故障檢修與技術(shù)維護(hù)

柴油發(fā)動機(jī)敲擊聲來源和異響特征

 

摘要：技術(shù)狀況良好的發(fā)動機(jī)，在以不同的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)發(fā)出的聲音雖然其頻率、波長、聲級和衰減系數(shù)不同，但都有一定的規(guī)律和范圍，如果發(fā)動機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中，伴隨有其他聲響，如發(fā)出間歇或連續(xù)的金屬敲擊聲、連續(xù)的金屬摩擦聲、排氣滯喘聲等，即表明發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)不正常，所伴隨的聲響為發(fā)動機(jī)異響。研究表明，發(fā)動機(jī)的異響是發(fā)動機(jī)故障的重要表現(xiàn)形式，是判斷分析故障的重要依據(jù)，并具有一定的規(guī)律性。經(jīng)驗豐富者可通過對異響的分析判斷確診故障部位及受損程度，正確判斷故障源，減少工作上的盲目性，力爭將損失降低到最小程度。

 

一、發(fā)動機(jī)異響的來源

 

      發(fā)動機(jī)異響的主要來源有以下十三點：

1、發(fā)動機(jī)附屬部件的異響，如發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、動力轉(zhuǎn)向液壓泵、水泵、冷卻風(fēng)扇等旋轉(zhuǎn)部件異響。

2、驅(qū)動皮帶打滑異響。

3、正時皮帶或鏈條異響。

4、氣門異響。

5、活塞銷運動部件異響。

6、活塞與氣缸敲擊異響。

7、活塞環(huán)的金屬敲擊聲、活塞環(huán)的漏氣異響。

8、曲軸頸與軸承之間異響。

9、曲軸平衡軸頸與軸承之間異響。

10、爆震聲。

11、進(jìn)排氣系統(tǒng)漏氣聲。

12、回火聲。

13、放炮聲。

二、發(fā)動機(jī)異響的特征

 

      發(fā)動機(jī)異響的聲音與正常的發(fā)動機(jī)聲音是有區(qū)別的，我們可以感知的是發(fā)動機(jī)異響聲有時候比較刺耳，而且不同在發(fā)動機(jī)不同工況下異響聲也不盡相同。這就是發(fā)動機(jī)異響的一些特征，它包括音頻特征、轉(zhuǎn)速特征、負(fù)荷特征等。

1、異響的音頻特征

      指發(fā)動機(jī)異響的不同聲調(diào)。例如：曲軸主軸承響聲沉悶“鐺鐺”響，氣門腳響聲清脆“嗒嗒”響。這些異響聲的不同是源于汽車上各零部件制造的選材、形狀、尺寸大小、設(shè)計以及加工工藝等的不同而引起的。比如活塞選用鋁合金，而氣缸選用鋼鐵，機(jī)體用鑄鐵等等。

2、異響的轉(zhuǎn)速特征

      異響常與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，發(fā)動機(jī)的大多數(shù)常見異響的存在取決于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。例如：異響僅在或低速運轉(zhuǎn)時存在，一般是由：活塞與壁間隙過大、活塞銷裝配過緊或連桿軸承裝配過緊、挺桿與其導(dǎo)孔間隙過大、配氣凸輪輪廓磨損等原因引起的；維持在某轉(zhuǎn)速時聲響紊亂，急減速時相繼發(fā)出短暫聲響。一般是凸輪軸正時齒輪破裂或其固定螺母松動、曲軸折斷、活塞銷襯套松曠、凸輪軸軸向間隙過大或其襯套松曠等原因引起的。

3、異響的負(fù)荷特征

      發(fā)動機(jī)上不少異響與其負(fù)荷有明顯的關(guān)系。例如：某缸斷火，異響頓無或減輕。發(fā)響的原因一般有：活塞敲缸、連桿軸承松曠；活塞環(huán)漏氣；活塞銷折斷等。某缸斷火，則聲響加重或原來無響，此時反而出現(xiàn)聲響。發(fā)響的原因有：活塞銷銅套松曠；活塞裙部錐度過大；活塞銷竄出；連桿軸承蓋固定螺栓松動過甚或連桿軸瓦合金燒熔脫凈；飛輪固定螺栓松動過甚等。相鄰兩缸斷火異響減輕或消失。發(fā)響的原因有：曲軸軸承松曠等。

