郭 樂，徐 威，張 超

（徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

Fault & Accident 故障&事故

挖掘機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)故障排除案例分析

郭 樂，徐 威，張 超

（徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

[摘 要]從挖掘機(jī)壓差報警器故障、進(jìn)氣管路故障兩方面入手，分別列舉了兩個故障案例，闡述了挖掘機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)故障排除的過程及方法。

[關(guān)鍵詞]挖掘機(jī)；進(jìn)氣系統(tǒng)；壓差報警器；進(jìn)氣管路

進(jìn)氣系統(tǒng)為發(fā)動機(jī)提供清潔、干燥、充足的空氣，是發(fā)動機(jī)重要組成系統(tǒng)。它主要包括：空濾總成、進(jìn)氣管路、中冷器、壓差報警器等，整體布置如圖1所示。其工作的穩(wěn)定性和可靠性尤為重要，一旦出現(xiàn)諸如進(jìn)氣不足等問題，將影響整機(jī)動力性能。

圖1 發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)

1 壓差報警器故障排除

案例一：某中型挖掘機(jī)在作業(yè)時，出現(xiàn)挖掘動作無力，冒黑煙的現(xiàn)象。

初步分析此現(xiàn)象是由于進(jìn)氣不足，柴油燃燒不充分所致。本著從簡到繁，由表及里的原則，從空濾總成入手，開始檢查進(jìn)氣系統(tǒng)。通過拆檢空氣濾清器，發(fā)現(xiàn)空氣濾芯已經(jīng)堵塞。更換整套濾芯，重新啟動挖掘機(jī)，機(jī)器工作正常。

由于進(jìn)氣系統(tǒng)配套壓差報警器，當(dāng)進(jìn)氣阻力大于控制程序設(shè)定的參數(shù)時，壓差報警器就反饋一個信號至整機(jī)控制器，挖掘機(jī)儀表盤故障顯示、報警，提示用戶清理或更換空濾芯體。本次故障，儀表并沒有故障顯示、報警，推斷壓差報警器損壞或者電氣線束故障，從而導(dǎo)致報警失效。為進(jìn)一步排除故障，首先更換壓差報警器，為了還原挖掘機(jī)故障狀態(tài)，增大進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，人為縮小空濾器進(jìn)氣口。隨著進(jìn)氣口的逐漸縮小，挖掘機(jī)出現(xiàn)了挖掘動作無力，冒黑煙的現(xiàn)象，當(dāng)進(jìn)氣口縮小至原進(jìn)氣口口徑的1/3時，儀表出現(xiàn)進(jìn)氣阻力超標(biāo)的報警信號。因此可以判定，由于壓差報警器的損壞，導(dǎo)致進(jìn)氣阻力超標(biāo)報警失效。通過更換空氣濾清器濾芯和壓差報警器，排除了故障現(xiàn)象。但是工作一段時間后，該挖掘機(jī)又出現(xiàn)相同故障現(xiàn)象。經(jīng)分析，還是由于壓差報警器損壞，導(dǎo)致進(jìn)氣阻力超標(biāo)報警失效。該故障2次出現(xiàn)都是由于壓差報警器損壞導(dǎo)致，而且壓差報警器初始狀態(tài)完好，故對其進(jìn)行重點檢查。

該型號挖掘機(jī)采用電子式壓差報警器，圖2為其工作原理圖。開關(guān)觸點為常開狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)氣阻力大于控制程序設(shè)定的參數(shù)時，開關(guān)閉合，形成通路，電信號觸發(fā)報警信號，并在儀表上顯示。電子式壓差報警器的失效形式一般包括2種：①測壓通道堵塞，導(dǎo)致不能有效測量進(jìn)氣阻力；②電路形成斷路，不能形成電信號，導(dǎo)致失效。

圖2 電子式壓差報警器工作原理圖

由于挖掘機(jī)工程作業(yè)環(huán)境一般比較惡劣，壓差報警器表面積灰屬于正?，F(xiàn)象。隨后將其安裝在專業(yè)測量設(shè)備上，調(diào)整測量點，壓差報警器存在空氣泄漏，表明其測壓通道沒有堵塞，然后用萬用表測量壓差報警器的電阻，萬用表示數(shù)無反應(yīng)，表明其內(nèi)部電路為斷路狀態(tài)。

