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1、精选优质文档-倾情为你奉上高速大功率柴油机故障诊断与排除 第一章 概论第一节 柴油机故障概述一、柴油机故障的定义柴油机是一种复杂的热力机械。工况复杂，工作条件恶劣。因此，使用中发生故障在所难免。我们把柴油机在规定的试验条件下和规定的时间内，不能完成其规定功能的事故称为柴油机故障。也就是通常所说的柴油机出了毛病。柴油机故障范畴包括两个方面： 失效 引起柴油机立即丧失功能的破坏性故障称为失效。如柴油机烧瓦.抱缸等。 性能降低 使柴油机性能降低的故障。如柴油机 冒黑烟.油耗增加等。二、柴油机故障的分类柴油机故障可以从不同方面进行分类。1、 按故障的性质分类 柴油机故障按其性质，可分为本质故障、误用故
2、障和从属故障三类。 .本质故障 在规定使用条件下，由于柴油机及其零部件本身固有的因素或缺陷而引起的故障称为本质故障。如柴油机缸套穴蚀、连杆断裂等。 .误用故障 不按规定条件使用或由于外界因素而引起的故障称为误用故障。如因机油油面不足引起烧瓦等。 .从属故障 某一故障所引起的派生故障称为从属故障。也称为相关故障。如连杆螺钉断裂引起的机体裂纹等。2. 按故障的严重程度和造成的危害分类柴油机故障按其严重程度和造成的危害，可分为致命故障、严重故障、一般故障和轻度故障四类。 .致命故障 凡造成重要零件报废，导致人身伤亡或造成重大经济损失的故障称为致命故障。也称为危险性故障。如连杆螺栓断裂、机体破裂等。这
3、类故障属一类故障。 .严重故障 凡柴油机主要性能指标超过限值，主要零件损坏或解体才能排除的故障称为严重故障。如柴油机油耗过高、活塞环断裂等。这类故障属二类故障。 .一般故障 凡柴油机需停机检修，需要更换非主要件，用随机工具即可排除的故障称为一般故障。如三漏（漏气、漏油、漏水），盖板损坏等。这类故障属三类故障。 .轻度故障 凡一般不导致柴油机停机，不需要更换零件，用随机工具在短时间内即可排除的故障称为轻度故障。如柴油机密封部位渗漏，盖板螺钉松动等。这类故障属四类故障。3. 按故障出现时间的快慢分类 柴油机故障按其出现时间的快慢，可分为突发性故障和渐发性故障两类。 .突发性故障 这种故障在短时间内
4、突然发生，不能靠早期诊断来预测。如连杆螺栓断裂、气门弹簧断裂等。 .渐发性故障 这种故障的发生有一个渐变过程，可以通过早期诊断进行预测。如缸套磨损、气门漏气等。4. 按故障发生的部位分类 柴油机故障按其发生部位，可分为整机性故障和零部位故障两类。 .整机性故障 也称为综合性故障。它影响整机性能，其原因是综合性的。如第二章介绍的起动困难、功率不足、飞车、转速不稳、压力异常、温度异常、声音异常、振动异常、突然停车等。. 零部件故障 是指某一零件所发生的故障。如齿轮断裂、水泵泵量过小等。5. 按故障的原因和现象分类 柴油机故障按其原因和现象，可分为磨损性故障.错用性故障和薄弱性故障三类。 磨损性故障
5、 由于摩擦副磨损过大而造成的故障称为磨损性故障。这种故障是正常使用条件下，正常磨损过程中可以预料的故障。如活塞环过度磨损，造成严重漏气、功率不足等这类故障一般不会造成严重后果。 错用性故障 在实际使用条件下，产生的载荷超过了原设计能力所造成的故障称为错用性故障。如超负荷使用柴油机造成冒黑烟.轴系断裂等。 薄弱性故障 在实际使用条件下，产生的载荷未超过设计能力，只是设计失误造成某些弱环节，导致零部件丧失工作能力的故障称为薄弱性故障。这类故障多发生在新开发的机型上。一般表现为零件破损.轴系及支架断裂等。第二节 柴油机故障产生的过程及其现象一、故障产生的过程故障产生的过程实际上是一个能量积累与变化的
