船用柴油機(jī)高壓油泵柱塞偶件“咬緊”故障分析及預(yù)防措施

吳峰

摘 要：文章針對船舶主機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)高壓油泵柱塞咬緊的故障，從柱塞偶件的結(jié)構(gòu)特征以及其咬緊機(jī)理分析出現(xiàn)該故障的原因，最后從產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備安裝、人員管理等多方面提出預(yù)防措施和建議，對船舶管理人員防止船舶柴油機(jī)高壓油泵咬死有著一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī)；高壓油泵柱塞偶件；故障分析

中圖分類號：U672 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）12-0084-02

高壓油泵柱塞卡死是船用柴油機(jī)的常見故障之一，尤其是在使用高粘度的劣質(zhì)重燃油時，我們經(jīng)常會遇到高壓油泵柱塞卡死的故障，一旦出現(xiàn)柱塞卡死故障，可能導(dǎo)致一缸或多缸不發(fā)火，或者柴油機(jī)啟動不起來以及運(yùn)轉(zhuǎn)中的柴油機(jī)跳電，甚至可能導(dǎo)致高壓油泵的柱塞偶件作廢，增加船舶的備件、修理費(fèi)用；更嚴(yán)重的是柴油機(jī)超速飛車停不下來，造成主軸承、連桿軸承和曲柄銷軸承等咬死，引起嚴(yán)重的機(jī)損事故。為了防止這類事故的發(fā)生，筆者對可能造成柴油機(jī)高壓油泵柱塞咬死的原因進(jìn)行分析，并就在實(shí)際工作中如何更好地預(yù)防類似事件的發(fā)生提出預(yù)防措施和建議。

1 高壓油泵柱塞偶件的結(jié)構(gòu)特征與咬緊機(jī)理分析

高壓油泵柱塞偶件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，柱塞套筒中部有3個小通道。第一個是用于冷卻與潤滑偶件的燃油小通道；第二個是起冷卻與潤滑作用后燃油泄放小通道；第三個是冷卻與潤滑柱塞下部圓柱面的滑油進(jìn)油小通道。柱塞圓柱體上有一個起燃油與滑油隔離作用的密封膠圈。

高壓油泵柱塞偶件作用原理，如圖2所示，柱塞偶件作用原理：柱塞偶件由柱塞套筒和柱塞組成，工作時柱塞在套筒內(nèi)孔上下滑動而產(chǎn)生泵吸作用，其工作面配合精細(xì)。柱塞上部得到燃油冷卻與潤滑，中部是通過小通道流進(jìn)小量燃油冷卻與潤滑，下部由小通道流進(jìn)滑油冷卻與潤滑。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，偶件咬緊或“咬死”故障都發(fā)生在柱塞中部與套筒內(nèi)孔兩道燃油環(huán)槽內(nèi)圓面之間。也就是說，如果上述部位冷卻不好或有積垢，柱塞偶件咬緊故障就不可避免地發(fā)生了，再引起單缸不供油、單缸不發(fā)火不工作。

2 高壓油泵柱塞偶件“咬緊”故障原因分析

2.1 使用不正確

大家知道，高壓油泵的柱塞和套筒這對精密偶件是經(jīng)過嚴(yán)格的加工而成的，它們的配合間隙很小，如果使用中對分油機(jī)尤其是柴油機(jī)燃油濾器的清潔保養(yǎng)或者使用劣質(zhì)燃油，使細(xì)小雜質(zhì)進(jìn)入柱塞和套筒之間，極易造成柱塞拉毛、卡阻或咬死，從而使噴油泵不能滿足柴油機(jī)在各種工況下供油量的需求。

2.2 安裝不正確

良好的裝配質(zhì)量是確保高壓油泵正常工作的基礎(chǔ)，在高壓油泵的修理和裝配工作中，要確保柱塞偶件的清潔，不要損傷柱塞和套筒表面，清洗工作要在清潔干凈的柴油中進(jìn)行，不能用尖銳的工具刮削柱塞和套筒的表面，以免柱塞和套筒表面被刮傷引起卡阻。在上緊出油閥螺帽時要注意不能用力過猛，如果出油閥緊固螺帽的上緊力矩過大，可能會使柱塞套上部承受過大壓力而變形，極易造成柱塞卡死在套筒內(nèi)。

2.3 柱塞偶件產(chǎn)品的質(zhì)量差

柱塞和套筒是一對精密偶件，在包裝出廠時，其表面涂有一層防銹油，在裝配時要將其清洗干凈，要仔細(xì)檢查其上下移動和轉(zhuǎn)動的靈活性。我們在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)由于某些廠家的加工誤差造成柱塞和套筒之間有時間隙過小，在高壓油泵的調(diào)試過程中就會產(chǎn)生卡阻現(xiàn)象。

2.4 柱塞偶件潤滑不良

柱塞偶件在工作過程中，依靠柱塞和套筒間的微小間隙所泄露的燃油進(jìn)行潤滑，它是靠摩擦表面的幾何形狀和相對運(yùn)動，并借助燃油的粘性流體動力特性產(chǎn)生油壓來平衡外部負(fù)荷，建立潤滑油膜，以保證柱塞偶件不會因干摩擦而咬死。但是柱塞偶件在長期的工作過程中也有可能使柱塞和套筒之間的油膜被破壞，使得柱塞和套筒之間干摩擦而導(dǎo)致柱塞卡死。

2.5 燃油系統(tǒng)的其他故障

柴油機(jī)在工作中，由于供油提前角的調(diào)整不當(dāng)?shù)仍颍斐舍橀y偶件溫度過高，咬死在停止噴油的位置上，高壓油泵中的燃油不能噴向氣缸，高壓油管內(nèi)的溫度和壓力過高，高速運(yùn)動的柱塞頭部承受的壓力增加，溫度升高，導(dǎo)致柱塞變形而卡阻。