剖檢損壞的壓差報警器，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部嚴(yán)重積灰，灰塵已覆蓋在觸點開關(guān)上，導(dǎo)致開關(guān)閉合時，不能形成有效通路。當(dāng)進(jìn)氣阻力大于控制程序設(shè)定的參數(shù)時，壓差報警器不能有效報警，影響發(fā)動機(jī)正常運轉(zhuǎn)。為了排除壓差報警器失效故障，提升進(jìn)氣系統(tǒng)的可靠性，重新對其進(jìn)行選型，從而保證當(dāng)挖掘機(jī)在惡劣工況下作業(yè)時，灰塵及水不能進(jìn)入其內(nèi)部，防止因堵塞測壓通道和電路斷路而導(dǎo)致的壓差報警器失效。選用防水防塵型壓差報警器，該壓差報警器將插接件設(shè)計成密封結(jié)構(gòu)，并在報警器的通氣孔上覆蓋了防水防塵的半透膜，從而達(dá)到整體防水防塵的效果，將其安裝在挖掘機(jī)上進(jìn)行可靠性考核，未出現(xiàn)失效故障，徹底排除該故障。

2 進(jìn)氣管路故障排除

案例二：某中型挖掘機(jī)在進(jìn)行重載作業(yè)時，將油門手柄調(diào)至額定轉(zhuǎn)速，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動較大，并伴隨發(fā)動機(jī)冒黑煙現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場試車發(fā)現(xiàn)，在低速或輕載工況作業(yè)時，挖掘機(jī)運轉(zhuǎn)正常，只有在高速重載工況下，才會出現(xiàn)該故障。理論上，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)供油不足的情況時，會出現(xiàn)掉速現(xiàn)象，但不會伴隨冒黑煙的現(xiàn)象，只有在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣不足時，才會同時出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降并伴隨冒黑煙的現(xiàn)象。為此，重點對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

首先對空濾總成進(jìn)行拆檢，空濾濾芯正常，無堵塞現(xiàn)象。清潔濾芯后，復(fù)原空氣濾清器試車，故障依然存在，排除了空氣濾清器對進(jìn)氣系統(tǒng)的影響。接著對進(jìn)氣管路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)至空氣濾清器之間的進(jìn)氣膠管上有一段出現(xiàn)了膠層脫落的現(xiàn)象（圖3），在膠層脫落處按壓，發(fā)現(xiàn)容易按癟。由于配套該型號挖掘機(jī)的發(fā)動機(jī)為增壓發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)至空濾總成之間的進(jìn)氣管路負(fù)壓較高，隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及載荷的增加，進(jìn)氣量也隨之增大，導(dǎo)致進(jìn)氣管路內(nèi)的負(fù)壓隨進(jìn)氣量的增大而增加，當(dāng)負(fù)壓超過膠管的抗吸癟壓力時，膠管吸癟，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣變少，燃燒惡化，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降和冒黑煙的現(xiàn)象。

圖3 膠層脫落位置圖

為驗證該分析，啟動挖掘機(jī)，作業(yè)工況設(shè)為低速輕載，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 600rpm時，該膠管未出現(xiàn)吸癟現(xiàn)象，挖掘機(jī)運轉(zhuǎn)正常。將作業(yè)工況調(diào)整為高速重載，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過1 800rpm時，膠管出現(xiàn)吸癟現(xiàn)象，隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，吸癟現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，并出現(xiàn)了發(fā)動機(jī)掉速冒黑煙的故障。將該膠管更換成新的膠管并試車，故障消除。

故障消除后，通過與用戶交流，找到了該橡膠管膠層脫落的原因：對挖掘機(jī)發(fā)動機(jī)進(jìn)行日常檢查期間，為了方便越過發(fā)動機(jī)，會踩在進(jìn)氣膠管上，客戶認(rèn)為膠管具有彈性，且硬度很高，即使踩癟了，進(jìn)氣膠管也能進(jìn)行自我復(fù)原，隨著挖掘機(jī)使用時間的增長，進(jìn)氣膠管的橡膠出現(xiàn)了一定程度老化，由于用戶的使用習(xí)慣和挖掘機(jī)的振動，導(dǎo)致了進(jìn)氣膠管膠層的損壞。為此，重新對進(jìn)氣管路進(jìn)行了設(shè)計（圖4），將原始狀態(tài)的一整根進(jìn)氣膠管，變更為2根膠管加1根過渡鋼管的形式，有效防止客戶對膠管的踩踏。

圖4 新的進(jìn)氣管路

3 結(jié) 語

從上述2個案例可以看出，由于挖掘機(jī)的作業(yè)環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)相關(guān)部件出現(xiàn)故障的概率較高，需要注重開機(jī)前檢查，做到及早發(fā)現(xiàn)故障，及早解決，從而避免影響發(fā)動機(jī)性能，減少用戶損失。設(shè)計人員在對零部件進(jìn)行設(shè)計選型時，必須充分考慮設(shè)備的作業(yè)環(huán)境和用戶的使用習(xí)慣，以便提升零部件的可靠性，降低設(shè)備故障率。

（編輯 于 洋）

Analysis and solution of excavator intake system fault

GUO Le, XU Wei, ZHANG Chao

［中圖分類號］TU621

［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］C

［文章編號］1001-1366(2015)06-78-03

［收稿日期］2015-03-06