6、过程，即零部件强度（技术状况）逐渐变化下降的过程。如图11所示，只有当零件的强度低于外界载荷时，才会发生故障。零件在初时工作阶段，强度变化较小，在这阶段当外界载荷2突然超过零件强度1的情况下，就会产生故障。如图11的3。这种突发性的故障（见图11的4）是在外界载荷的意外峰值下偶然发生的。如柴油机飞车造成连杆螺栓断裂，挺杆脱落等。零件强度是按一定规律分布的。如图11所示的6，呈正态分布。而外界载荷也是按一定的规律分布。如图11所示的7。这样渐发性故障（也叫磨损性故障）就带有相当的随机性。如图11的5。图11 故障产生示意图1零件强度 2外界载荷 3意外损坏特性4突发性故障 5渐发性故障 6一组零
7、件的强度分布 7外界载荷分布突发性故障多以疲劳.过度变形等形式出现。除了如上所述由于零件强度（技术状况）和外界载荷的原因以外，润滑系统、冷却系统的堵塞和泄漏也会造成突发性故障。渐发性故障多由磨蚀性磨损、咬接性磨损、点蚀磨损、分子磨损、机械腐蚀磨损和空穴磨损等形式出现。另外，腐蚀故障（包括应力腐蚀、气蚀、硫蚀、钒蚀等）也属于渐发性故障。二、柴油机故障的现象当柴油机发生故障时，一般会伴随以下现象： 声音异常 一台正常运转的柴油机，其发生的噪声有一定的规律。当出现故障时，便使声音变得异常。如活塞碰气门时出现金属敲击声；供油角过大时出现燃烧敲击声；气缸漏气时出现吹嘘声；旋转件相碰时出现摩擦声等。 外观
8、异常 如因烧机油出现的冒蓝烟；燃烧不良出现的冒黑烟；密封面失效出现的漏油、漏气等。 温度异常 如当供油角过晚或负荷过大所出现的排温过高；轴承烧损所出现的轴承过热；冷却系统故障所出现的水温.油温过高等。 动作异常 如当平衡失效或基础不牢出现振动过大；当调速失灵出现的飞车或游车；起动系统故障，柴油机起动不起来等。 压力异常 如当气门、活塞环密封失效出现的气缸压力过低；曲轴箱压力过高；润滑系统故障出现的油压过低；增压系统故障出现的气压过低.过高等。 气味异常 如当电器系统故障出现焦糊味；烧机油出现的油烟味等。第三节 柴油机故障产生的原因引起柴油机故障的原因是多方面的。有设计结构和选材不当引起的，也有
9、加工制造和装配、调试质量欠佳引起的，也有使用操作不当和维护保养不良引起的。在这里主要对操作.维护保养及加工制造等方面造成故障的原因予以简单介绍。一、 操作方面的原因由于违章操作造成的柴油机故障，在柴油机故障中占有很大比例。这其中有思想上的疏忽，技术上的不熟悉，也有错误的习惯作法。常见的违章操作有以下几个方面： 起动时间过长。起动后未立即释放按钮、关闭开关。采用电动马达起动系统时，电动马达一次连续运转不得超过15秒钟，时间过长将因马达过热而烧坏。有时还会发生柴油机倒拖马克现象，导致马达超速运转而损坏。 冷车起动不经过暖车便快速加大负荷运转。此时由于油温低、粘度高，致使摩擦面润滑不良，从而导致异常
10、磨损、拉伤等故障。 磨合不充分，便高负荷运行。新的或大修后的柴油机，特别是现场修复的柴油机，更换缸套、活塞或者活塞环等零件后，未经充分磨合，直接带高负荷运行。这样往往造成零件异常磨损，甚至出现拉缸. 、活塞卡滞等故障。 带负荷急停车 。停车时未经怠速降温，此时摩擦面保油不足，引起再开车时因润滑不良而磨损加剧。 油面不足开车。 油面不足，机油量不够，造成摩擦副表面供油不足，导致异常磨损或烧伤。 水面不足开车 。水面不足，冷却系统易产生气阻，柴油机得不到充分冷却，会因机件过热出现拉缸等事故。 超负荷或者超速运转。 由于柴油机内温度过高，造成零件损坏。 水温油温不正常而继续运行。 运转中水温过低.
