礦用汽車故障診斷技術(shù)研究

[摘 要]礦用汽車是在各類礦山中使用的運(yùn)輸工具，減少礦用汽車的故障率，不僅減少了維修成本，還可以增加礦場(chǎng)的產(chǎn)能，提高其經(jīng)濟(jì)效益。本文以神東煤炭集團(tuán)為依托，介紹了礦用汽車故障診斷技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]礦用汽車；發(fā)動(dòng)機(jī)；故障診斷技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）15-0199-02

神東煤炭集團(tuán)車輛管理中心于2010年元月25日成立。車輛管理中心是在原車輛管理處的基礎(chǔ)上，按照公司大專業(yè)化服務(wù)的思路，車輛管理中心承擔(dān)著全公司地面車輛資產(chǎn)管理、運(yùn)行、調(diào)劑、零小修、外委監(jiān)管等工作。車輛管理中心依靠GPS信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛全過程管理；推廣精細(xì)化的模板管理，實(shí)現(xiàn)管理和維修的動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)；打造準(zhǔn)“4S”化的維修車間，實(shí)現(xiàn)車輛的全過程維修。成為集團(tuán)又一支大專業(yè)化服務(wù)勁旅。車輛管理中心站在新的起點(diǎn)上，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，按照集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略，圍繞專業(yè)化隊(duì)伍建設(shè)這一核心任務(wù)，秉承“感恩惜福、安全運(yùn)行、優(yōu)質(zhì)服務(wù)”的核心理念，不斷提高車輛運(yùn)營效率和專業(yè)化服務(wù)水平，創(chuàng)新神東大專業(yè)化服務(wù)管理模式，推動(dòng)管理水平再上新臺(tái)階。

礦用汽車發(fā)生故障較頻繁，而且 50%以上的都跟發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的原因復(fù)雜，經(jīng)常一個(gè)故障現(xiàn)象由多個(gè)不同部位的故障共同造成，或者是一個(gè)部位發(fā)生故障卻造成多種故障現(xiàn)象。本文從故障診斷的方法入手，探討了故障檢修的方法。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

礦用汽車工況十分惡劣，粉塵大、裝載量大、重載上坡多，設(shè)備長期處于三班倒生產(chǎn)的狀態(tài)，使用年限短則幾年，多則30年左右，而發(fā)動(dòng)機(jī)是礦用汽車的“心臟”，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件均屬易損件，磨損相對(duì)較大。從整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看，礦用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要由進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)及配氣機(jī)構(gòu)等部分組成。與一般汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)相比，礦用汽車使用300～2700kW大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，通常采用V型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，缸數(shù)多在8缸以上。其中曲軸通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠浔旧淼男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其工作時(shí)需承受往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力和旋轉(zhuǎn)離心力，其軸頸表面在軸承內(nèi)滑動(dòng)速度較高>10m/s，其內(nèi)部溫度高達(dá)100～150。C，潤滑油粘度偏低軸瓦尤以疲勞強(qiáng)度高、耐沖擊、互換性與嵌入性良好、裝拆便利、成本低廉等應(yīng)用極其廣泛，但其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，受力相當(dāng)復(fù)雜且呈周期的變化，需承受很大的氣體爆發(fā)力、運(yùn)動(dòng)慣性及連桿蓋壓緊力的作用。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要故障特點(diǎn)

礦用汽車故障頻繁、成因復(fù)雜、層次性不同，且多半與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)，往往出現(xiàn)一個(gè)部位故障會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的多種故障，無法快速及時(shí)地判斷出故障具體部位和真正原因；或一種故障現(xiàn)象是由多個(gè)不同部位的故障共同造成的。發(fā)動(dòng)機(jī)故障主要特點(diǎn)是：排氣、冷卻水、機(jī)油等溫度異常；燃油、機(jī)油、冷卻水、壓縮風(fēng)等壓力異常；因操作調(diào)整和維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件潤滑狀況不良、積炭、過度磨損、松脫、斷裂，引起發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作狀態(tài)的異常，如水、氣、油等泄漏，冒白煙、藍(lán)煙或黑煙；啟動(dòng)困難，功率不足，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，震動(dòng)大；發(fā)出異常的排氣聲、敲擊聲、碰撞聲、周期性的摩擦聲；散發(fā)出難聞的焦臭味或煙味等。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)費(fèi)用少則幾萬元，多則數(shù)十萬元，甚至導(dǎo)致整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重報(bào)廢。其修復(fù)周期長、維修成本劇增，嚴(yán)重威脅車輛行車安全。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與維修關(guān)鍵技術(shù)