4、異響的溫度特征

      發(fā)動機(jī)異響與溫度有關(guān)。比如有時低溫發(fā)響，溫度升高后聲響減輕，甚至消失；有時溫度升高后有聲響，溫度降低后聲響減輕或消失。比如因為活塞和氣缸的選材不一樣從而它們的熱膨脹系數(shù)也不一樣。如冷機(jī)時有異響而機(jī)溫升高后異響減輕或消失，這是由于它們的膨脹系數(shù)不一樣，冷機(jī)間隙過大有異響而當(dāng)溫度升高時活塞膨脹大一些所以間隙減小異響消失。

5、異響的缸位特征

       指對某一缸或相鄰兩缸斷火（油）后和復(fù)火（油）后的異響變化。例如：活塞敲缸斷火油后消失而復(fù)火(油）時異響又隨之產(chǎn)生。某些缸的曲軸軸瓦因潤滑不良或合金燒蝕或裝配不達(dá)標(biāo)而產(chǎn)生異響斷火后異響消失。

6、異響的工作循環(huán)特征

       發(fā)動機(jī)的異響故障往往與發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)有明顯的關(guān)系，尤其是曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)的異響都與工作循環(huán)有關(guān)。例如：四行程發(fā)動機(jī)，凡由曲柄連桿機(jī)構(gòu)引起的聲響均為發(fā)動機(jī)作功一次發(fā)響兩次；凡由配氣機(jī)構(gòu)引起的聲響均為發(fā)動機(jī)作功一次發(fā)響一次。

7、異響的聽診位置特征

      異響與聽診位置的關(guān)系。例如：氣門響在汽缸蓋位置，主軸承在汽缸體下部，活塞敲缸在缸體上部，進(jìn)排氣異響在發(fā)動機(jī)的兩側(cè)，正時鏈條或正時鏈輪異響在發(fā)動機(jī)的前端，連接不穩(wěn)定一般在發(fā)動機(jī)的后側(cè)。

8、異響伴隨現(xiàn)象特征

      發(fā)動機(jī)在發(fā)生某些異響故障時，常常伴隨出現(xiàn)其他故障現(xiàn)象。例如：主軸承和連桿軸承響常伴隨機(jī)油壓力低，點火漏電聲響常伴隨發(fā)動機(jī)抖動。活塞敲缸伴隨著排氣冒藍(lán)煙，節(jié)氣門異響伴隨著排氣滯喘。

 

三、柴油機(jī)異響故障分析

 

1、凸輪軸軸承的敲擊聲

      凸輪軸機(jī)構(gòu)示例如圖1所示。凸輪軸軸承的敲擊聲是一種發(fā)悶的、有節(jié)奏的“嗒嗒”聲，比曲軸軸承的異響聲稍尖銳一些。康明斯發(fā)電機(jī)在發(fā)響的同時凸輪軸軸承附近的缸體上有振動現(xiàn)象，反復(fù)變換柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，響聲及振動較為明顯。

（1）原因

① 軸承與凸輪軸配合間隙過大或磨損過甚。

② 推力墊片磨損過甚或調(diào)整不當(dāng)，使凸輪軸軸向間隙過大，產(chǎn)生軸向竄動。

③ 凸輪軸彎曲或變形。

④ 軸承合金燒毀或脫落。

（2）診斷與處理方法

① 用聽診器或旋具抵觸在氣缸體凸輪軸軸承附近聽診，若有振動響聲，則可確診為凸輪軸軸承發(fā)響。

② 響聲規(guī)律一般是怠速、中速時較清晰，高速時聲音雜亂或減弱。

③ 若凸輪軸竄動，應(yīng)進(jìn)行軸向間隙調(diào)整，更換或調(diào)整推力墊片。

④ 凸輪軸變形或軸承間隙過大應(yīng)進(jìn)行修理。

⑤ 若軸承合金燒毀或脫落，應(yīng)更換。

（3）凸輪軸與凸輪軸軸承孔的檢查

      凸輪軸易磨損的部位有兩處：

（1）凸輪升程區(qū)

      即凸輪基圓到凸輪頂端的距離，該部位磨損會影響氣門升程高度，即氣門打開的高度，從而影響進(jìn)排氣的質(zhì)量。請查看凸輪升程的標(biāo)準(zhǔn)值與使用極限表，超過極限要及時更換凸輪軸。