11、、过高或油温过低. 、过高，都会造成零件磨损加剧。高速、高负荷运转中急停车 此时往往因应力变化大,造成不必要的故障。不预供泵油便直接起动 此时。往往使各摩擦表面出现干摩擦现象，造成异常磨损。二、维护保养方面的原因未按照规定进行维护保养也容易造成故障。常见的故障原因有以下几个方面： 添加或更换新机油不及时。 这样容易造成机油量不足或机油过脏、恶化变质、而使润滑变差，造成异常磨损、烧瓦等故障。 清洗机油滤清器不及时 。这样容易造成机油滤清器阻力过大，甚至阻塞，机油从旁通阀通过，使未经滤清的脏污机油流入润滑部位，引起异常磨损或损伤。 清洗柴油滤清器不及时 。这样容易造成柴油滤清器阻力过大；供油不足，
12、引起功率不足，转速不稳等故障。 清洗空气滤清器不及时。 这样容易造成空气滤清器阻力过大、空气量不足，引起功率不足、冒黑烟或排温过高等故障。 检查、调整气门间隙不及时。 这样容易造成气门间隙过大或过小，引起柴油机功率不足、油耗升高、排温过高和气门磨损加快等故障。 检查、调整供油提前角不及时 。这样容易造成供油角过大或过小，从而引起柴油机燃烧粗暴，甚至烧活塞或者排温过高等故障。 检查和调整喷油器不及时 。这样容易造成喷油器雾化不良或针阀卡死，引起柴油机起动困难、功率不足、.排温过高和冒黑烟等故障。 检查和向蓄电池补充电解液不及时 。这样容易造成蓄电池不足，引起起动困难等。 冬季柴油机停车后放水不及
13、时 。这样在各冷却部位因存有大量冷却水，容易引起水泵、机体、.油冷器、中冷器、增压器等冻裂。三、维修中拆.装方面的原因拆.装错误也是引起柴油机故障的重要原因之一。其中有以下几个方面： 活塞环安装位置不正确 。活塞环开口位置未错开，扭曲环上下面装倒等部件将引起窜机油现象和窜气环象。 喷油器垫片安装不正确 。喷油器中喷油嘴伸出缸盖底平面高度有严格的尺寸要求，若因垫片漏装或多装而使该尺寸过大或过小，将引起燃烧恶化、结炭严重、功率不足、冒黑烟和因漏装垫片造成的从喷油器处漏气、烧坏缸盖等故障。 气缸衬垫安装不正确。 气缸衬垫多装或者漏装，将造成气缸压力下降、漏气和活塞碰缸盖等故障。 齿轮啮合不正确 。齿
14、轮啮合记号装错，将导致气门碰活塞，供油角太大或太小，引起燃烧恶化、冒黑烟、排气温度升高或者活塞烧损等故障。 螺母安装不正确。 紧固连杆螺母.缸盖螺母时，扭矩不准或紧固顺序不对，将造成缸盖密封不严，甚至螺栓断裂等故障。 有关配合间隙超值 。当活塞和缸套配合间隙. 、轴和轴承间隙、齿轮啮合间隙等不符合要求时，将造成异常磨损、拉缸.烧瓦和齿轮损坏等故障。四、加工制造方面的原因这方面的原因大部分是材料用错.材料存在内在质量问题和机加工中某些部位被忽视，致使其不符合要求。该方面的缺陷在装配中很难发现，使用一段时间后才暴露出来，从而造成零件损坏。其主要表现在以下几个方面： 质量不符合要求 。表现为有的铸件
15、如缸盖、机体等存在着缩松、砂眼和细小裂纹等缺陷，从而使柴油机工作一段时间后出现因这些缺陷所造成的漏水、漏气、漏油；或表现为铸造精度不高，使水道堵塞，造成柴油机工作中水流不畅、热量不易外传.温度过高，导致气门磨损加剧或缸盖裂纹。 质不符合要求 。有些主要零件由于制造过程中材料用错，使用中因强度不足导致零件损坏。 热处理不符合要求 有些零件热处理过程；未按工艺规程操作，使处理后的零件机械性能不符合要求，出现过硬、过软、.强度不足、脆性高等问题。在使用过程中引起零件变形.裂纹、磨损过度等故障。 机械加工不符合要求。 有些零件的关键部位，由于加工者不认识其重要性予以忽视，使这些部位不符合要求，结果造成
