SPE200發(fā)動機過載功率不足的原因分析

黃 彥， 張玉春， 陳 軍

(江蘇林海動力機械集團有限公司，江蘇 泰州 225300)

SPE200汽油發(fā)動機配套的發(fā)電機組，主要作為常規(guī)電源銷往非洲。隨著當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，發(fā)電機組的用途越來越廣，開始應用于供暖、制冷等方面，有時作為應急機組，隨時都要保障對用電設備的供電，如電腦、冰箱、空調(diào)等。由于這些用電設備對用電品質(zhì)要求較高，故對發(fā)電機組的輸出電壓和輸出功率都有較高的要求。

為滿足用電設備的要求，提高發(fā)電機組的輸出電壓和輸出功率的穩(wěn)定性，需要對發(fā)動機的后備功率、轉速穩(wěn)定性方面提出更高要求，特別是過載功率(額定功率的10%)下的突加負載性能。出廠試驗中，增加了過載功率下突加負載性能、頻率下降不超過5%的要求。

出廠試驗增加要求后，發(fā)動機一次裝配合格率大幅下降。小批統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機的一次裝配合格率由原來的98.58%下降到76.44%。發(fā)動機出廠試驗情況如圖1所示。

圖1 發(fā)動機出廠試驗情況

運用柏拉圖分析法，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機過載功率不足、突加負載悶機和游車是影響發(fā)動機合格率的主要原因，其中突加負載悶機和游車故障也與機器過載功率不足有關。柏拉圖分析法如圖2所示。

1 發(fā)動機過載功率不足的原因

過載功率不足是發(fā)動機常見的故障。過載功率下發(fā)動機不能穩(wěn)定在應有的轉速或頻率下，發(fā)動機就會就會出現(xiàn)功率下降、加速不良等情況，發(fā)電機組就會出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、功率不足的情況，不僅影響用電設備的正常使用，還會加速零部件的磨損，影響發(fā)電機組和用電設備的使用壽命[1-2]。

1.1 原因分析

根據(jù)TQM質(zhì)量改進工具—魚骨圖法，從人、機、料、法、環(huán)、測量六個方面對可能造成過載功率不足現(xiàn)象的因素進行分析。過載功率不足原因分析如圖3所示。

圖2 柏拉圖分析法

圖3 過載功率不足原因分析

對可能造成過載功率不足的34個原因逐一分析，排除人為試車、裝配及測試臺的原因，測試均根據(jù)環(huán)境因素進行了修正，抽取兩臺故障機在中心試驗室恒溫室進行復測，排除環(huán)境因素影響，對其余因素進行現(xiàn)場測驗及調(diào)查分析后，確認連桿孔加工不良為造成此類故障的主要原因。

1.2 故障驗證

拆下過載功率不足的故障機器，發(fā)現(xiàn)連桿大頭孔表面粗糙且均有拉毛現(xiàn)象；抽查庫存連桿200只，連桿大頭孔表面粗糙度在Ra0.4～0.8之間，Ra0.8左右的占10%；檢查合格機器連桿，連桿大頭孔表面粗糙度在Ra0.4左右。

將過載功率不足的故障機器更換連桿大頭孔表面粗糙度為Ra0.4左右的連桿，過載功率和過載頻率滿足要求；挑選粗糙度為Ra0.8左右的連桿裝機，故障再現(xiàn)；確認連桿大頭孔粗糙度大是造成過載功率不足故障的主要原因。

2 發(fā)動機過載功率不足的對策實施與驗證

考慮到連桿大頭孔粗糙度對發(fā)動機過載功率不足有較大影響，控制刀具磨損、增加滾壓工序后，現(xiàn)場對改進加工工藝后的連桿隨機抽樣10只進行測量，粗糙度均在Ra0.4以內(nèi)，連桿大頭孔的粗糙度有了明顯改善。連桿大頭孔加工工藝如圖4所示。

圖4 連桿大頭孔加工工藝

每天從現(xiàn)場隨機抽取5個改善品，進行測量并連續(xù)記錄20天，共100個樣本數(shù)據(jù)，進行過程能力指數(shù)CPK計算和分析，如圖4所示。

圖5 CPK計算和分析

連續(xù)20天對改善后的連桿進行跟蹤測量，計算過程能力指數(shù)，CPK為1.57；在1.33與1.67之間，屬于A級，說明過程能力充分，所采用的工藝可靠、穩(wěn)定，滿足零部件及產(chǎn)品設計和使用要求。

改善后的連桿裝機后，隨機抽取5臺，連續(xù)20天，對發(fā)動機合格率進行統(tǒng)計，合格率有明顯提高，過載功率不足的故障率由原來的9.74%降低到現(xiàn)在的0.23%，改善效果顯著。

3 小結

從上述分析數(shù)據(jù)可以看出，連桿大頭孔表面粗糙度改善后，發(fā)動機過載功率不足的現(xiàn)象明顯改善，整機合格率明顯提高。因此，連桿孔表面粗糙是引起發(fā)動機過載功率不足的主要原因，改善連桿表面粗糙度能有效提高產(chǎn)品合格率。總結本次改善內(nèi)容，對圖樣、工藝進行了修訂并使之標準化。