活塞式發(fā)動機(jī)液壓撞擊的原因及預(yù)防

蔣平清

摘 要：發(fā)動機(jī)好比人的心臟，機(jī)械中的各種導(dǎo)管如同人的血液，機(jī)械的燃油、液壓、動力輸送對機(jī)械的運(yùn)行都有著重要作用。該文針對在介紹液壓撞擊的形成的基礎(chǔ)上，分析了液壓撞擊形成的原因，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，僅供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī) 液壓撞擊 活塞式 預(yù)防措施

中圖分類號：S219 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0058-02

近幾年，人們加強(qiáng)了對發(fā)動機(jī)的研究，活塞式發(fā)動機(jī)是滿足低能耗、高效能要求的一種裝置。活塞式發(fā)動機(jī)以高熱效率性能得到了廣泛地應(yīng)用，對確保機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。

1 液壓撞擊的形成

液壓撞擊的形成主要因?yàn)闅飧變?nèi)在含有大量液體后，啟動發(fā)動機(jī)時(shí)，活塞向上死點(diǎn)運(yùn)動，燃燒室內(nèi)的部分體積被液體占據(jù)，并且無法壓縮，導(dǎo)致活塞頂部會面臨著巨大壓力，導(dǎo)致液壓撞擊的發(fā)生。下面以5型發(fā)動機(jī)為例，其壓縮比例為：（6.4±0.1）（壓縮比燃ε=Va/Vc，Va表示全容積，Vc表示燃燒全容積），氣缸下部存在液體，燃燒室內(nèi)的可用體積將會有所減少，相應(yīng)的壓縮體積將會增多；如果將液體充滿燃燒室，也就是Vc=0，壓縮比趨近于無窮大。當(dāng)燃燒室內(nèi)的只有1/5的體積未被液體充滿時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體壓力大約為7.2 MPa超過發(fā)動機(jī)正常工作時(shí)的氣壓，將會產(chǎn)生液壓撞擊。由此可見，活塞式液壓發(fā)動機(jī)產(chǎn)生液壓撞擊的基礎(chǔ)是氣缸下部存在液體。

此外，活塞發(fā)動機(jī)發(fā)生的液壓撞擊與曲軸轉(zhuǎn)動的沖擊力和加速度也有著關(guān)系，沖擊力的大小會受到曲軸轉(zhuǎn)動的影響。利用沖量定律進(jìn)行表示，如公式（1）所示。

P沖=（mv1-mv2）/△t （1）

在公式（1）中，P沖表示沖擊力，m表示所有機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，v1表示曲終機(jī)構(gòu)速度，v2曲軸機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊后的速度，△t表示開始到結(jié)束的時(shí)長。

在沖擊發(fā)生的瞬間，v約等于0因此mv2=0，P沖=mv1/△t，由此可以看出，沖擊力的大小是由機(jī)構(gòu)速度和時(shí)間決定的，沖擊力越大，液壓遭受到撞擊后所受到的破壞也就越大。

氣缸聚集氣體同時(shí)存在較大沖擊力，液壓撞擊將會發(fā)生，在有多個(gè)氣缸發(fā)生爆發(fā)后，曲軸會具有較大動能。由于油壓無法被壓縮，氣缸內(nèi)的壓力將會活塞接近向上死點(diǎn)而增加，在未消耗掉所有動能前，活塞向上死點(diǎn)的持續(xù)運(yùn)動，將會進(jìn)一步加大其他壓力，從而將會導(dǎo)致壓力遠(yuǎn)超出發(fā)動機(jī)在正常運(yùn)行過程中的燃?xì)鈮毫Γ钊捎谑艿綒怏w的阻止，無法繼續(xù)向上運(yùn)動，迫使活塞發(fā)生轉(zhuǎn)動，最終形成液壓撞擊。

