農(nóng)用柴油機的故障診斷與維修技術(shù)

李 東

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

0 引言

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

1 農(nóng)用柴油機技術(shù)現(xiàn)狀

從柴油機在我國農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用發(fā)展過程來看，隨著國家對柴油機性能和排放標準要求的日益提高，柴油機的性能也得到了不斷優(yōu)化。柴油機是農(nóng)業(yè)機械上應(yīng)用最多的動力機械，拖拉機、收獲機、插秧機等眾多機型都以柴油機作為運轉(zhuǎn)和行駛的動力。從柴油機的發(fā)動機結(jié)構(gòu)來看，技術(shù)性能與柴油機的缸數(shù)具有直接關(guān)系，現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機械上應(yīng)用的柴油機包括了單缸、雙缸、3缸、4缸、6缸、8缸等多種機型。單缸柴油機在我國的農(nóng)業(yè)機械上應(yīng)用時間最長，其缸徑范圍通常在60～135 mm之間，發(fā)動機功率在24.00 kW(約32馬力)以下，在小四輪拖拉機、噴灌機械、農(nóng)用發(fā)電機等眾多農(nóng)機產(chǎn)品上應(yīng)用廣泛；雙缸以上的柴油機多稱為多缸柴油機，通常的缸徑在75～115 mm之間，4缸以上的機型多為大馬力機型，技術(shù)和結(jié)構(gòu)都更為先進，多應(yīng)用于大馬力拖拉機、聯(lián)合收獲機等農(nóng)業(yè)機械[2]。近年來，我國農(nóng)用柴油機所應(yīng)用的新技術(shù)逐漸增多，很多內(nèi)燃機的先進技術(shù)紛紛應(yīng)用到農(nóng)用柴油機領(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，使先進的高功率柴油機性能進一步提升，且農(nóng)用柴油機原有的很多缺點也得到了較好改善，圖1為我國濰柴集團生產(chǎn)的WP12系列農(nóng)用柴油發(fā)動機，不僅能實現(xiàn)250 kW以上的動力輸出，還具備了共軌+增壓中冷等先進技術(shù)，能實現(xiàn)實時監(jiān)控、遠程控制、故障診斷等功能，為農(nóng)機動力性能的提升提供了有效保證。柴油機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用具有動力充沛、可靠性高的優(yōu)點，且對于復(fù)雜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的適應(yīng)性更好，機具出現(xiàn)故障的概率也隨著技術(shù)先進性的提升而逐漸降低。柴油機的應(yīng)用相對于汽油機具有更好的經(jīng)濟性特點，無論在使用成本還是維護維修方面，都具有一定優(yōu)勢。

圖1 濰柴WP12系列農(nóng)用柴油發(fā)動機

2 農(nóng)用柴油機的故障診斷技術(shù)

2.1 故障診斷的常用技術(shù)

1)振動診斷技術(shù)。柴油機的工作特點就是按照設(shè)計的規(guī)律進行往復(fù)運動，在正常狀態(tài)下，農(nóng)用柴油機能夠維持穩(wěn)定的振動頻率范圍，但當故障問題存在時，可能導(dǎo)致故障位置運轉(zhuǎn)異常使振動源增多造成振動頻率異常，在柴油機故障時常利用振動的異常進行故障診斷。在農(nóng)用柴油機中，振動異常的故障多發(fā)生在運動系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)等部位。在利用振動狀態(tài)進行故障診斷時，主要監(jiān)測扭轉(zhuǎn)振動、機體振動和缸蓋振動等，并利用壓力示功圖、時頻分析、載荷識別等方法對故障問題進行分析與確認。

2)油樣分析技術(shù)。柴油機工作過程由于高速、高溫的運行狀態(tài)，需要利用機油、潤滑油進行實時潤滑，以保證良好的運作狀態(tài)，而柴油機的磨損和零件損壞等問題也可以通過對油樣中磨粒成分的分析進行判斷。油樣分析技術(shù)是診斷發(fā)動機各個摩擦副狀態(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)用柴油機工作過程的溫度狀態(tài)進行診斷，溫度參數(shù)的檢查與診斷包括很多部位，例如排氣溫度、機體溫度、冷卻水溫度等。正常柴油機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)測診斷技術(shù)。這一技術(shù)主要針對機械結(jié)構(gòu)的裂紋隱患進行診斷，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

隨著農(nóng)用柴油機技術(shù)的不斷發(fā)展，為更好地適應(yīng)先進柴油機的故障維修要求，提高柴油機的維修效率和準確性，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)機維修的定點機構(gòu)，利用專家系統(tǒng)的智能化診斷技術(shù)，能夠?qū)⑥r(nóng)用柴油機出現(xiàn)的故障問題進行數(shù)據(jù)庫對比和分析，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)合振動檢測、溫度檢測、油樣檢測等數(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間大大縮短，診斷的準確性也得到了大幅提高。

3 農(nóng)用柴油機的常見故障與維修

3.1 柴油機排氣異常故障

柴油機排氣異常多可以通過排氣煙色進行判斷。若排氣冒黑煙，多是由于空氣濾清器堵塞、供油時間過晚、噴油器霧化不良等原因造成的，應(yīng)及時清理空氣濾清器，調(diào)整供油時間和噴油器壓力至規(guī)定值；若排氣冒藍煙，多是由于燒機油導(dǎo)致的，此時應(yīng)檢查油底殼油面、并更換磨損的活塞和缸套，確保機油量正常、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 柴油機運行溫度過高

柴油機運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、柴油機超負荷使用、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，柴油機運行溫度過高還可能是機油量不足或機油變質(zhì)導(dǎo)致的，此時應(yīng)及時添加或更換足量機油。

3.3 柴油機異常振動或噪音

柴油機存在異常振動及噪音說明柴油機存在故障問題，應(yīng)及時停車并查明故障問題。若柴油機連續(xù)明顯振動，并出現(xiàn)連貫的金屬敲擊聲，且在低轉(zhuǎn)速時聲音更明顯，多是由于氣門間隙過大導(dǎo)致的，此時應(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，此時應(yīng)對供油提前角進行調(diào)整；柴油機使用時出現(xiàn)金屬摩擦振動，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，此時應(yīng)及時更換或修復(fù)磨損嚴重的零件。

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