提高增壓柴油機可靠性的措施
柴油機制造廠家將自然吸氣式柴油機改為增壓柴油機后,有效功率提高了,但同時也會帶來故障頻率的增高。因改進后增加了機械負荷和熱負荷,而機型的結構強度被弱化,產品可靠性降低,一旦操作不當就會頻繁地出現故障。提高其可靠性的措施主要有兩方面:
1.完善設計
柴油機增壓后,提高了充氣密度,增加了每個工作循環進氣量及每個工作循環的供油量,柴油機氣缸的工作環境與原來非增壓型有很大區別。增壓使氣缸平均壓力升高,噴油壓力上升,噴油延遲,滯燃期和燃燒持續期明顯縮短,燃燒放熱率在高速區呈單峰曲線;增壓后水溫和油溫升高,潤滑條件惡化,軸承單位面積的承壓加大,使柴油機的主要運動件的機械負荷和熱負荷(平均值)增加,零件的剛度與強度下降;增壓后還會使構成氣缸工作容積的零件受熱增加,受力變形加劇。這些都是增壓柴油機故障率上升的客觀原因。欲完善設計,可從兩個方面去考慮。
(1)借鑒國外的先進技術,增強柴油機主要零部件的剛度和強度
較好的方法有:加大曲軸曲拐直徑;取消連桿桿身的油孔,改為小頭開設自落式油孔結構,并加大連桿軸瓦及連桿小頭襯套的承壓面積;活塞環槽鑲嵌高鎳耐磨合金鑄鐵鑲圈,銷孔座鑲嵌鋼骨架,活塞頂部及燃燒室采用陽極氧化處理,燃燒室鑲耐熱合金或陶瓷,活塞裙部噴涂石墨層,改善活塞的初磨合;活塞環進行鍍鉻和磷化處理;氣缸套采用含硼耐磨鑄鐵,工作面采用平臺深溝網紋及激光表面淬火技術;氣缸墊缸孔護圈采用增加密封環剛性的骨架,中間采用雙面沖刺的鋼板骨架,兩側面用膨脹石墨作填充材料或石棉板涂刮防粘材料;氣門頭部采用耐高溫材料與氣門桿堆焊而成;加大水泵流量,采用不等距葉片溫控自動離合器風扇;加大機油泵流量,用冷卻噴嘴結構直接冷卻活塞;增設機油冷卻器,保證水溫和油溫不超過限值;改善噴油泵與噴油嘴結構,調整噴油壓力及供油角度等等。
(2)進行增壓系統與柴油機本體的匹配試驗,選擇合適的渦輪A/R比率
如:采用帶旁通閥的增壓器;根據增壓器自身的特點,結合柴油機在工程機械上的布置,改進進、排氣管路結構;采用球墨鑄鐵排氣管,并使增壓器與排氣管剛性連接,進、排氣管應用硬模或壓鑄工藝,以提高管路的氣密性;改變潤滑油管路與增壓器的連接方式,采用錐形(或球形)密封環帶。采用這些措施,可以確保足夠的加壓和氣流,滿足低速運轉柴油機的需要。
2.合理使用和保養
增壓器轉子的工作速度極高,加之進氣口無保護裝置、潤滑油路長、轉子軸承的冷卻及潤滑條件不好、排氣溫度高,對工作環境的惡化非常敏感,且與所配柴油機共用一個機油泵。因此,對使用環境及使用者的素質要求較高,如使用和保養不當,增壓器極易發生故障和損壞。主要的故障形式是:軸承異常磨損;功率下降,油耗增高,冒黑煙(或藍煙),噪聲異常,增壓器喘振;增壓器潤滑系統漏油;葉片扭曲、斷裂或異常磨損。
增壓器軸瓦異常磨損、燒結和潤滑系統漏油的原因主要是:潤滑油不潔凈;外來雜物進入潤滑系統;使用者因不了解增壓器的結構及原理而習慣在平坦道路上采用“加速—熄火—空擋滑行”,或在下長坡時采用“熄火—空擋滑行—點制動”的方式行駛,有時甚至在發動機大負荷、高轉速情況下突然熄火。其后果是機油泵已停止工作而增壓器轉子仍在高速旋轉。高速旋轉的轉子軸承由于得不到充分的潤滑和冷卻而燒結。
排煙異常、功率下降、油耗增高以及噪聲異常等故障,通常是增壓器潤滑油泄漏或流入氣缸燃燒,以及進、排氣管路和空氣濾清器堵塞,引起進氣量不足、燃料無法充分燃燒而造成的。
葉片扭曲,異常磨損及斷裂的原因主要是,空氣濾清器破損、泥沙和異物被吸入進氣管路以及葉片發生碰撞。
為了減少上述故障,合理使用的要點是:
(1)新啟用的增壓器,應檢查轉子有無卡滯現象和不正常的聲音,工作過程中還應經常檢查增壓器有無振動現象,若發出尖銳的異響,應立即停機檢查。
(2)必須保證增壓器進氣清潔、增壓器軸承的可靠潤滑以及增壓器的冷卻條件合格。
(3)柴油機熄火前應怠速運轉2~3 min。
(4)維修時應正確裝配,不得隨意改動結構。
(5)對增壓系統所有管路和空氣濾清器要定期保養;嚴禁采用“加速—熄火—空擋滑行”和“熄火—空擋滑行—點制動”的駕駛方式;定期更換潤滑油,保持潤滑系統清潔。
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