2 液壓撞擊形成的原因及預(yù)防措施

2.1 液壓撞擊形成的原因

（1）液體來源：①在啟封發(fā)動機(jī)后，未清理干凈油封，從而導(dǎo)致氣缸內(nèi)或氣管內(nèi)擦產(chǎn)生液壓撞擊，這種原因?qū)е碌淖矒粽紦?jù)活塞式發(fā)動機(jī)發(fā)生液壓撞擊的多數(shù)。②存在發(fā)動機(jī)活塞上的油液由于滲入，進(jìn)入到了氣缸內(nèi)，在應(yīng)用過程中，如果密封圈失去彈性或活塞遭受到了磨損，發(fā)生折斷，氣缸中將會流入滑油。③發(fā)動機(jī)停止工作后，噴油嘴朝下部某氣缸約50度內(nèi)，曲軸腔內(nèi)的油將會全部都傾注同一汽缸內(nèi)，如果有過多的潤滑油混入到機(jī)匣內(nèi)，將會導(dǎo)致氣缸內(nèi)存在大量的油。如果發(fā)動機(jī)在啟動時(shí)的方式存在錯(cuò)誤，一旦發(fā)動機(jī)以錯(cuò)誤的方式啟動，也就是發(fā)動機(jī)啟動時(shí)間大于1 200 s，同樣會導(dǎo)致液壓撞擊的發(fā)生。如果發(fā)動機(jī)在啟動過程中，噴油嘴朝上，存在于油腔內(nèi)的油將流入到機(jī)匣內(nèi)，最終將會流入到油池中。④通常來說，在發(fā)動機(jī)中4號與5號氣缸最容易發(fā)生液壓撞擊，受位置關(guān)系的影響，4號與5號氣缸存在較大彎度，該處容易發(fā)生油液積壓，在扳槳啟動時(shí)，氣缸吸力小、進(jìn)氣慢、積油很難被吸入到氣缸中，同時(shí)由于人力扳槳葉角小，在進(jìn)行換手時(shí)，氣缸內(nèi)的油有可能會倒流入氣管內(nèi)，扳槳并不會感到重力過大，發(fā)動機(jī)在運(yùn)動過程中，因?yàn)檫M(jìn)氣速度快，氣缸吸力將會變大，從而將會導(dǎo)致大量的積油被吸入到氣缸中，引起液壓撞擊。⑤注油唧筒密封不嚴(yán)，或者忘記關(guān)掉注油唧筒、注油器和華油泵活門沒有關(guān)閉嚴(yán)，引起內(nèi)漏等故障，都會導(dǎo)致液壓撞擊的發(fā)生。

（2）發(fā)動機(jī)啟動存在錯(cuò)誤，在啟動發(fā)動機(jī)過程中，因?yàn)槟承┰颍瑢?dǎo)致啟動存在錯(cuò)誤。例如，在啟動發(fā)動機(jī)前，缺少扳槳或扳槳不足兩圈，或發(fā)動機(jī)未啟動時(shí)間超過了1 800 s，啟動時(shí)未拉到掛齒，借助電打火完成了啟動操作，或者多次嘗試啟動發(fā)動機(jī)都未驅(qū)動成功，導(dǎo)致過多的油液注入，但在實(shí)際操作過程中卻沒有依據(jù)扳螺旋槳將氣缸內(nèi)的油液放出；也有可能因?yàn)樵趩娱_關(guān)過程中，過早地打開了電磁開關(guān)，在發(fā)動機(jī)還未發(fā)生發(fā)動時(shí)，就發(fā)生了液壓撞擊。

2.2 預(yù)防活塞式發(fā)動液壓撞擊的措施

（1）在啟動發(fā)動機(jī)前，需要嚴(yán)格地依據(jù)規(guī)定，手動板轉(zhuǎn)螺旋槳需要轉(zhuǎn)動2～3圈，主要目的是為了確保氣缸轉(zhuǎn)動可以構(gòu)成一個(gè)合理的循環(huán)，將氣缸的液體有效地排出；如果發(fā)動機(jī)超過3天未工作，正向扳轉(zhuǎn)螺旋槳時(shí)無法搬動或螺旋槳過沉，應(yīng)該將4、5、6號電嘴拆掉，清理干凈氣缸，然后啟動即可。

（2）發(fā)動機(jī)第一次啟動時(shí)，需要注意，必須要將放油螺塞以及電嘴拆除，并通過搬動螺旋槳完成排油，排油過程中要確保排油的徹底性，避免缸底部存在余油，從而導(dǎo)致液壓撞擊事故的發(fā)生。

（3）避免注油過大，在發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，完成注油后，及時(shí)放好注油唧筒，避免自動注油和注油過多的情況發(fā)生，損壞發(fā)動機(jī)。

（4）對于長期停放發(fā)動機(jī)的啟動，需要將底部氣缸電嘴拆除，同時(shí)需要搬動螺旋槳將氣缸內(nèi)的油液放出，主要注意的是，放油必須要徹底。

（5）避免液壓撞擊后繼續(xù)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，在實(shí)際操作過程中，需要依據(jù)發(fā)動機(jī)發(fā)生的撞擊特點(diǎn)，啟動發(fā)動機(jī)時(shí)，對發(fā)動機(jī)是否發(fā)生了液壓撞擊要進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。因此，啟動發(fā)動機(jī)時(shí)，必須要注意發(fā)動機(jī)和螺旋槳轉(zhuǎn)動是否正常，如果在觀察過程中，存在疑問，需要停止啟動，對存在的問題進(jìn)行查明，情況必要時(shí)可以將氣缸拔下，對氣缸連桿、曲軸、活塞等情況的完好性進(jìn)行檢查。

3 結(jié)語

活塞式液壓撞擊故障是因?yàn)槿藶橐蛩厮鶎?dǎo)致的一種常見故障，會引起巨大危害。從活塞式發(fā)動機(jī)液壓撞擊故障發(fā)生的實(shí)際情況來看，只要在操作過程中嚴(yán)格地依照規(guī)程進(jìn)行，完全可避免液壓撞擊故障的發(fā)生，確保發(fā)動機(jī)的安全運(yùn)行。

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