農(nóng)用柴油機(jī)的故障診斷與維修技術(shù)

李 東

(綏濱縣農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)中心，黑龍江 綏濱 156200)

0 引言

農(nóng)業(yè)機(jī)械是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)趧?dòng)力，農(nóng)業(yè)機(jī)械的技術(shù)先進(jìn)性與多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用密不可分，柴油機(jī)技術(shù)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力供給的主要技術(shù)，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的實(shí)際作業(yè)能力影響很大。我國每年的農(nóng)用柴油機(jī)產(chǎn)量很大，產(chǎn)品種類和技術(shù)特點(diǎn)也多種多樣，能夠適應(yīng)不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的使用需求[1]。柴油機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮巨大作用的同時(shí)，也會(huì)因?yàn)槭褂貌划?dāng)、零件磨損、質(zhì)量問題、環(huán)境影響等因素而導(dǎo)致機(jī)械故障問題的產(chǎn)生。為保證柴油機(jī)功能的可靠性，使農(nóng)業(yè)機(jī)械具備良好的工作效率，對(duì)于柴油機(jī)的故障問題采取合理的診斷方法，并進(jìn)行快捷有效的維修十分重要。

1 農(nóng)用柴油機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

從柴油機(jī)在我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用發(fā)展過程來看，隨著國家對(duì)柴油機(jī)性能和排放標(biāo)準(zhǔn)要求的日益提高，柴油機(jī)的性能也得到了不斷優(yōu)化。柴油機(jī)是農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用最多的動(dòng)力機(jī)械，拖拉機(jī)、收獲機(jī)、插秧機(jī)等眾多機(jī)型都以柴油機(jī)作為運(yùn)轉(zhuǎn)和行駛的動(dòng)力。從柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)來看，技術(shù)性能與柴油機(jī)的缸數(shù)具有直接關(guān)系，現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用的柴油機(jī)包括了單缸、雙缸、3缸、4缸、6缸、8缸等多種機(jī)型。單缸柴油機(jī)在我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)，其缸徑范圍通常在60～135 mm之間，發(fā)動(dòng)機(jī)功率在24.00 kW(約32馬力)以下，在小四輪拖拉機(jī)、噴灌機(jī)械、農(nóng)用發(fā)電機(jī)等眾多農(nóng)機(jī)產(chǎn)品上應(yīng)用廣泛；雙缸以上的柴油機(jī)多稱為多缸柴油機(jī)，通常的缸徑在75～115 mm之間，4缸以上的機(jī)型多為大馬力機(jī)型，技術(shù)和結(jié)構(gòu)都更為先進(jìn)，多應(yīng)用于大馬力拖拉機(jī)、聯(lián)合收獲機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械[2]。近年來，我國農(nóng)用柴油機(jī)所應(yīng)用的新技術(shù)逐漸增多，很多內(nèi)燃機(jī)的先進(jìn)技術(shù)紛紛應(yīng)用到農(nóng)用柴油機(jī)領(lǐng)域，例如渦輪增壓、EGR、電控直噴、共軌、中冷等技術(shù)的應(yīng)用，使先進(jìn)的高功率柴油機(jī)性能進(jìn)一步提升，且農(nóng)用柴油機(jī)原有的很多缺點(diǎn)也得到了較好改善，圖1為我國濰柴集團(tuán)生產(chǎn)的WP12系列農(nóng)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅能實(shí)現(xiàn)250 kW以上的動(dòng)力輸出，還具備了共軌+增壓中冷等先進(jìn)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、故障診斷等功能，為農(nóng)機(jī)動(dòng)力性能的提升提供了有效保證。柴油機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用具有動(dòng)力充沛、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)于復(fù)雜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的適應(yīng)性更好，機(jī)具出現(xiàn)故障的概率也隨著技術(shù)先進(jìn)性的提升而逐漸降低。柴油機(jī)的應(yīng)用相對(duì)于汽油機(jī)具有更好的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，無論在使用成本還是維護(hù)維修方面，都具有一定優(yōu)勢(shì)。

圖1 濰柴WP12系列農(nóng)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

2 農(nóng)用柴油機(jī)的故障診斷技術(shù)

2.1 故障診斷的常用技術(shù)

1)振動(dòng)診斷技術(shù)。柴油機(jī)的工作特點(diǎn)就是按照設(shè)計(jì)的規(guī)律進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在正常狀態(tài)下，農(nóng)用柴油機(jī)能夠維持穩(wěn)定的振動(dòng)頻率范圍，但當(dāng)故障問題存在時(shí)，可能導(dǎo)致故障位置運(yùn)轉(zhuǎn)異常使振動(dòng)源增多造成振動(dòng)頻率異常，在柴油機(jī)故障時(shí)常利用振動(dòng)的異常進(jìn)行故障診斷。在農(nóng)用柴油機(jī)中，振動(dòng)異常的故障多發(fā)生在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)等部位。在利用振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行故障診斷時(shí)，主要監(jiān)測(cè)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、機(jī)體振動(dòng)和缸蓋振動(dòng)等，并利用壓力示功圖、時(shí)頻分析、載荷識(shí)別等方法對(duì)故障問題進(jìn)行分析與確認(rèn)。

