DF8B型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)302D型調(diào)速器啟機(jī)故障分析及解決方法

畢 永 趙 啟

(呼和浩特鐵路局集團(tuán)公司大板機(jī)務(wù)段 內(nèi)蒙古 赤峰 025150)

1 問(wèn)題的提出

大板機(jī)務(wù)段配屬的128臺(tái)DF8B型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)大多數(shù)使用的是302D型調(diào)速器。它是一種全制式液壓調(diào)速器，結(jié)構(gòu)上具有壓力反饋補(bǔ)償、工作油壓高、間接配速、降速停機(jī)和溫度補(bǔ)償?shù)忍攸c(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)用中表現(xiàn)出柴油機(jī)啟機(jī)柔和、沖擊轉(zhuǎn)速小、不冒黑煙、變工況反應(yīng)靈敏、補(bǔ)償力度大等優(yōu)點(diǎn)。由于其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件精度要求高，造成零配件互換性差、檢修困難等問(wèn)題。機(jī)車在線上運(yùn)行時(shí)多次發(fā)生停機(jī)或者啟不了機(jī)等故障，回段后查找故障原因?yàn)檎{(diào)速器不良所致，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析302D型調(diào)速器發(fā)生熱機(jī)不能啟動(dòng)或啟機(jī)后不能停機(jī)故障占調(diào)速器故障的43%左右，發(fā)生故障后需要反復(fù)啟機(jī)、停機(jī)調(diào)整，造成大量燃油及人工的浪費(fèi)，而且給柴油機(jī)質(zhì)量埋下了較大隱患，影響正常的運(yùn)輸生產(chǎn)秩序。

2 調(diào)速器啟停機(jī)控制原理

調(diào)速器作為柴油機(jī)的控制系統(tǒng)，對(duì)柴油機(jī)的啟、停機(jī)起到重要的控制作用，決定著柴油機(jī)的可靠性。在柴油機(jī)啟、停過(guò)程中通過(guò)電磁閥、液壓系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等一系列的關(guān)聯(lián)動(dòng)作，使柴油機(jī)能夠快速啟動(dòng)或停機(jī)[1]。調(diào)速器的啟停機(jī)液壓系統(tǒng)原理如圖1所示，其中啟停機(jī)主要是由電磁閥裝配、調(diào)速螺母、限油桿、滑閥裝配、伺服馬達(dá)等部件來(lái)相互配合、反饋完成的。

2.1 柴油機(jī)啟動(dòng)控制原理

靜止的柴油機(jī)經(jīng)過(guò)預(yù)潤(rùn)滑后，在啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的同時(shí)由控制系統(tǒng)給調(diào)速器停車電磁閥通電，使停車電磁閥得電吸合，密封高壓油路[2]。由于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速被拖動(dòng)上升，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)輸入給調(diào)速器傳動(dòng)軸，使調(diào)速器轉(zhuǎn)速上升，帶動(dòng)齒輪泵對(duì)調(diào)速油進(jìn)行壓縮，高壓油在滑閥的控制分配下流入伺服馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)拉動(dòng)柴油機(jī)拉桿系統(tǒng)，達(dá)到給柴油機(jī)提供啟動(dòng)燃油的目的，當(dāng)轉(zhuǎn)速、燃油量達(dá)到一定值后，柴油機(jī)就能啟動(dòng)正常工作。

2.2 柴油機(jī)停機(jī)控制原理

運(yùn)轉(zhuǎn)中的柴油機(jī)，需要使其停止，可靠停機(jī)是柴油機(jī)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。當(dāng)柴油機(jī)需要停機(jī)時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)使調(diào)速器的電磁閥斷電，打開(kāi)密封中的高壓油路，使配速活塞中的液壓油泄漏，配速活塞上行，配速?gòu)椈傻膲毫Ρ会尫牛y裝配控制伺服馬達(dá)動(dòng)力缸油回泄油池，在復(fù)原彈簧的作用下使輸出軸反轉(zhuǎn)，拉動(dòng)拉桿讓噴油泵齒條回到停油位，停止缸內(nèi)燃油供給，最終柴油機(jī)停止工作。

3 調(diào)速器啟機(jī)故障原因分析

3.1 工作油壓力低

當(dāng)調(diào)速器處于熱機(jī)時(shí)，由于調(diào)速器油的黏度會(huì)隨著溫度升高而有所減小，造成調(diào)速器油壓降低，如果組裝時(shí)齒輪泵端面間隙過(guò)大，液壓油會(huì)從端面流失，造成調(diào)速器在熱機(jī)狀態(tài)下啟動(dòng)工作油壓≤0.5 MPa，轉(zhuǎn)速100～150 r/min，產(chǎn)生無(wú)法啟機(jī)的故障。

圖1 302D型調(diào)速器啟停機(jī)控制油路原理圖

3.2 電磁閥調(diào)整不當(dāng)或故障

電磁閥對(duì)調(diào)速器的啟機(jī)通過(guò)密封高壓油路進(jìn)行控制，其結(jié)構(gòu)由兩部分組成：機(jī)械部分主要負(fù)責(zé)密封；電器部分主要施加密封力。在高溫下若有電磁閥漏油、關(guān)閉不實(shí)、調(diào)整不當(dāng)或電磁閥閥芯變形等造成機(jī)械密封不良，使壓力油過(guò)度泄漏而無(wú)法啟機(jī)。電磁閥線圈阻值過(guò)大、線圈高溫下絕緣層破損產(chǎn)生漏電、短路、施加電壓偏小等因素會(huì)使電磁閥電磁力削弱，使其作用的機(jī)械密封部分性能變差，造成啟機(jī)后再次停機(jī)。

