活塞式發(fā)動機液壓撞擊的原因及預防

蔣平清

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

關鍵詞：發(fā)動機 液壓撞擊 活塞式 預防措施

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

近幾年，人們加強了對發(fā)動機的研究，活塞式發(fā)動機是滿足低能耗、高效能要求的一種裝置?；钊桨l(fā)動機以高熱效率性能得到了廣泛地應用，對確保機械的穩(wěn)定運行有著重要意義。

1 液壓撞擊的形成

液壓撞擊的形成主要因為氣缸內(nèi)在含有大量液體后，啟動發(fā)動機時，活塞向上死點運動，燃燒室內(nèi)的部分體積被液體占據(jù)，并且無法壓縮，導致活塞頂部會面臨著巨大壓力，導致液壓撞擊的發(fā)生。下面以5型發(fā)動機為例，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。當燃燒室內(nèi)的只有1/5的體積未被液體充滿時，氣缸內(nèi)的氣體壓力大約為7.2 MPa超過發(fā)動機正常工作時的氣壓，將會產(chǎn)生液壓撞擊。由此可見，活塞式液壓發(fā)動機產(chǎn)生液壓撞擊的基礎是氣缸下部存在液體。

此外，活塞發(fā)動機發(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表示所有機構的質(zhì)量，v1表示曲終機構速度，v2曲軸機構受到?jīng)_擊后的速度，△t表示開始到結(jié)束的時長。

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構速度和時間決定的，沖擊力越大，液壓遭受到撞擊后所受到的破壞也就越大。

氣缸聚集氣體同時存在較大沖擊力，液壓撞擊將會發(fā)生，在有多個氣缸發(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而增加，在未消耗掉所有動能前，活塞向上死點的持續(xù)運動，將會進一步加大其他壓力，從而將會導致壓力遠超出發(fā)動機在正常運行過程中的燃氣壓力，活塞由于受到氣體的阻止，無法繼續(xù)向上運動，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)動機后，未清理干凈油封，從而導致氣缸內(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)動機發(fā)生液壓撞擊的多數(shù)。②存在發(fā)動機活塞上的油液由于滲入，進入到了氣缸內(nèi)，在應用過程中，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匣內(nèi)，將會導致氣缸內(nèi)存在大量的油。如果發(fā)動機在啟動時的方式存在錯誤，一旦發(fā)動機以錯誤的方式啟動，也就是發(fā)動機啟動時間大于1 200 s，同樣會導致液壓撞擊的發(fā)生。如果發(fā)動機在啟動過程中，噴油嘴朝上，存在于油腔內(nèi)的油將流入到機匣內(nèi)，最終將會流入到油池中。④通常來說，在發(fā)動機中4號與5號氣缸最容易發(fā)生液壓撞擊，受位置關系的影響，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，氣缸吸力小、進氣慢、積油很難被吸入到氣缸中，同時由于人力扳槳葉角小，在進行換手時，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)動機在運動過程中，因為進氣速度快，氣缸吸力將會變大，從而將會導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，或者忘記關掉注油唧筒、注油器和華油泵活門沒有關閉嚴，引起內(nèi)漏等故障，都會導致液壓撞擊的發(fā)生。

（2）發(fā)動機啟動存在錯誤，在啟動發(fā)動機過程中，因為某些原因，導致啟動存在錯誤。例如，在啟動發(fā)動機前，缺少扳槳或扳槳不足兩圈，或發(fā)動機未啟動時間超過了1 800 s，啟動時未拉到掛齒，借助電打火完成了啟動操作，或者多次嘗試啟動發(fā)動機都未驅(qū)動成功，導致過多的油液注入，但在實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；也有可能因為在啟動開關過程中，過早地打開了電磁開關，在發(fā)動機還未發(fā)生發(fā)動時，就發(fā)生了液壓撞擊。

2.2 預防活塞式發(fā)動液壓撞擊的措施

（1）在啟動發(fā)動機前，需要嚴格地依據(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)動可以構成一個合理的循環(huán)，將氣缸的液體有效地排出；如果發(fā)動機超過3天未工作，正向扳轉(zhuǎn)螺旋槳時無法搬動或螺旋槳過沉，應該將4、5、6號電嘴拆掉，清理干凈氣缸，然后啟動即可。

（2）發(fā)動機第一次啟動時，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，從而導致液壓撞擊事故的發(fā)生。

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

（4）對于長期停放發(fā)動機的啟動，需要將底部氣缸電嘴拆除，同時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)動機進行應用，在實際操作過程中，需要依據(jù)發(fā)動機發(fā)生的撞擊特點，啟動發(fā)動機時，對發(fā)動機是否發(fā)生了液壓撞擊要進行準確判斷。因此，啟動發(fā)動機時，必須要注意發(fā)動機和螺旋槳轉(zhuǎn)動是否正常，如果在觀察過程中，存在疑問，需要停止啟動，對存在的問題進行查明，情況必要時可以將氣缸拔下，對氣缸連桿、曲軸、活塞等情況的完好性進行檢查。

3 結(jié)語

活塞式液壓撞擊故障是因為人為因素所導致的一種常見故障，會引起巨大危害。從活塞式發(fā)動機液壓撞擊故障發(fā)生的實際情況來看，只要在操作過程中嚴格地依照規(guī)程進行，完全可避免液壓撞擊故障的發(fā)生，確保發(fā)動機的安全運行。

參考文獻

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