16、使用中的故障。如活塞销座和活塞销孔的圆角R. 、.曲轴的内圆角R、.活塞环的尖棱等，加工不符合要求往往导致活塞销座裂纹.曲轴裂纹、活塞环刮油效果差等。再如曲轴的主轴颈同轴度.机体主轴承孔的同轴度加工超差，往往导致曲轴的偏磨，甚至烧瓦。 消除应力不符合要求。 有些零件因消除应力不够，造成使用中变形，丧失原来的加工精度，破坏了正常的配合关系，使柴油机发生漏气、漏油、漏水现象。第四节 柴油机的故障诊断柴油机发生故障时有不同的现象发生，我们可以根据故障的现象，结合柴油机的工作原理和结构，进行诊断，找出原因，有的放矢的予以排除。一、故障诊断的原则诊断故障时，应遵循以下原则：1、结合原理，分析结构 柴油机
17、结构复杂，出现故障时，从其现象、性质看属柴油机工作原理的那个范畴，然后再分析到是柴油机结构的那个部件、零件引起。如当出现增压器喘振故障时，先分析引起喘振是中冷器、进排气道和增压器工作不配套、不协调三个系统的因素，然后逐渐从这三个系统的有关部分查找。2、由现象到本质 当出现故障时，从现象入手，分析这些现象是由什么原因引起。例如出现柴油机排温高的现象。引起排温高的原因可能是供油角过程，也可能是柴油机进气不足，还可能是油头雾化不良或超负荷运转。在这些造成排温高的原因中，逐一排除，直到找到某个真正原因。3、由表及里，先易后难 引起某一故障可能是多种原因，但其中必有一种为主要因素。这时必须坚持由表及里，
18、后易后难的原则。仍以上例说明，既然造成排温高可能由上述5个原因引起，这时我们先了解一下运转是否超负荷，这是最简单的因素。然后再检查一下供油提前角，这也是比较容易做到的。如果仍查不出问题，就检查空气滤清器、中冷器是否脏污。如未发现问题，再检查喷油嘴的雾化情况。如仍未找到问题，就检查喷油泵喷油量的均匀性或者气缸是否拉伤等。4、按系统分段 有些故障看起来很复杂，但仔细分析起来，总是有一定的规律。起主要作用的只是某一个系统、某一个要素。例如柴油机功率不足是一个综合性故障，可以从燃油系统、燃烧系统、配气系统等方面分析。如果功率不足伴随着冒黑烟而排温并不太高，这时可重点先从燃油系统查找原因，然后再从配气系
19、统去查找原因。二、故障诊断的步骤1、弄清故障现象 这是诊断故障的第一步,是依据。充分运用实践经验，通过看、听、摸、嗅及有关测试仪器仪表，将故障发生时的异常现象搞清楚。同时还要注意以下问题： .故障前柴油机有过什么症状？ .故障前进行过那些维修.保养？ 以前是否发生过类似故障？ 周围环境状况反对过什么变化？2、定位 在弄清故障现象的基础上，诊断故障的原因，确定故障发生在哪个部位或系统上。3、检查 通过综合分析和初步确定故障部位后，进行具体检查，以确定最后的原因和采取排除措施。三、故障诊断的方法医生在给病人诊病时，可以通过望、问、闻、切和B超、CT等方法。而对柴油机故障的诊断也同样可以采用各种不同