3.3 組裝調(diào)整不到位或磨損

在調(diào)速器組裝、調(diào)整過(guò)程中，合理的調(diào)整間隙是保證其質(zhì)量的首要條件，由于滑閥限油桿磨損使調(diào)整螺母距離底座間隙過(guò)大，造成啟機(jī)時(shí)限油量過(guò)小。啟機(jī)限位螺釘松動(dòng)或調(diào)整不當(dāng)，造成啟機(jī)時(shí)配速活塞頂部充油不流暢。電磁閥底座與上體密封的調(diào)整螺母松動(dòng)，造成高壓油路密封不良等組裝調(diào)整不到位，同樣會(huì)產(chǎn)生調(diào)速器啟機(jī)困難或無(wú)法啟機(jī)的故障。

4 調(diào)速器啟機(jī)快速調(diào)整方法

4.1 間隙調(diào)整

(1)調(diào)速器在零位空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)整停車調(diào)節(jié)螺母，使得在消除間隙的情況下，與配速活塞頂端之間的間隙為(0.8±0.1)mm，將此合理的調(diào)整間隙作為初調(diào)的必要條件。此時(shí)調(diào)速器啟停機(jī)的成功率在82%左右。

(2)再將調(diào)速器在零位空載運(yùn)轉(zhuǎn)，將配速缸頂部的啟機(jī)限位螺釘往下旋轉(zhuǎn)到與配速活塞接觸，然后再退回1.5圈，使螺栓頂部與配速活塞端面之間保持一個(gè)螺紋的間隙，擰緊鎖緊螺母。圖2為配速缸示意圖。

圖2 配速缸示意圖

4.2 電磁閥檢查及調(diào)整

檢查停車電磁閥密封良好無(wú)泄漏，使停車電磁閥斷電，調(diào)速器應(yīng)完全停機(jī)。在確定停車電磁閥失電斷開(kāi)和沒(méi)有卡滯的前提下，如果出現(xiàn)不能停機(jī)的情況，應(yīng)將停車調(diào)節(jié)螺母的間隙微微調(diào)小。如果出現(xiàn)不能啟機(jī)的情況應(yīng)將停車調(diào)節(jié)螺母的間隙微微調(diào)大。停車電磁閥由閥桿、線圈、閥門、底座組成，其中閥門為球形閥門，閥桿為可調(diào)式電磁閥，在運(yùn)用過(guò)程中若發(fā)生故障，可通過(guò)調(diào)整閥桿手動(dòng)關(guān)閉閥門進(jìn)行應(yīng)急處置。 圖3為電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 停車電磁閥示意圖

5 調(diào)速器啟機(jī)故障解決方法

5.1 油壓檢查

打開(kāi)調(diào)速器頂蓋快速檢查電磁閥有無(wú)泄漏，用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量調(diào)速器油溫有無(wú)異常，觀察伺服馬達(dá)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)位置，中體上安裝檢測(cè)壓力表，如果油壓≤0.5 MPa(轉(zhuǎn)速100～150 r/min)，表示調(diào)速器在高溫下工作油壓低，在臺(tái)架試驗(yàn)和水阻試驗(yàn)時(shí)已經(jīng)不能通過(guò)調(diào)整排除故障，應(yīng)立即更換調(diào)速器，避免不必要的人工、材料的浪費(fèi)。

5.2 電磁閥檢查

手動(dòng)檢查電磁閥裝置閥桿吸力是否有力(要求吸力≥20 N)，如果感覺(jué)吸力不夠，用萬(wàn)用表檢查電壓電阻是否滿足要求(電阻1 100～1 300 Ω，電壓65～75 V)，若電阻不夠，直接更換線圈，若電壓不夠，直接調(diào)整機(jī)車輸出電壓。檢查電磁閥底部線圈輸出線根部有無(wú)破損，由于線圈質(zhì)量問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)間高溫容易導(dǎo)致線圈根部絕緣層破損，一旦發(fā)現(xiàn)破損需要立即更換電磁線圈。

5.3 組裝調(diào)整檢查

(1)手動(dòng)檢查滑閥限油桿是否有松動(dòng)磨損，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)磨損調(diào)整圖3中的停車調(diào)節(jié)螺母。

(2)檢查啟機(jī)限位螺釘是否松動(dòng)或位置不當(dāng)，重新調(diào)整到與配速活塞相碰后反旋1.5圈。

(3)檢查電磁閥底座與中體油孔接觸處是否密封，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)用14 mm專用開(kāi)口扳手校正電磁閥底部調(diào)整螺母。

(4)檢查電磁閥是否有漏油現(xiàn)象，在斷電的情況下通過(guò)手動(dòng)按壓調(diào)整確定閥桿行程。

6 結(jié)束語(yǔ)

自2021年3月采取措施以來(lái)，302D型調(diào)速器啟停機(jī)困難的故障率，從原來(lái)的30%降低到10%以下，即使柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和水阻交車試驗(yàn)發(fā)生啟機(jī)故障，也能快速排除該問(wèn)題，有效降低碳排放，減少不必要的人工、材料的消耗。