楊 衛(wèi)

(青海民族大學(xué) 交通學(xué)院，西寧810007)

東風(fēng)4B型內(nèi)燃機車是長期以來我國鐵路干線的主型客、貨運內(nèi)燃機車，累計產(chǎn)量已超過2000臺。其中，13V240ZJB型柴油機不僅作為機車的動力裝置，還被用于移動電站和核電站的應(yīng)急設(shè)備，它的系列產(chǎn)品為6缸、8缸、12缸機，裝在備型機車上[1]。我們掌握了故障分析與處理的正確方法后，便可及時發(fā)現(xiàn)柴油機故障的先兆，以便及時采取措施，預(yù)防故障的發(fā)生和防止事故的擴大。

1 東風(fēng)4B內(nèi)燃機車

1.1 東風(fēng)4B內(nèi)燃機概述

東風(fēng)4B型內(nèi)燃機車是功率為1990kW，交-直流電力傳動，干線客、貨兩用的內(nèi)燃機車。東風(fēng)4B型內(nèi)燃機車整備重量為138t，柴油機運用功率為2430 kW時，作為貨運機車，當(dāng)司機控制器手柄在滿負荷位時，其起動牽引力可達435 kN；持續(xù)牽引力達324 kN；最大速度為100 km/h；持續(xù)速度為21.6 km/h。在計算工況下，該機車可牽引3500t列車，以23 km/h的計算速度通過6‰的坡道。作為客運機車能牽引22節(jié)客車以120 km/h的速度在平道上運行。從牽引運輸能力來看，東風(fēng)4B內(nèi)燃機車可以擔(dān)當(dāng)我國近期客、貨運輸擴編、重載以及提速的運輸任務(wù)。

1.2 結(jié)構(gòu)特征

以東風(fēng)4B內(nèi)燃機車的16V240ZJB型柴油機為例，此柴油機為V型、四沖程、16缸、直接噴射開式燃燒室、定壓渦輪增壓系統(tǒng)及增壓空氣中間冷卻的大功率中速機車柴油機，如圖1所示[2]。

1-彈性支撐；2-油底殼；3-油尺；4-機體；5-防爆安全閥；6-進水總管；7-進水支管；8-凸輪軸；9-氣缸套；10-氣門挺柱；11-推桿；12-示功閥；13-氣缸蓋；14-搖臂；15-橫臂；16-排氣支管；17-進氣穩(wěn)壓箱；18-進氣支管；19-出水支管；20-中冷器；21-噴油器；22-高壓油管；23-噴油泵；24-活塞組；25-凸輪軸檢查孔蓋；26-連桿組；27-連桿螺栓；28-主軸承蓋；29-主軸承螺栓螺母；30-濾網(wǎng)；31-吸油口圖1 16V240ZJB型柴油機結(jié)構(gòu)示意圖

柴油機機體為鑄-焊結(jié)構(gòu)，整體澆注的鑄鋼主軸承座與鋼板組焊成六面體式B型機體，主軸承蓋與主軸承座之間為有微量間隙的平面鑲嵌式，除由主軸承螺栓緊固外，增設(shè)穿入機體下部的橫拉螺險；為提高機體的縱向和橫向剛度，除了增大機體的橫截面積外，還加厚了側(cè)板，增加了縱向筋板，同時，使主軸承孔中心到機體底座面的高度由原250mm增加到450mm，這些措施使機體與主軸承蓋組成一個受力整體，提高了主軸承的承載能力。

左、右兩列氣缸中心線間夾角為50°，在V形角的上方布置有主機油道、進氣穩(wěn)壓箱、進、排氣支管及排氣總管等部分。柴油機輸出端通過連接箱與牽引發(fā)電機定子相連接；自由端為正時齒輪傳動裝置和泵傳動裝置，通過機體端板與泵傳動箱及端蓋緊固。在柴油機自由端安裝有油氣分離器、呼吸管、燃油精濾器、高溫水泵和低溫水泵、主機油泵等部件。2套渦輪增壓器-中冷器組對稱安裝在柴油機兩端的上方。整個柴油機-發(fā)電機組采用4點錐形橡膠彈性支撐，支撐安裝在機體前部左、右兩側(cè)及連接箱左、右兩側(cè)，同時，發(fā)電機兩側(cè)設(shè)輔助支撐，后者可減小機車在運行過程中對柴油機作用的附加載荷[4]。

柴油機采用濕式氣缸套。氣缸由氣缸套、水套和水封圈等組成。同列氣缸中心距為400 mm。整體薄壁球墨鑄鐵活塞組可適應(yīng)進一步強化的要求，它具有懸掛式彈性活塞銷座和圓柱形的裙部，活塞側(cè)面與氣缸的配合間隙較小?；钊斆婢哂袦\ω形開式燃燒室，環(huán)槽區(qū)安裝有3道氣環(huán)和1道螺旋撐簧組合式油環(huán)，比鍛鋁合金活塞組減少2道活塞環(huán)，改善了裙部的潤滑條件，提高了機械效率。

