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        柴油機(jī)發(fā)出噪雜聲和振動(dòng)的原因分析

        2016-07-05 07:32:18龔厚寬
        大東方 2016年5期

        龔厚寬

        往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的組成部分主要有曲柄連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)體和氣缸蓋、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動(dòng)裝置等。

        氣缸是一個(gè)圓筒形金屬機(jī)件。密封的氣缸是實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、產(chǎn)生動(dòng)力的源地。各個(gè)裝有氣缸套的氣缸安裝在機(jī)體里,它的頂端用氣缸蓋封閉著?;钊稍跉飧滋變?nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),并從氣缸下部封閉氣缸,從而形成容積作規(guī)律變化的密封空間。燃料在此空間內(nèi)燃燒,產(chǎn)生的燃?xì)鈩?dòng)力推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)?;钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)連桿推動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),曲軸再?gòu)娘w輪端將動(dòng)力輸出。由活塞組、連桿組、曲軸和飛輪組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)傳遞動(dòng)力的主要部分。

        活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)等組成?;钊蕡A柱形,上面裝有活塞環(huán),借以在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密閉氣缸。上面的幾道活塞環(huán)稱(chēng)為氣環(huán),用來(lái)封閉氣缸,防止氣缸內(nèi)的氣體漏泄,下面的環(huán)稱(chēng)為油環(huán),用來(lái)將氣缸壁上的多余的潤(rùn)滑油刮下,防止?jié)櫥透Z入氣缸?;钊N(xiāo)呈圓筒形,它穿入活塞上的銷(xiāo)孔和連桿小頭中,將活塞和連桿聯(lián)接起來(lái)。連桿大頭端分成兩半,由連桿螺釘聯(lián)接起來(lái),它與曲軸的曲柄銷(xiāo)相連。連桿工作時(shí),連桿小頭端隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng),連桿大頭端隨曲柄銷(xiāo)繞曲軸軸線(xiàn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),連桿大小頭間的桿身作復(fù)雜的搖擺運(yùn)動(dòng)。

        曲軸的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并將膨脹行程所作的功,通過(guò)安裝在曲軸后端上的飛輪傳遞出去。飛輪能儲(chǔ)存能量,使活塞的其他行程能正常工作,并使曲軸旋轉(zhuǎn)均勻。為了平衡慣性力和減輕內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng),在曲軸的曲柄上還適當(dāng)裝置平衡質(zhì)量。

        氣缸蓋中有進(jìn)氣道和排氣道,內(nèi)裝進(jìn)、排氣門(mén)。新鮮充量(即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣)經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道和進(jìn)氣門(mén)充入氣缸。膨脹后的燃?xì)饨?jīng)排氣門(mén)、排氣道和排氣管,最后經(jīng)排氣消聲器排入大氣。進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉是由凸輪軸上的進(jìn)、排氣凸輪,通過(guò)挺柱、推桿、搖臂和氣門(mén)彈簧等傳動(dòng)件分別加以控制的,這一套機(jī)件稱(chēng)為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)。通常由空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管和排氣消聲器組成進(jìn)排氣系統(tǒng)。

        為了向氣缸內(nèi)供入燃料,內(nèi)燃機(jī)均設(shè)有供油系統(tǒng)。汽油機(jī)通過(guò)安裝在進(jìn)氣管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例(空燃比)混合,然后經(jīng)進(jìn)氣管供入氣缸,由汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)控制的電火花定時(shí)點(diǎn)燃。柴油機(jī)的燃油則通過(guò)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)噴入燃燒室,在高溫高壓下自行著火燃燒。

        內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門(mén)等零件受熱,溫度升高。為了保證內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),上述零件必須在許可的溫度下工作,不致因過(guò)熱而損壞,所以必須備有冷卻系統(tǒng)。

        柴油機(jī)作為機(jī)車(chē)、船舶等常用機(jī)械的動(dòng)力設(shè)備,其動(dòng)力性和可靠性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,指出了引起缸蓋、機(jī)體振動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源,并指出了振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理及影響振動(dòng)的因素:

        一、燃油系統(tǒng)

        (1)噴油提前角過(guò)大或過(guò)小。噴油提前角過(guò)大,柴油機(jī)工作粗暴,汽缸發(fā)出有節(jié)奏而清脆的金屬敲擊聲,噴油提前角過(guò)小,即噴油時(shí)間太遲,汽缸發(fā)出低沉的敲擊聲。

        (2)個(gè)別噴油泵不工作。當(dāng)柱塞卡死,彈簧折斷,高壓油泵則發(fā)出嘈雜聲、或柴油機(jī)發(fā)出不正常的聲音及振動(dòng)。

        (3)個(gè)別噴油器不工作。當(dāng)噴油器調(diào)壓彈簧折斷、針閥卡死,噴孔堵塞等會(huì)造成噴油器不工作,若是針閥卡死或噴孔堵塞,則高壓油泵發(fā)出嘈雜聲,同時(shí)柴油機(jī)也會(huì)造成不正常的振動(dòng)。