可針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各種信息進(jìn)行綜合分析，且根據(jù)各礦山自身檢修條件的不同，選用置換法、局部分析法、反證法、儀器儀表分析法或礦用發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行診斷。

3.1 起動(dòng)困難

該故障最常見。柴油機(jī)起動(dòng)困難問題遠(yuǎn)比汽油機(jī)突出。其故障主因是：油面過低，油路不暢；噴油壓力過低及噴油霧化不良；氣缸磨損，造成壓力不足；噴油嘴針閥卡住或堵塞；噴油定時(shí)不準(zhǔn)；起動(dòng)轉(zhuǎn)速過低；著火溫度過低，排氣管冒白煙；電起動(dòng)系統(tǒng)工作不正常；使用燃油型號(hào)不對(duì)；特別是嚴(yán)寒的冬天，發(fā)動(dòng)機(jī)本身溫度低，起動(dòng)吸入的空氣溫度過低，會(huì)使燃油的粘度和密度增大，流動(dòng)性變差，致使大部分燃油以液態(tài)存在于氣缸內(nèi)，且噴油壓力低易造成蒸發(fā)和霧化不良，對(duì)起動(dòng)影響極大；對(duì)曲軸和軸瓦而言，低溫起動(dòng)機(jī)油粘度大、流動(dòng)性差，無法將機(jī)油送至軸頸工作表面，惡化了潤滑條件，各機(jī)件剛性摩擦更強(qiáng)烈，使磨損加劇。

必須檢查油箱柴油存量及質(zhì)量，是否干凈清潔，油路是否堵塞，必要時(shí)進(jìn)行清洗與維護(hù)；清洗噴油泵和噴油嘴偶件，裝復(fù)后經(jīng)壓力調(diào)試合格后再裝車；檢查和擰緊供油系油路每個(gè)油路接頭，必要時(shí)排除燃油中的空氣；維護(hù)濾清器，按規(guī)定清洗擦干或更換濾芯；可根據(jù)當(dāng)?shù)丶竟?jié)的不同合理選用燃油和潤滑油，溫度越低時(shí)選用牌號(hào)越低，要求燃料具有良好的揮發(fā)性、流動(dòng)性且含硫量低，便于起動(dòng)；而采用電熱進(jìn)氣預(yù)熱和火焰進(jìn)氣預(yù)熱來提高進(jìn)氣充量的初始溫度，則是提高發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)性能最理想的辦法。

3.2 冷卻水溫過高

該故障較常見。發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工作時(shí)，供水量不足、水泵不正常、氣缸差、氣缸水套和散熱器內(nèi)水垢積聚過多、節(jié)溫器損壞等皆會(huì)使冷卻水溫不降反升，影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。水泵皮帶、風(fēng)扇皮帶過松時(shí)，應(yīng)適時(shí)進(jìn)行調(diào)整 或更換皮帶；水箱太臟時(shí)，需清除水箱水垢，且定期進(jìn)行清理；節(jié)溫器損壞時(shí)， 冷卻水則不能通過大循環(huán)流經(jīng)散熱器散熱，造成冷卻水溫高，必須更換節(jié)溫器；水泵損壞時(shí)，要立即維修或更換水泵。

3.3 機(jī)油壓力過低

該故障較常見。機(jī)油管或冷卻噴嘴漏油時(shí)，應(yīng)立即排查原因，更換損壞漏油配件；曲軸、襯套及軸瓦磨損失效時(shí)，要更換磨損過大的部件且調(diào)整好位置；油壓傳感器失效時(shí)，需立即更換傳感器 機(jī)油泵失效時(shí)，必須立即進(jìn)行維修，或干脆更換機(jī)油泵。