2 常見故障分析與處理

2.1 機油循環(huán)系統(tǒng)故障與處理

內(nèi)燃機車機油循環(huán)系統(tǒng)在整個柴油機、靜液壓系統(tǒng)及前后變速箱等部件工作過程中起著非常重要的作用。機車柴油機機油系統(tǒng)故障率高，常常會造成臨修、晚點等諸多問題，柴油機故障的不斷發(fā)生，使得列車的安全受到了嚴(yán)重的影響。表1為某公司機車機油系統(tǒng)故障發(fā)生的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。綜合分析表1中數(shù)據(jù)得知，機油循環(huán)系統(tǒng)的故障主要出現(xiàn)在主機油泵與截止閥兩處。

表1 2011-2015年某公司機車機油循環(huán)系統(tǒng)故障數(shù)

處理機油循環(huán)系統(tǒng)的故障是內(nèi)燃機車檢修支出費用中的一大部分。判斷主機油泵故障的方法是兩人配合，由其中一人按啟動機油泵按鈕，使油壓至0.04MPa，另外一人查看主機油泵壓力表參數(shù)，甩車約5秒左右，如果沒有出現(xiàn)壓力值，則可以判定主機油泵發(fā)生了故障，采取換泵措施排除故障。如果在運行中主機油泵發(fā)生了故障，需要及時呼叫救援，降低事故危害。判斷截止閥的故障則需要柴油機運行一段時間，觸摸截止閥的回油端，觸摸溫度如果與進油端明顯差別，且回油端溫度高，則說明截止閥未關(guān)閉，或者發(fā)生故障[5]。在內(nèi)燃機車運行的過程中，工作人員需要經(jīng)常觀察壓力表，時刻掌握油壓顯示是否正常，如果出現(xiàn)異常，需要及時查找和處理。

管路漏泄問題也是機油循環(huán)系統(tǒng)中的常見故障，如果在運行中出現(xiàn)了油壓系統(tǒng)不正常，需要及時順機油循環(huán)回路進行排查。若是外部油管發(fā)生了破裂，需要使用膠皮包扎，再用帆布條纏緊，最后使用細鐵絲捆扎緊，待機車回站后報檢修人員專業(yè)處理。機油循環(huán)系統(tǒng)的接頭螺母發(fā)生松動及破損，需要及時擰緊螺母加固，必要時更換破損墊子，如果增壓器油封破裂或者熱交換器冷卻管破裂使得油水迸濺時，需要立即停機呼叫，尋求救援。

機車運行中難免有一些雜質(zhì)進入油管，使得管路發(fā)生堵塞，處理措施較為復(fù)雜，如果管路是外部明管，通常采用溫差法或壓差法進行判斷處理，也就是按照同一管路不同管段的溫度差異或壓力差異，判斷堵塞處所，進行徹底處理并更換合格機油。

2.2 差示壓力計反壓差及處理

圖2 差示壓力計系統(tǒng)示意圖

差示壓力計安裝在內(nèi)燃機車柴油機中可以保證柴油機安全運行，其作用主要是檢測柴油機曲軸箱內(nèi)發(fā)生的氣壓變化，也能夠在一定程度上指示柴油機內(nèi)部一些零部件工作狀態(tài)。當(dāng)柴油機曲軸箱工作時的壓力超過了規(guī)定數(shù)值，差示壓力計將發(fā)揮作用使柴油機停止工作，可以避免曲軸箱由于壓力突然升高而引發(fā)的一系列危險，例如爆炸危險，差示壓力計系統(tǒng)示意圖如圖2所示。通過對差示壓力計出現(xiàn)反壓差的分析可知，通常是由于連通曲軸箱管路出現(xiàn)了堵塞、連通曲軸箱管路破裂及零件接頭松弛兩方面的故障。

柴油機連通曲軸箱中的管路出現(xiàn)堵塞時，一方面可能是管路中有雜物堵塞，發(fā)生堵塞的管路使U形管壓力計出現(xiàn)了一定范圍的堵塞空間。在柴油機工作時，系統(tǒng)因素使得堵塞空間的氣體也具有較高溫度，氣體發(fā)生膨脹后基本等于外界大氣壓值，這個過程在差示壓力計上的顯示并不顯著。如果柴油機處于低速運轉(zhuǎn)時，產(chǎn)熱較低，U形管中堵塞空間氣體發(fā)生一定收縮，內(nèi)部壓力小于外界大氣壓，使得U形腔的左端液面下降，而右端反而升高，這就產(chǎn)生了反壓差。另一方面是機油堵塞管路。通常在柴油機運行一段時間之后，其曲軸箱內(nèi)就會殘留一些油汽，油汽轉(zhuǎn)移至差示壓力計連接管往下的彎曲位置，這個部位極易發(fā)生油滴堵塞情況。在柴油機不工作時，曲軸箱內(nèi)的壓力下降，負壓使得連接管中殘留的機油回流進而出現(xiàn)一定真空。外界大氣壓的影響，使得差示壓力計U形腔中左端液面出現(xiàn)降低，右端進而升高，反壓差由此產(chǎn)生。