2)油樣分析技術(shù)。柴油機(jī)工作過程由于高速、高溫的運(yùn)行狀態(tài)，需要利用機(jī)油、潤(rùn)滑油進(jìn)行實(shí)時(shí)潤(rùn)滑，以保證良好的運(yùn)作狀態(tài)，而柴油機(jī)的磨損和零件損壞等問題也可以通過對(duì)油樣中磨粒成分的分析進(jìn)行判斷。油樣分析技術(shù)是診斷發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)摩擦副狀態(tài)的重要技術(shù)手段，常用的油樣分析技術(shù)包括鐵譜分析、光譜分析、含鐵量檢查等，對(duì)于故障的預(yù)防和判斷具有良好的輔助作用[3]。

3)溫度參數(shù)診斷技術(shù)。主要是利用農(nóng)用柴油機(jī)工作過程的溫度狀態(tài)進(jìn)行診斷，溫度參數(shù)的檢查與診斷包括很多部位，例如排氣溫度、機(jī)體溫度、冷卻水溫度等。正常柴油機(jī)工作過程的各部位溫度需能夠維持在一定的合理范圍內(nèi)，若某一位置的溫度出現(xiàn)了明顯變化，則說明可能存在故障問題，并可以大體確定故障部位，從而減少診斷過程的工作量。

4)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)。這一技術(shù)主要針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的裂紋隱患進(jìn)行診斷，利用聲波的異常判斷是否存在裂紋。這一技術(shù)多應(yīng)用于汽缸套等高溫、高沖擊的工作零件，主要起到重大故障問題的預(yù)防作用。

2.2 故障診斷的新方式與趨勢(shì)

隨著農(nóng)用柴油機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為更好地適應(yīng)先進(jìn)柴油機(jī)的故障維修要求，提高柴油機(jī)的維修效率和準(zhǔn)確性，在傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，診斷形式與技術(shù)也得到了不斷發(fā)展，使診斷過程的合理性得到了大幅提升。隨著網(wǎng)絡(luò)化與信息技術(shù)的普及，診斷過程和技術(shù)能力不再局限于農(nóng)機(jī)維修的定點(diǎn)機(jī)構(gòu)，利用專家系統(tǒng)的智能化診斷技術(shù)，能夠?qū)⑥r(nóng)用柴油機(jī)出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行數(shù)據(jù)庫對(duì)比和分析，并提供科學(xué)的診斷結(jié)果與維修建議，有效提高維修過程的合理性。此外，結(jié)合振動(dòng)檢測(cè)、溫度檢測(cè)、油樣檢測(cè)等數(shù)據(jù)，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模仿人腦的邏輯思維，結(jié)合數(shù)據(jù)技術(shù)能夠高效判斷故障原因及損壞位置，使故障問題的分析時(shí)間大大縮短，診斷的準(zhǔn)確性也得到了大幅提高。

3 農(nóng)用柴油機(jī)的常見故障與維修

3.1 柴油機(jī)排氣異常故障

柴油機(jī)排氣異常多可以通過排氣煙色進(jìn)行判斷。若排氣冒黑煙，多是由于空氣濾清器堵塞、供油時(shí)間過晚、噴油器霧化不良等原因造成的，應(yīng)及時(shí)清理空氣濾清器，調(diào)整供油時(shí)間和噴油器壓力至規(guī)定值；若排氣冒藍(lán)煙，多是由于燒機(jī)油導(dǎo)致的，此時(shí)應(yīng)檢查油底殼油面、并更換磨損的活塞和缸套，確保機(jī)油量正常、汽缸間隙合理；若排氣冒白煙，多是由于柴油中水分過多，應(yīng)注意更換優(yōu)質(zhì)柴油。

3.2 柴油機(jī)運(yùn)行溫度過高

柴油機(jī)運(yùn)行溫度過高多是由于冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致的，冷卻系統(tǒng)故障的原因包括冷卻水缺失、水溫表損壞、柴油機(jī)超負(fù)荷使用、水泵壓力或流量不足、散熱器散熱質(zhì)量不佳等。這一問題首先應(yīng)保證冷卻水量的充足，并使用軟水作為冷卻水，避免水垢問題產(chǎn)生，并科學(xué)調(diào)整或更換散熱器、檢修水泵使其恢復(fù)正常功能，確保冷卻系統(tǒng)的工作正常[4]。此外，柴油機(jī)運(yùn)行溫度過高還可能是機(jī)油量不足或機(jī)油變質(zhì)導(dǎo)致的，此時(shí)應(yīng)及時(shí)添加或更換足量機(jī)油。

3.3 柴油機(jī)異常振動(dòng)或噪音

柴油機(jī)存在異常振動(dòng)及噪音說明柴油機(jī)存在故障問題，應(yīng)及時(shí)停車并查明故障問題。若柴油機(jī)連續(xù)明顯振動(dòng)，并出現(xiàn)連貫的金屬敲擊聲，且在低轉(zhuǎn)速時(shí)聲音更明顯，多是由于氣門間隙過大導(dǎo)致的，此時(shí)應(yīng)將氣門調(diào)整至適合間隙。若汽缸存在有節(jié)奏并清脆的敲擊聲，多是由于供油提前角過大導(dǎo)致的，此時(shí)應(yīng)對(duì)供油提前角進(jìn)行調(diào)整；柴油機(jī)使用時(shí)出現(xiàn)金屬摩擦振動(dòng)，并出現(xiàn)尖銳噪音，多是由于活塞銷與連桿襯套之間的配合關(guān)系失效，使二者的配合面出現(xiàn)松曠導(dǎo)致的，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換或修復(fù)磨損嚴(yán)重的零件。

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