3.4 負(fù)載高引起增壓器、排煙管發(fā)紅

該故障較少見。增壓器及油嘴工況不良時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整增壓器的工作參數(shù)，清理干凈油嘴積炭；噴油嘴精密偶件失效時(shí)，必須立即更換精密偶件；中冷器過臟，導(dǎo)致入氣量不足時(shí)，必須定期進(jìn)行清理，保持中冷器的清潔；凸輪軸、搖臂及隨動(dòng)臂組件磨損過大時(shí)，需進(jìn)行維修或更換磨損部件。

3.5 柴油漏入油底殼

該故障較少見。發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中，常發(fā)現(xiàn)油底殼中混入柴油，造成油底殼內(nèi)油面升高，其故障主因是柴油噴射壓力不足，噴霧狀況不良，未形成霧狀的油滴通過活塞與缸壁之間的間隙流人油底殼；氣缸密封性不良，壓縮行程氣體壓力過低，無法使柴油和空氣的混合物達(dá)到壓燃著火的程度等。必須定時(shí)排查噴油嘴安裝墊圈是否密封，及時(shí)更換損壞的墊圈，排查且根據(jù)需要更換高壓油泵、噴油嘴及氣缸墊；檢查噴油嘴噴霧情況，霧化不良引起滴油時(shí)，應(yīng)調(diào)整好噴油壓力，必要時(shí)調(diào)校高壓油泵及噴油嘴；噴油器安裝不當(dāng)時(shí)，宜重新安裝噴油器；檢查調(diào)整供油正時(shí)；排查氣門和氣門座密封狀況；調(diào)整氣門間隙；檢查活塞配合間隙，必要時(shí)更換活塞、活塞環(huán)或缸套。

3.6 油底殼內(nèi)進(jìn)水

該故障較少見。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，正常情況下，冷卻水不會(huì)進(jìn)入油底殼。一旦油底殼進(jìn)水，會(huì)使機(jī)油稀釋、變質(zhì)及乳化等。若不及時(shí)處理好，極易造成機(jī)械部件磨損，甚至引起抱軸、燒瓦等事故。缸蓋破裂時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，且要正確安裝缸蓋；缸內(nèi)破裂時(shí)，應(yīng)立即更換油殼底；缸套破裂時(shí)，必須進(jìn)行維修或更換；為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌握發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼漏水狀況，可在發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼排污口安裝一個(gè)油混水報(bào)警開關(guān)，利用原有的電路和報(bào)警儀表臺(tái)，即可輕松地掌握漏水狀況。

3.7 低壓油路進(jìn)氣

該故障較常見。其主要表現(xiàn)為行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸熄火后且無法重新起動(dòng)。若打開高壓油泵放氣螺釘，用手壓泵泵油，排除油路中的空氣再起動(dòng)可著火、稍后又會(huì)熄火，即可判定油路中有空氣。其故障主因是柴油機(jī)工作時(shí)，油箱至輸油泵段的油路壓力低于大氣壓力，若油管裂損、油管接頭處的銅墊圈損壞或安裝不妥時(shí)，極易在該處滲氣，即便是微小的滲氣點(diǎn)，也會(huì)吸入外部空氣。必須先排查柴油濾清器、噴油泵等處放氣螺釘是否擰緊，仔細(xì)排查油路各個(gè)管路接頭，特別是軟管部分易滲氣部位，查明原因、及時(shí)排除；打開放氣螺釘，用手壓泵排除油路中的空氣，緊固各管接頭，清除密封不嚴(yán)之處；在更換濾芯或清洗油水分離器時(shí)，低壓油路也會(huì)混入大量空氣，因而必須進(jìn)行排氣作業(yè)，直至輸油泵泵出柴油無氣泡時(shí)，即可擰緊放氣螺栓，再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，排查各部有無滲漏現(xiàn)象，必要時(shí)予以修復(fù)。

