流动力核心，发动机的机械动力核心部件在日常的工作过程中，经常会受到雨水侵蚀、燃油变质、操作人员操作不当以及受到外界磕碰等问题，从而导致的发动机故障。在现阶段的发动机故障维修中，非接触式检测技术因其具有检测准确、检测速度快以及操作方便等特点，正逐渐取代传统的发动机故障检测技术，从目前该技术的发展角度而言，该技术具有十分广阔的发展前景，因此各高职院校应当加强培养学生们对非接触式检测技术的学习，为促进该技术的发展提供动力。

1 发动机机械故障非接触式检测技术的优势

1.1 非接触式检测技术的优势

以发动机作为支持自身运作的机械设备，一旦发生发动机的机械故障，则整个设备就会在短时间内停止运行，进而会造成操作人员的人身安全受到威胁或者生产效率大幅度地下降，因此，利用非接触式检测技术定期对发动机机械故障进行排查是具有十分重要的意义。

与传统的发动机机械故障检测技术相比，虽然传统的拆卸检测方法具有检测工作环境差、检测工作烦琐和需要一定检测经验等缺陷，但是传统的检测技术却能够直观地了解发动机内部的实际情况，不会出现检测疏漏的问题。而非接触式检测技术则与传统检测技术的优缺点相反，非接触式检测技术是不能直观地了解到发动机内部故障情况，但是却可以有效地弥补传统检测技术的不足，并且还具有更高的检测效率、更简单的操作流程以及更高的自动化程度等优势[1]。

1.2 非接触式检测技术在教学中应用的意义

对于现阶段我国高职和中职院校而言，将虚拟仿真技术融入发动机机械故障检测教学的方式是一种较为大胆的尝试，同时也是虚拟仿真教学在高职和中职院校中的里程碑。通过非接触式检测技术的广泛应用，可以在一定程度上解决高职和中职课堂上拆解复杂发动机的难题，提高教师授课效率和学生接受相关知识的能力，从而促进高职和中职院校汽维专业教学的发展。通常情况下，非接触式检测技术均是由物联网技术作为核心构建而成，因此当课上科任教师给学生传授完发动机检修方面的理论知识之后，学生还可以通过将虚拟仿真教学视频或者课件资料上传到电脑的方式，实现在课余时间或者实践操作时预习巩固的目的，弥补传统实物授课方式的各种弊端与不足，提高高职和中职院校发动机故障检修专业的教学效果。

2 非接触式检测技术在教学中的应用

2.1 非接触式检测技术教学优势和教学方向

2.1.1 教师在讲述非接触式检测技术时，可以从光学和声学的原理基础，进行非接触式检测技术的讲解，并通过在实验模型上安装传感器的方式来捕捉发动机设备发出的故障信号，进而加快学生们对发动机机械故障情况的了解。同时，应用非接触式检测技术进行发动机故障检测还可以极大地缩短课堂发动机故障检测的时间，减少发动机拆卸检测的时间，使学生对故障问题的诊断也会更加准确[2]。

2.1.2 因非接触式检测技术还具有十分简单的操作流程，使得教师在课堂授课中，可以避免检测操作步骤，进而让学生们能够真正上手操作，从实际的操作中明确各传感器的布置位置，了解使用非接触式检测技术应当将那个传感器与配套设备相连接，从而使得学生们可以在实践中得出发动机机械故障的根本问题。同时，教师还可以简化授课流程，并不需要像传统人工检测技术那样，在讲授故障检测之前还需要讲解不同型号发动机的拆解，进而缩短不必要的授课时间，增加非接触式检测技术专业知识的讲授过程。并且，教师还可以通过计算机智能系统的帮助下，实现对课堂故障检测数据的分析快速处理，为解答学生们的问题提供宝贵的时间。

2.1.3 因为非接触式检测技术具有相对更高的兼容性，所以该技术可以随着各类电子信息技术的发展，而不断丰富自身的检测能力，同时，还可以实现非接触式检测技术的智能化和自动化。在课堂的教学中，教师也可以利用非接触式检测技术的兼容端口来衔接各类教学设备，使该技术的检测过程能够通过计算机投放到每个学生的显示屏上，让每个学生都可以更加细致的观察到非接触式检测技术的工作原理，增加学生们对发动机检测技术的兴趣。并且，非接触式检测技术还可以与其他技术相结合，进而建立起发动机机械故障的智能化检测平台，通过该平台教师可以将各类型号的发动机放置在该平台中进行故障检测，将故障检测中的各项数据通过该系统体现出来，方便教师讲解的同时也可以增加学生们的记忆，促进课堂效率的增长[3]。

2.1.4 非接触式检测技术还可以通过判断发动机机械故障的声音来锁定故障区域，使其拥有更精确的检测结果。在实训课堂中，教师可以通过演示非接触式检测技术对故障位置声音、音调和频率的不同反应，而向学生讲解如何通过声音来判断发动机的机械故障，进而丰富学生们的专业知识。

2.2 常见的发动机机械故障

在传统发动机机械故障检测技术当中，都需要将发动机的外壳进行拆卸才可以了解发动机的实际故障，虽然具有一定维修经验的师傅可以通过观察发动机故障的声音即可判断简单的发动机故障，但是在实际的故障检测中会很容易受到检测人员的主观判断或者其他方面等因素影响，而导致判断失误。并且，发动机内部结构十分复杂，如果不能直接定位故障区域，则需要将内部构建逐步进行拆除，从而锁定故障所在的区域，这样的检测方法不但十分复杂需要检修人员充分了解发动机的型号，而且还会极大地浪费发动机的维修时间，且容错率很低。在课堂上如果科任教师在需要讲解很多型号发动机故障时，则会将很大一部分时间放置在发动机的拆解工作上，而且还会造成学生们的学习误差，导致教学质量低下的问[4]。

