江 俊 佘 磊 蔣國(guó)成

(中車資陽機(jī)車公司機(jī)車事業(yè)部 四川 資陽 641301)

0 引言

各種類型的新造內(nèi)燃機(jī)車，從機(jī)車總組裝生產(chǎn)線落車下線后，進(jìn)入交車試驗(yàn)線水阻試驗(yàn)臺(tái)，必須進(jìn)行模擬各種工況的水阻試驗(yàn)。例行試驗(yàn)前需要進(jìn)行起機(jī)前的準(zhǔn)備工作，即電氣整備→油水整備→機(jī)械部件整備→計(jì)算機(jī)軟件程序整備→甩車。內(nèi)燃機(jī)鉗工在這一工序中面對(duì)的工作是機(jī)械部件的整備，即預(yù)供機(jī)油、燃油部分；整個(gè)水阻試驗(yàn)中，第一個(gè)工序行程是機(jī)車的起機(jī)。起機(jī)的關(guān)鍵是柴油機(jī)起機(jī)，柴油機(jī)的順利起動(dòng)是試驗(yàn)良好的開始。柴油機(jī)起機(jī)故障有很多影響因素，其中燃料供給系統(tǒng)的故障是新造機(jī)車中的頻發(fā)故障。柴油機(jī)本身是經(jīng)過組裝試驗(yàn)合格后安裝到機(jī)車上的，燃油供給系統(tǒng)在總組裝線是從油箱→燃油粗濾器→燃油預(yù)熱器→塞門→燃油輸送泵→逆上閥→燃油壓力閥，最后接入柴油機(jī)燃油精濾器的，這些由管路連接組成的油路，稱為柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)的部分低壓油路[1]，如圖1所示。

1—燃油粗濾器；2—截止閥；3—燃油泵電機(jī)組；4—止回閥； 5—安全閥；6—燃油預(yù)熱器；7—燃油箱。圖1 燃油系統(tǒng)低壓油路原理圖

根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)制造條件，這段低壓油路在水阻試驗(yàn)柴油機(jī)起機(jī)時(shí)最易出現(xiàn)泄漏、堵塞等情況，導(dǎo)致燃油壓力不正常，柴油機(jī)不能起機(jī)或起機(jī)后不穩(wěn)定，甚至停機(jī)。所以必須嚴(yán)格檢查該段低壓油路中的管路和相關(guān)部件裝配質(zhì)量，以及管路和部件自身質(zhì)量，防止產(chǎn)生故障，導(dǎo)致柴油機(jī)起機(jī)困難，須施行有效的預(yù)先處理措施，防止這類故障的發(fā)生。

1 柴油機(jī)燃油低壓油路故障原因分析

這段柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)低壓油路依靠人工現(xiàn)配現(xiàn)裝，極易產(chǎn)生故障，分析時(shí)依據(jù)燃油輸送泵為界，劃分為吸入油路故障和輸出油路故障；另外，還有水阻試驗(yàn)及廠線運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)后產(chǎn)生的燃油油路故障隱患等。

1.1 吸入油路故障原因分析

吸入油路故障是燃料供給系統(tǒng)發(fā)生頻率最高、危害最大的故障，將直接導(dǎo)致機(jī)車不能起動(dòng)，甚至停機(jī)，給機(jī)車試驗(yàn)和運(yùn)行帶來故障隱患。

1.1.1管路故障原因分析

首先，吸入油路中的管路制作時(shí)，焊接過程中如果定位、冷卻速度、內(nèi)應(yīng)力等未控制好，焊接收尾沒有處理好等，會(huì)造成焊縫出現(xiàn)砂眼、氣孔、裂紋等；接頭體變形及接頭體在徑向和軸向偏差過大，管螺母與接頭體密封面有焊豆、流墜物、燒損缺陷以及管件在運(yùn)輸、存放過程擠壓、碰傷，導(dǎo)致管路中接頭體球面和管螺母變形等，這些都會(huì)影響油路的密封和堵塞。管件在成形時(shí)，材料質(zhì)量、成形角差過小等原因也會(huì)產(chǎn)生裂紋，造成管路滲漏，進(jìn)入空氣；人工緊固連接操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)安裝空間不良，管路與管路過于剛性連接，管件緊固先后順序不當(dāng)，使管螺母與接頭球體產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)抗力導(dǎo)致預(yù)緊力不足、虛接、各密封面密封不嚴(yán)，管路泄漏進(jìn)入空氣，燃油滲漏，管道狹窄甚至堵塞，都將導(dǎo)致燃油壓力不正常[2]。