柴油機連接的曲軸箱管路裂損、接頭松動等情況也是反壓差產(chǎn)生的重要原因，這種情況往往出現(xiàn)在柴油機剛停機的時候，這時，動力間具有較高溫度，高溫使得內(nèi)部氣壓低于車外大氣壓，漏氣管路使得U形腔右端同動力間空氣之間聯(lián)通，外部的大氣壓力作用使得差示壓力計出現(xiàn)了一定反壓差。柴油機運行中的反壓差有兩點因素，其一是機車的門、窗關(guān)閉時，機車內(nèi)部的動力間出現(xiàn)98.06Pa的負壓，大氣壓力使得柴油機的差示壓力計出現(xiàn)了反壓差。其二是當(dāng)完全打開動力間與冷卻間之間的連接門，在風(fēng)扇的作用下，會把動力間中的空氣排向冷卻間，直至車頂與車底部位，這個過程使得動力間出現(xiàn)了負壓，反壓差也就產(chǎn)生了。

對于以上兩種故障的處理，如果管路堵塞引起了差示壓力計的反壓差，其處理方法是及時拆下曲軸箱中的連接管，使用清潔器具吹洗干凈內(nèi)外油污。同時需要認真檢查差示壓力與柴抽機之間的呼吸管，并及時清理其中的異物。連接管裝配過程應(yīng)盡量不讓連接管朝下彎曲，這樣可以減少機油堵塞管路。如果是管路裂損及接頭松動引起的反壓差，則需要認真檢查連接管兩側(cè)的接頭是否有缺陷及裂紋，發(fā)現(xiàn)后需要立即使用備用接頭更換，維修處理后需要采取水壓試驗，進而確保連接管沒有泄漏現(xiàn)象。

3 柴油機的保養(yǎng)措施

柴油機的保養(yǎng)和使用是密切相關(guān)的，保養(yǎng)柴油機是為了使其更好地運行，保養(yǎng)有效減少了機破、臨修的次數(shù)。柴油機保養(yǎng)的好環(huán)程度，與其功率能否全面發(fā)揮及運行可靠性息息相關(guān)，也是關(guān)系到運輸質(zhì)量與燃料成本的重要因素。因此，機車維護人員應(yīng)認真落實機車保養(yǎng)責(zé)任制，貫徹“修養(yǎng)并重，預(yù)防為主”的機車質(zhì)量方針。分析影響保養(yǎng)質(zhì)量的各種因素，采取相應(yīng)對策，掌握規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗，提高機車質(zhì)量，為鐵路運輸“安全正點，優(yōu)質(zhì)供應(yīng)，平穩(wěn)操縱，高能低耗”作出貢獻。

(1)根據(jù)季節(jié)，使用規(guī)定牌號的機油和燃油。機油的油位應(yīng)在油尺上、下刻線之間，冷卻水成分要合乎要求，水箱水位要保持在水表2/3處。機車中檢、小修或日常運用中發(fā)現(xiàn)油、水異常時，要及時正確地接取油、水樣送化驗室化驗，不合格者要查明原因，并立即更換。

(2)啟動柴油機前，要確認各管路系統(tǒng)的閥、堵、塞門是否處于規(guī)定位置。機車停放時間較長時，要先接通啟動機油泵，向各摩擦表面送油。長時間停留或檢修后，要徹底甩車排除氣缸中的污物。啟動時應(yīng)有人監(jiān)視機械間各部情況，如有異狀時應(yīng)立即停機處理。啟動困難或不能啟動時，要查明原因，禁止盲目強迫啟動。啟動后應(yīng)立即檢查，仔細傾聽柴油機運轉(zhuǎn)音響和各運動部件情況。各儀表顯示，如遇不正?，F(xiàn)象時，要及時處理。故障未消除時，不允許再次啟動柴油機。

(3)柴油機運轉(zhuǎn)中，要經(jīng)常注意差示壓力計的顯示狀態(tài)。當(dāng)差示壓力計起作用使柴油機停機后，應(yīng)查明原因(禁止盲目打開曲軸箱檢查孔蓋)。故障未消除時，禁止啟動柴油機。

(4)機車長期停放不用時，停留時間不超過15天者，要每隔兩天用啟動機油泵往柴油機泵油1～2min，盤車2～3圈。停留時間超過15天時，則要按柴油機防腐處理規(guī)定進行日常保養(yǎng)工作。

4 結(jié)語

東風(fēng)4B型內(nèi)燃機車自投入批量生產(chǎn)以來，產(chǎn)量和所配屬的局、段數(shù)量較多，在一些特殊地段擔(dān)負著越來越繁重的牽引列車的運輸任務(wù)。在機車運用中，及時正確地判斷和處理機車故障，以確保列車的安全正點及延長機車的使用壽命，是乘務(wù)員操縱機車所必須具備的基本技能。對東風(fēng)4B型機車在運用中已經(jīng)發(fā)生過的或可能發(fā)生的主要故障，從故障現(xiàn)象、原因、處理方法等方面加以分析，當(dāng)人們掌握了故障分析與處理的正確方法后，便可及時發(fā)現(xiàn)柴油機故障的先兆，及時采取措施，預(yù)防故障的發(fā)生和防止事故的擴大。