2.6 工作溫度過高，燃油溫度變化過快

柱塞偶件的工作溫度過高，燃油溫度變化過快，金屬在熱脹冷縮應(yīng)力的作用下，同樣也會破壞柱塞和套筒間的潤滑油膜，導(dǎo)致柱塞和套筒之間產(chǎn)生干摩擦而卡阻。

3 預(yù)防措施

一般高壓油泵柱塞套筒咬死的故障，大多數(shù)是由于日常保養(yǎng)管理疏忽或操作不當(dāng)造成的，只要我們在思想上引起高度重視，并且在實(shí)際工作中加以細(xì)心觀察，就一定能夠避免和減少高壓油泵柱塞咬死故障的發(fā)生。要預(yù)防高壓油泵柱塞咬死的故障發(fā)生，我們可以從如下幾個方面入手：

①在拆裝保養(yǎng)高壓油泵時，主要不要損傷柱塞表面；上緊出油閥緊固螺帽時不能用力過大，以減少套筒下部進(jìn)油孔的變形，這是防止柱塞在套筒內(nèi)咬死的有效方法之一。

②在裝配使用存放過久的柱塞偶件時，要仔細(xì)地清洗干凈，并且堅持其上下移動和轉(zhuǎn)動的靈活性，防止因備件存放時間過長和不正確的放置使偶件變形，從而裝配到高壓油泵上使用時卡阻咬死而造成事故，對于不合格的產(chǎn)品要嚴(yán)禁使用。

③每次啟動柴油機(jī)之前，必須先檢查試驗(yàn)，要確保高壓油泵齒條的正常活絡(luò)，各連接部件的狀況良好，包括總油門桿的導(dǎo)向滾輪。

④如果在檢查中發(fā)現(xiàn)齒條有卡阻現(xiàn)象時，可打開出油閥，用一根短小撬棒，左右來回撬動調(diào)節(jié)齒條二端，用壓力油壺噴些輕柴油，同時慢慢盤車，使其逐步活絡(luò)至用手能推動齒條為止。這樣做，一般的卡阻現(xiàn)象基本都能消除，要特別注意的是在撬動齒條和盤車時切忌用力過大，以免損傷齒條上和齒圈上的牙齒和其他部件，絕對不能敲擊齒條。

⑤柴油機(jī)啟動后，要空載運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間，待檢查各系統(tǒng)壓力、溫度全部正常后才能逐步增加負(fù)載使用。

⑥定期檢查、化驗(yàn)滑油，發(fā)現(xiàn)滑油質(zhì)量問題要及時更換曲拐箱滑油，要加強(qiáng)對滑油的分離，以免因滑油油質(zhì)變差而造成故障。

⑦加強(qiáng)對燃油系統(tǒng)的管理，經(jīng)常清洗燃油濾器，發(fā)現(xiàn)有濾器破損要及時更換，以防止燃油中的雜質(zhì)進(jìn)入高壓油泵；對于燃油日用油柜應(yīng)循環(huán)分離，每班要放殘水，發(fā)現(xiàn)問題要及時報告，及時解決。

4 幾點(diǎn)建議

①船舶在運(yùn)輸過程中不可避免地會加各種不同產(chǎn)地的燃油。我們所能做的，除了認(rèn)真做好燃油的規(guī)范取樣和正確儲存外，是盡可能做好燃油的分濾工作，把好燃油進(jìn)入主機(jī)前的重要關(guān)口。分油要切實(shí)有效，濾器不應(yīng)有破損。

②平時工作過程中，需要認(rèn)真注意檢查各缸高壓油泵的運(yùn)行狀況（各缸功率發(fā)揮，壓力和溫度變化及是否漏油，凸輪軸滑油是否被燃油污染等等），有計劃地定期拆檢各缸高壓油泵。

③按照船級社主要備件最少在船存量的要求，通常主機(jī)高壓油泵柱塞、套筒備件只需備用一套。考慮到現(xiàn)實(shí)情況，擬適當(dāng)增加2～3套。

④由于同樣的重油，在同樣溫度下，粘度會有區(qū)別，因此要嚴(yán)格控制主機(jī)燃油進(jìn)機(jī)溫度，因?yàn)檫^高的溫度對柱塞、套筒更加不利。

⑤對于副機(jī)高壓油泵的維修保養(yǎng)應(yīng)同主機(jī)接近。船舶輪機(jī)人員對柱塞、套筒的檢查、保養(yǎng)工作是被動的，有時顯得“無能為力”，通常說明書并未對維修保養(yǎng)的周期提出明確的期限，根據(jù)廠家設(shè)計，柱塞和套筒之間的正常間隙應(yīng)在0.02 mm以內(nèi)，其極限間隙應(yīng)不超過0.04 mm，也就是說磨損量不超過0.02 mm，其實(shí)無論新件或舊件，憑借船上的測量手段和工具都無法度量上述間隙，只能憑經(jīng)驗(yàn)和感覺它們之間是否已經(jīng)“松”了。盡管如此，我們認(rèn)為這種“觀察”必須有計劃地定期進(jìn)行，通常在4～5 a的一個周期里對所有高壓油泵的柱塞和套筒進(jìn)行拆檢一次，注意檢查柱塞表面的狀況，尤其是頭部斜槽附近的工作面和與套筒配合的松緊度。

5 結(jié) 語

總之，在平時的管理中，我們要多檢查，盡早發(fā)現(xiàn)，及時處理問題，做到用心，細(xì)心，盡心，使高壓油泵在最佳狀態(tài)下工作，才能確保柴油機(jī)的正常運(yùn)行。

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