1.1.2各部件故障原因分析

接著分析各管路連接的燃油粗濾器、燃油預(yù)熱器塞門及燃油泵等部件。燃油粗濾器接合面密封性、濾芯(網(wǎng))質(zhì)量、燃油泵齒輪與泵體間隙偏差過大，兩軸平行度超差，油封的密封不良，電機(jī)與泵的聯(lián)接偏差，以及電機(jī)功率、揚(yáng)程等各項(xiàng)性能是否符合，電機(jī)配接線正確與否，以上各部件接頭體與管路連接匹配度有無偏差。這些部件的質(zhì)量?jī)?yōu)劣以及運(yùn)輸、存放、裝配正確與否，會(huì)影響低壓油路密封和暢通，直接導(dǎo)致燃油壓力不正常。

1.2 部分輸出油路故障原因分析

柴油機(jī)低壓油路輸出油路故障，相對(duì)于吸入油路、管路連接這類故障較少，發(fā)生了故障也容易判別處理。輸出油路從逆止閥開始，經(jīng)過燃油壓力閥，最后接入柴油機(jī)燃油精濾器，在這里只分析到燃油精濾器之前。逆止閥在裝配時(shí)，會(huì)出現(xiàn)方向錯(cuò)誤，閥體因自身質(zhì)量經(jīng)常出現(xiàn)犯卡、閥體出現(xiàn)密封性不良等問題；燃油壓力閥同樣有安裝方向、閥體密封性方面的問題，這些會(huì)造成燃油滲漏，壓力波動(dòng)。柴油機(jī)低壓油路的各段管路、各部件里面存在許多空間，在啟動(dòng)燃油泵后會(huì)存有空氣竄入燃油系統(tǒng)內(nèi)，導(dǎo)致燃油壓力不足或者燃油壓力波動(dòng)等問題。

1.3 水阻試驗(yàn)和廠線運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)后油路故障產(chǎn)生及分析

水阻試驗(yàn)臺(tái)的新造機(jī)車經(jīng)過各種模擬工況試驗(yàn)后，甚至在廠線上運(yùn)行一段時(shí)間后，柴油機(jī)低壓油路燃油壓力不正常的故障仍會(huì)出現(xiàn)。由于水阻試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)車在各種負(fù)載、轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)下會(huì)產(chǎn)生各種振動(dòng)。罩式非承載式車體相對(duì)于棚式非承載式車體和承載式車體產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)更大些，配備臨時(shí)轉(zhuǎn)向架的機(jī)車相比配備正式轉(zhuǎn)向架的機(jī)車振動(dòng)要大些，根據(jù)機(jī)車垂向動(dòng)力學(xué)，固有振動(dòng)、受迫振動(dòng)機(jī)車體產(chǎn)生的側(cè)滾、伸縮、搖頭、側(cè)擺、點(diǎn)頭、振頭，以及各種振動(dòng)引發(fā)的共振，會(huì)影響低壓油路各管路和各部件安裝穩(wěn)定狀態(tài)。因?yàn)楦哳l率和高強(qiáng)度的振動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致有焊接缺陷的燃油管路出現(xiàn)砂眼或裂紋，甚至管路連接出現(xiàn)松動(dòng)或者脫落，使得空氣竄入燃油系統(tǒng)內(nèi)，最終導(dǎo)致燃油壓力不正常，柴油機(jī)起不了機(jī)或起機(jī)后停機(jī)。

2 柴油機(jī)低壓油路故障應(yīng)對(duì)措施

經(jīng)過以上分析，針對(duì)這些問題，為保證機(jī)車柴油機(jī)正常起機(jī)，采取以下預(yù)先處理方法來防范應(yīng)對(duì)，處理方式有兩種：靜態(tài)，即燃油泵未起動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的處理；動(dòng)態(tài)，即起動(dòng)了燃油泵后進(jìn)行的處理。