在教授学生们非接触式检测技术之前，教师应当对学生们进行必要的发动机故障类型知识的传授，例如常见的启动系统故障、润滑系统故障以及供油系统故障等。现将发动机常见的机械故障归为以下几点：

2.2.1 曲轴轴承故障。发动机内部的曲轴主要是将连杆和活塞传来的气体压力转变成为扭矩，从而驱动传动系统工作。发动机在正常工作过程中，曲动轴的主轴轴承会承受整个活动的交变载荷和高速摩擦，因此该部位也是最为常见的发动机故障之一，该区域一旦出现磨损和腐蚀等异常情况，就会造成主轴颈轴承和曲轴主轴颈之间的间隙不断增加，最终导致曲轴主轴颈和轴承之间发生相互碰撞的现象。该故障最为明显的特征就是曲轴主轴颈和轴承之间会出现声响，因此，检测人员可以通过异常响声来初步判断发动机故障的原因[2]。

2.2.2 连杆轴承故障。发动机内部的连杆组主要是将活塞承受的力传给曲轴，并促使活塞的重复进行直线运动。连杆轴承与曲轴主轴轴承一样，在实际运转中会承受大量的交变载荷和高速摩擦，因此，连杆轴承故障通常会随着曲轴主轴颈故障一同发生。同时，连杆轴承故障还会因机油、润滑油以及冷却润滑缺少的情况，而造成连杆轴承的磨损故障，因此，发动机的管理人员应当及时对其添加必要的润滑油，防止该故障的发生。

2.2.3 气缸漏气故障。发动机在正常工作时，气缸内表面将会承受巨大的气体压力，并且这些压力都是周期性变化的交变载荷力，所以当发动机气缸内部缺少表面润滑时，就会导致气缸内表面磨损严重，从而就会使发动机在做功时，会使更多的高压气体通过气缸和活塞环进入到曲轴箱，对油底壳造成强烈的冲击，进而引发发动机机械故障[5]。

2.2.4 活塞销故障。活塞销的主要功能是用来衔接连杆和活塞的构件，并将气缸对活塞产生的承受力传递给连杆。在发动机运作的整改活动中，活塞销将会在高温条件下承受周期性的强烈冲击，并且因活塞销在活塞销孔内的摆动幅度很小，所以活塞销很难形成润滑油膜，从而会因连接杆角度问题而加深活塞销的磨损，导致活塞销对活塞销孔座的不断敲击，产生异响。

2.3 以非接触式检测技术讲解发动机机械故障的要点

现阶段，人们追求更高更快的速度，而不断进行发动机的改造提升工作，使得发动机内部构件不断丰富，同时也变得不断复杂。随着发动机的发展使得非接触式检测技术也得到不断的完善，使得现阶段的非接触式检测技术以及能够适应常见的发动机故障检测工作，极大地提高发动机故障检测的工作效率和检测工作的精确度[6]。在课堂教学中应当从以下几方面进行非接触式检测技术发动机机械故障的要点讲解：

2.3.1 测试前准备。首先科任教师应当深入了解虚拟仿真技术的操作流程以及应急问题解决规范，并在学生实际上手操作之前将必要的虚拟仿真技术操作内容告知学生，以此方式引导学生来了解发动机的构造与常见故障出现的原因，使学生能够通过虚拟仿真技术的方式熟练发电机故障维修的相关操作及流程，避免学生在实际上手进行发动机故障维修时出现意外。其次，通过虚拟仿真技术的方式来增强学生的独立思考能力，使学生具备在未知故障的情况下可以提出相应解决对策的能力，能够在出现意外事故时熟练运用课堂所学知识进行解决。在满足上述条件下，便可以让学生进行非接触式检测技术的发动机维修工作。

2.3.2 检测环境控制。虽然非接触式检测技术可以不用对发动机进行拆卸，但是需要在测试之前在发动机的相应位置安装必要的检测传感器，以保证传感器能够与配套分析系统能够充分发挥出应有的检测能力，然后在验证软硬件的工作情况，如调试设备检测灵敏度、设置采样频率以及采样时间等参数后才可以进行发动机故障检测。

利用非接触式检测技术进行发动机机械故障检测分析时，技术人员应当对检测环境进行必要的调控，例如检测环境是否存在电流的干扰、阀门动作以及其他机械设备的声音等因素，从而避免外界因素对非接触式检测技术的影响，增加非接触式检测技术的检测精准性[7]。

2.3.3 检测系统布置及数据采集。非接触式检测技术主要是通过安装在发动机上的各类传感器才可以实现对机械故障的检测工作。因此，教师在通过非接触式检测技术讲解发动机故障时，应当注重对非接触式检测系统的信号传感器、测试电脑及发动机故障声测试系统等设备的相互连接教学，规范检测工作的每一步操作，从而使得检测系统能够正常收集故障信息，保障采集到的数据能够与实际故障信息一致。

3 结束语

总而言之，在现阶段发动机的发展中，非接触式检测技术将会是未来发动机故障检测技术的主流。因此，各高校应当积极开设非接触式检测技术的科目，通过培训学生学习非接触式检测技术的方式来为社会提供发动机检测方面的人才，进而促进发动机故障检测行业的发展，推动发动机的不断创新。