20、的方法。有时用一种方法，有时几种方法并用。下面介绍故障诊断的几种方法：1、部分停止法 所谓部分停止法，就是当怀疑故障是某一部位引起的，即可停止该部位的工作，观察故障是否消失。如消失则证明诊断正确。例如当怀疑柴油机冒黑烟是由某缸喷油器雾化引起，可将该缸的喷油泵柱塞撬起，停止该缸喷油器工作，此时如黑烟消失，则证明诊断正确；如此时仍有黑烟，则再停止另外的其它缸的喷油器工作。2、比较法 所谓比较法就是比较可能造成故障的零部件。当诊断认为故障可能由某部件引起，就将该部件予以更换，然后比较更换前后故障现象。例如柴油机油温高，认为系水泵流量不足引起，则更换一个好的水泵，如温度恢复正常，说明油温高确是水泵流量
21、不足引起。3、试探法 这种方法是以改变局部范围的技术状态，来观察故障的变化情况。例如怀疑气缸压缩压力低是由于活塞缸套密封变差引起，则可向气缸内倒入粘度较大之机油，如压缩压力增加，则证明诊断正确。再如怀疑起动性能不好是由于水温过低引起，则可向水中通入蒸汽，将其加热，若起动性能改善，则证明分析正确。4、拆检法 即对故障怀疑对象，进行拆卸检查，来分析故障的原因和部位。例如怀疑柴油机机油耗过大是由于某缸活塞环开口未错开，则可抽出该缸的活塞组，进行检查活塞环的位置。5、仪器诊断法随着测试技术的发展，利用测试仪器来代替传统的手摸.耳听.鼻闻越来越完善了。按诊断手段，可分为下述三种方法： 热工仪器检测这种方
22、法是利用热工仪器对柴油机的工作参数或工作状况）进行测量，从而诊断柴油机故障。常用的方法如下： 利用爆发压力表诊断气缸压缩压力和爆发压力是否降低。 利用各种温度表诊断冷却系统的故障。 利用压力表诊断润滑系统的故障。 利用压差计（表）诊断空滤器.机油滤清器、柴油滤清器是否污堵。 利用曲轴箱漏气仪诊断缸套与活塞密封情况和气门座与气门的密封情况。 利用燃烧分析仪诊断柴油机燃烧情况，找出功率下降.冒黑烟等故障原因。 利用喷油诊断仪诊断柴油机供油系统存在的故障。如供油角变化、喷油量不均匀、喷油嘴雾化不良等。用无外载测功仪诊断柴油机是否功率不足。 声振仪检测这种方法是利用噪声测量仪、振动测量仪、扭振测量仪及
23、其分析仪，测出柴油机某些部位噪声、振动或扭振信号，再经过信号分析处理，来诊断柴油机的故障。这是传统的用一根细钢棍探听和手摸法的科学化.仪器化。通过这种方法可以诊断出柴油机气门间隙故障.齿轮故障、轴承间隙过大、.缸套间隙过大、拉缸、.敲缸、气门碰活塞等故障。 磨粒检测 这种方法是通过对润滑油油样中磨粒的分析，来诊断柴油机故障的一种方法。相当于通过化验人的血液诊断人的疾病一样。这种检测目前有下述两种形式： 光谱分析 。 通过对润滑油油样的光谱分析，根据油中金元素含量的浓度和种类，判断柴油机哪些部位发生了异常磨损和损坏。例如铜元素含量的浓度剧增，则为铜套发生异常磨损；如铁元素和铝元素含量同时剧烈增长
24、，则可能气缸套和活塞发生异常磨损或拉伤。如钙元素剧增，而柴油机零件中并无钙的成分，则证明含有钙元素的水漏到油底壳去了。 铁谱分析 。 通过对润滑油样的铁谱分析，可以根据磨粒的形貌.大小.，来诊断故障的部位和故障的性质。如拉缸、咬缸等。以上只是诊断方法的基本类型和种类。在使用时可以单独使用一种，也可以几种方法综合使用。有些故障一种方法使用一种方法便可容易的诊断出来，有些故障由于原因比较复杂，往往需要几种方法综合使用发现才能诊断出来。第五节 故障的预防出现故障，进行正确地诊断并及时排除，固然重要，但有效地预防故障意义重大，可以起到事半功倍的作用。对于故障的预防，应根据故障产生的原因，特别对于由操作