（2）凸輪軸軸頸與軸承孔的配合。

      凸輪軸軸承有兩種形式，一種為下座上蓋，測量此種軸承孔時，必須用規(guī)定的扭矩旋緊軸承蓋螺栓后，才能測量孔徑的尺寸；另一種為整圓襯套式的軸承孔，此種軸承孔，凸輪軸安裝時必須從一端穿入軸承孔內(nèi)，因此凸輪軸上的幾個軸承孔尺寸大小就不一樣，其配合間隙也有區(qū)別。

2、正時齒輪的異常響聲

      配氣機(jī)構(gòu)組成示例如圖2所示。柴油發(fā)電機(jī)怠速運轉(zhuǎn)時，發(fā)出輕微的“嘎啦嘎啦”聲，中速時響聲明顯，高速時響聲較雜亂，正時齒輪蓋處響聲較為明顯，不受斷缸及柴油發(fā)電機(jī)溫度變化的影響。

（1）判斷方法

       在怠速到中速以前，不斷改變柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，在柴油發(fā)電機(jī)的前面和凸輪軸一側(cè)聽，響聲明顯即可能是正時齒輪響，而后將柴油機(jī)轉(zhuǎn)速定在響聲較大位置，用金屬棒等在正時齒輪蓋一側(cè)導(dǎo)音聽，如響聲反應(yīng)較強(qiáng)，可斷定是正時齒輪響。正時齒輪的異常響聲必須及時排除，這是因為柴油機(jī)的缸蓋下部大多是平面，由于正時齒輪響會使配氣相位改變，可能引起氣門與活塞相撞而造成嚴(yán)重的機(jī)械事故。

（2）原因及處理方法

① 正時齒輪處缸體前端的噴油嘴堵塞或噴油口過小，造成正時齒輪缺油而磨損加劇，產(chǎn)生不正常的響聲，此時應(yīng)停機(jī)檢查，排除噴油嘴雜質(zhì)及油污。

② 正時齒輪軸竄動發(fā)響，多因凸輪軸軸向限位裝置失效，或因正時齒輪固定螺釘松動而脫出所致。此時應(yīng)更換凸輪軸軸向限位裝置或正時齒輪固定螺釘。

③ 正時齒輪個別牙齒損傷發(fā)響。在怠速運轉(zhuǎn)時，可聽到一種周期性的雙響聲，并隨柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，響聲越來越劇烈且周期縮短。此時應(yīng)更換損壞的正時齒輪。

④ 更換正時齒輪后，齒輪的嚙合較差，此時會有一定的異常響聲。這種情況若磨合一段時間后，響聲會自行消除；有的是因齒隙過大或過小而發(fā)出的噪聲，如果響聲長期存在，則應(yīng)檢查或更換正時齒輪。

      曲軸、凸輪軸的正時齒輪經(jīng)更換或安裝后不平整，致使嚙合失常，應(yīng)調(diào)整、修復(fù)或更換正時齒輪。

（3）正時檢查

① 正時鏈條的檢查。

      正時鏈條磨損后伸長，不但產(chǎn)生噪聲還會破壞鏈輪的配合，必須及時更換。測量鏈條伸長的方法有兩種：一種是拉緊鏈條后用卡尺測量 20 節(jié)鏈節(jié)的長度。當(dāng)節(jié)距為 9.525mm 時，其 20 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)長度為 190.5mm ，使用極限為 193.5mm ；當(dāng)節(jié)距為 12.7mm 時，其 20 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)長度為 254mm ，使用極限為 258mm 。另一種方法是，用鏈條半鏈輪包起來，將鏈條中間部位拉起來，當(dāng)其間隙超過半個齒高時，就表示鏈條已不能使用。

② 正時齒帶的檢查。

      現(xiàn)在很多采用聚氨酯制造的正時齒帶，若齒帶上出現(xiàn)裂紋，膠質(zhì)磨損，缺齒，帆布層顯露時，均應(yīng)更換。

③ 正時齒帶輪的檢查

      檢查正時齒帶輪的外徑的磨損。

 

柴油機(jī)凸輪軸結(jié)構(gòu)圖

柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖.

 

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