        二、配氣機(jī)構(gòu)

        (1)氣閥間隙過(guò)大,搖臂與氣閥桿頭發(fā)生撞擊會(huì)發(fā)生輕微而有節(jié)奏的撞擊聲,間隙過(guò)小,閥桿受熱后膨脹伸長(zhǎng)并與活塞頂部撞擊,發(fā)出清脆的金屬撞擊聲。

        (2)排氣閥面燒壞。

        閥面燒壞后,會(huì)發(fā)出有規(guī)則的“嘶嘶”聲,且使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低,排出黑煙增多。

        三、機(jī)械方面

        (1)活塞與汽缸間隙過(guò)大,初起動(dòng)時(shí)會(huì)沿整個(gè)汽缸長(zhǎng)度上發(fā)出有節(jié)奏的敲擊聲隨著汽缸溫度升高敲擊聲減小,停止該缸噴油后,汽缸仍有較微弱的敲擊聲。

        (2)活塞環(huán)失去彈力或咬死。若活塞環(huán)失去彈力時(shí),當(dāng)停止該缸噴油時(shí)會(huì)發(fā)出“喝喝”的聲音,要是活塞環(huán)咬死與槽內(nèi),會(huì)發(fā)出較大的敲擊聲。

        (3)活塞銷(xiāo)與襯套間隙過(guò)大?;钊N(xiāo)與襯套間隙過(guò)大,則是在汽缸中部發(fā)出有節(jié)奏的敲擊金屬的“咯咯”之聲,低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更會(huì)顯著。

        (4)活塞銷(xiāo)襯套燒壞?;钊N(xiāo)襯套燒壞也會(huì)發(fā)出“吱吱”聲。

        (5)曲柄銷(xiāo)與連桿軸承間隙過(guò)大。曲柄銷(xiāo)與連桿軸承間隙過(guò)大時(shí),柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中,曲軸箱檢查孔蓋板處可聽(tīng)到“噠噠”聲,在全速全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)突然改變低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候,此響聲就會(huì)變得更加沉重而有力,另外連桿軸承間隙過(guò)大,在柴油機(jī)初起動(dòng)時(shí),響聲也較大,因這時(shí)溫度較低軸承松動(dòng)、間隙更加明顯,隨著柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),各部分溫度逐漸增加,響聲也就漸漸變小。

        (6)連桿軸承燒壞。連桿軸承燒壞發(fā)出異響。

        (7)滾柱形主軸承的滾柱過(guò)緊或過(guò)松。滾柱軸承間隙過(guò)小在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)出“喳喳”聲。

        特別是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),此響聲更為尖銳,滾柱軸承間隙過(guò)大,則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出“咯咯”的響聲,在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)響聲更為顯著,對(duì)于滾柱軸承間隙過(guò)小,只要運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)響聲能逐步減小,則可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),如響聲逐步增大則應(yīng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

        (8)曲柄銷(xiāo)的橢圓度過(guò)大。曲柄銷(xiāo)的橢圓度過(guò)大,汽缸會(huì)發(fā)出清脆而有節(jié)奏的金屬敲擊聲,如減少該缸的供油量仍發(fā)出同樣的敲擊聲,則應(yīng)拆出活塞連桿進(jìn)行檢查,如橢圓度超過(guò)極限,應(yīng)予更換或修理。

        (9)定時(shí)齒輪間隙過(guò)大或過(guò)小。定時(shí)齒輪間隙過(guò)大,則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)出“咯咯”聲且在低速時(shí)聲音更明顯,若間隙過(guò)小,則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出“喳喳”聲,在高速時(shí)聲音增大。

        (10)汽缸蓋漏氣。由于汽缸蓋固緊螺母未固緊或回松,以及汽缸蓋墊片損壞都會(huì)產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。在漏氣時(shí),在汽缸蓋與汽缸頂之間可以聽(tīng)到漏氣的“嘶嘶”聲,如發(fā)生漏氣現(xiàn)象時(shí),可采取固緊螺母的方法予以消除。如擰緊螺母后仍有漏氣,則應(yīng)更換墊片。

        (11)螺母不緊。機(jī)座固緊螺栓未固緊或螺母松動(dòng),柴油機(jī)發(fā)生振動(dòng)應(yīng)及時(shí)把螺母固緊。

        不同的聲響其產(chǎn)生原因一般來(lái)說(shuō)是不同的,因此根據(jù)響聲的大小音調(diào)的特征發(fā)出的部位、振動(dòng)的程度以及產(chǎn)生音響時(shí)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷溫度)的大小等情況掌握其規(guī)律,以便發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除。

        (作者單位:桂林船舶檢驗(yàn)局)

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