3.8 工作時(shí)功率虧損大

該故障較常見。氣缸組件磨損失效時(shí)，要更換磨損過大組件；油泵失效或正時(shí)機(jī)構(gòu)工作不良時(shí)，需重新調(diào)校有關(guān)參數(shù)；噴油器精密偶件工作失效時(shí)，要更換精密偶件。

3.9 冒煙

該故障較常見。噴油器精密偶失效或渦輪增壓器工作失效時(shí)，必須立即更換精密偶件或渦輪增壓器；凸輪軸組件磨損失效時(shí)，需更換磨損的組件；氣門組件密封不良時(shí)，必須及時(shí)調(diào)整或更換新的密封墊。

3.10 震動(dòng)大、有異晌

該故障較常見。發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況良好時(shí)，在各種工況下應(yīng)保持運(yùn)轉(zhuǎn)平衡、響聲純正，無明顯雜音。若曲軸、連桿各種緊固螺絲松動(dòng)時(shí)，需擰緊且做好防松處理；軸向間隙或軸瓦間隙過大時(shí)，必須更換軸瓦，且保證間隙適宜；噴器霧化不良，導(dǎo)致敲缸現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整好噴油壓力；飛輪組件安裝不當(dāng)時(shí)，需重新正確地安裝組件。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，突然產(chǎn)生異響，轉(zhuǎn)速越大異響越強(qiáng)烈；活塞敲缸響、連桿軸承響、曲軸主軸承響、氣缸漏氣響等，皆會(huì)隨著負(fù)荷增大而變大，隨負(fù)荷減小而變小，即使加速后猛收油門，發(fā)動(dòng)機(jī)靠慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍有響聲。其故障主因是：活塞與缸套之間間隙過大時(shí)，引起敲缸；正時(shí)齒輪磨損失效后，產(chǎn)生有規(guī)律的撞擊聲；軸頸磨損、軸瓦燒蝕使配合間隙增大后，引起軸瓦的撞擊聲；機(jī)油泵齒輪磨損后，傳動(dòng)齒輪發(fā)出噪音，活塞銷配合間隙增大產(chǎn)生異響等。

4 汽車檢測(cè)診斷技術(shù)發(fā)展方向

隨著礦用汽車技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)要求越來越高，特別是隨著電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、智能傳感器技術(shù)及專家系統(tǒng)技術(shù)的日臻完善，利用現(xiàn)代綜合診斷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、診斷結(jié)果自動(dòng)一體化，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行人工智能診斷；采用小波分析法進(jìn)行信號(hào)處理；應(yīng)用分形幾何診斷汽車故障；逐步完善與硬件相配套的國產(chǎn)軟件研發(fā)及定量化檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定等，可進(jìn)一步提高診斷系統(tǒng)的智能化水平，提高信息資源共享、軟硬件共享水平，且可利用信息高速公路將全國的汽車檢測(cè)站聯(lián)成廣域網(wǎng)，能使交通管理部門實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛狀況，目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)正朝著智能化、自動(dòng)化、精確化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化的方向發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，礦用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障是不可避免的，跟運(yùn)行環(huán)境、檢修質(zhì)量、保養(yǎng)質(zhì)量、操作方法等密不可分，通過各種手段不斷加強(qiáng)和提高其診斷和檢修水平，提高礦用汽車的運(yùn)行率，更好地為礦山生產(chǎn)做服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐榮偉，王國棟.發(fā)動(dòng)機(jī)磨損原因分析[J].包鋼科技，2007，33（4）.

[2] 黨永明.礦用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)幾種燒瓦故障原因分析及預(yù)防措施[J].商品與質(zhì)量·學(xué)術(shù)觀察，2011（8）

作者簡介

蘇羽（1984年-），本科，助理工程師，吉林省通化市人，2007年畢業(yè)于東北電力大學(xué)，現(xiàn)供職于神東煤炭集團(tuán)車輛管理中心，主要從事地面生產(chǎn)用車的技術(shù)管理工作。