25、、维修、保养和拆装不当引起的故障，大部分是可以预防的。下面对故障预防中的几个注意方面予以简单介绍：1、熟悉柴油机的工作原理和结构了解柴油机是如何工作的，了解各零件、各系统在柴油机中的作用、工作条件，这是预防柴油机故障的理论基础。只有如此，才能了解故障的本质，从而能动地预防故障。2、了解柴油机的构造各零部件的形状.结构.材质，这样就会有的放矢地进行操作和维修，预防故障发生。3、掌握柴油机有关数据掌握好柴油机各种性能数据、.调整数据、间隙数据、扭矩数据及各附件的性能规格，以便在操作使用中，控制这些数据，维护保养，保证这些数据，防止因数据错误造成故障。如记不准水温、油压，就可能造成冷却水温度过高或油
26、压过低而损坏柴油机。记错了供油角，就可能造成供油角过早或过晚，从而引起柴油机故障。4、正确操作和维护保养严格按有关操作规程或使用说明书规定进行操作和维护保养。这是预防发生故障的最有效的措施。正确地操作，可以避免因操作错误造成的故障；及时合理的保养，使柴油机处于良好的技术状态，更可以预防故障的发生。5、调动五官，随时观察必须善于利用耳、鼻、眼、手、口五官，随时观察柴油机有无异常，以预防故障发生和发展。6、进行状态监测这样可以随时掌握柴油机的技术状态，对潜在的故障及时进行预报，这是预防故障的最科学的方法。例如，通过油样光谱分析，发现油样中铁元素和铝元素含量有增加的趋势，这时便应对缸套.活塞加以注意
27、，必要时拆下缸盖检查缸套表面，将止用继续工作，造成拉缸甚至咬缸等恶性事故。第六节 故障的排除排除故障一定要根据诊断出的原因，有的放矢的排除。排除时应遵循下述原则：、尽量不停车排除有些故障能在不停车的情况下排除就尽量不要停车。如观察盖.接头、法兰面处的漏油、漏水、漏气，只要在工作状态下紧固能解决，就不必非停车不可。只是当需要更换模垫片时才可停车。、尽量不更换排除 有些故障只要对零件进行修理便可排除，不一定要更换新件。如缸套有不太严重的穴能，只要将其调转90安装便可。喷油器雾化不良，只要将针伐和伐体用研磨膏研磨一下再仔细清洗，并用细针通一下喷孔便可，不一定更换新油头。有些属间隙变化引起的故障，只要
28、调整一下间隙便可。例如气门间隙及各种轴向间隙等。属于用修理调整方法排除的故障，一般有以下方法： 调整法 如气门间隙变化可通过调整气门摇臂上的调节螺钉来调整个别气缸的供油角变化；调整机油调压阀的弹簧予紧力来调整机油压力。以及调整垫件厚度调整喷油器伸出高度等。 翻转法如将有不太严重穴能的气缸套翻转90，可继续使用。 修理尺寸法 如修理曲轴并换用新配轴承，恢复轴和轴承的配合间隙；修理缸套内孔并换用新配的活塞，恢复缸套活塞的配合间隙等。、附加零件法 如有的轴磨损不严重，可将该轴磨细，再良上一个轴套，使其恢复尺寸；孔磨损太严大，可将孔镗大再良上一个套圈，使其恢复尺寸；当螺纹孔损坏，可将该孔加大攻系，再加上一个有内外螺纹的螺塞旋入，使螺孔和原螺孔相同。 零件局部更换法 如有的轴类零件某一端损坏，可将损坏段去掉，再焊上一段重新加工，使其符合要求。 恢复尺寸法 对磨损零件的磨损部位增补金属，再进行机械加工，使其恢复尺寸和精度。目前常用的方法有金属喷镀法、电镀法、焊补法、浇铸法以及用树脂铁粉粘补法等。专心-专注-专业