2.1 靜態(tài)下的應(yīng)對(duì)措施

2.1.1吸入油路管路的預(yù)處理

從靜態(tài)方面對(duì)管件和相連接部件的防范處理，采用敲擊緊固法。通過適度力道敲擊管體，看連接處有無松動(dòng)，聽有無破裂聲響；直接敲擊管路接頭體，從徑向、管螺母順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向，以一定力度敲擊，然后再用扳手進(jìn)行緊固檢查，發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)的管路連接，應(yīng)多次反復(fù)敲擊、緊固，直到消除預(yù)緊力不足、虛接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，尤其對(duì)那些安裝位置不好，油箱法蘭連接處管螺紋預(yù)留過多的接頭體，剛性連接較多的管路組合，敲擊聲異常的管路連接，進(jìn)行重點(diǎn)檢查，逐一對(duì)管路排查到位，消除隱患。

2.1.2吸入油路各部件的預(yù)處理

與各管路相互連接的部件同樣要采取相對(duì)應(yīng)的預(yù)處理措施。用工具對(duì)燃油粗濾器螺栓檢查有無松動(dòng)，若接合面不均勻，需重新緊固調(diào)整，濾清器腔體需另行加注燃油，以減少燃油泵吸油時(shí)空氣混合造成負(fù)壓偏差，燃油泵真空吸力不足；濾清器加注燃油時(shí)順帶檢查濾芯質(zhì)量及是否變形，O形密封圈壓形是否良好，有無缺損；燃油預(yù)熱器要檢查各法蘭接合面是否良好，起動(dòng)燃油泵后檢查水箱有無燃油漂浮；塞門檢查其閥體結(jié)合密封面縫隙以及緊固程度，閥芯及手把有無松動(dòng)或閥芯螺桿是否垂直閥體，不能歪斜；對(duì)于燃油泵的檢查，用手試著轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接軸，檢驗(yàn)電機(jī)和泵轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，有無卡滯，核對(duì)電機(jī)銘牌、型號(hào)、功率、揚(yáng)程等指標(biāo)是否符合車型使用要求。

2.1.3部分輸出油路的預(yù)處理

觀察輸出油路中的逆止閥、燃油壓力閥及相連接管路的安裝方向是否正確，管路連接是否可靠，燃油壓力可預(yù)先調(diào)至(150～250)kPa。

2.2 動(dòng)態(tài)下的應(yīng)對(duì)措施

2.2.1燃油泵的預(yù)處理

燃油泵的預(yù)處理至關(guān)重要，待油箱加注燃油剛好沒入吸油管口后，相關(guān)工位無干涉，合上電源閘刀開關(guān)，控制手柄置0位換向中立位，合上總控開關(guān)及操縱臺(tái)下與電氣柜內(nèi)的燃油泵脫扣(剛開始兩個(gè)燃油泵脫扣都合上)，燃油管路進(jìn)油閥通位，從燃油泵電機(jī)的軸伸端觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，應(yīng)為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，燃油壓力達(dá)到(150～250)kPa，穩(wěn)定一段時(shí)間后，相互交替脫開其中一個(gè)燃油泵，確保燃油泵的軸能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)無卡滯等，以試驗(yàn)各單組燃油泵的性能及供油壓力狀態(tài)。燃油泵泵體振動(dòng)異音、發(fā)熱，有可能是泵內(nèi)齒輪間隙過小或齒輪組相互位置偏差過大，電機(jī)軸與泵軸安裝偏差過大；在經(jīng)過其他處理后仍然出現(xiàn)燃油壓力不足，如果同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)燃油泵，能達(dá)到指定壓力，分開燃油泵啟動(dòng)即可分辨。

2.2.2管路的預(yù)處理

在啟動(dòng)燃油泵之前，用可以顯影的白石灰等，在管路焊縫、接頭及可能出現(xiàn)裂紋的彎角處等表面均勻涂抹，燃油濾清器腔體補(bǔ)足燃油，當(dāng)出現(xiàn)燃油壓力不足或不穩(wěn)定情況時(shí)，觀察各管路部件有無明顯的泄漏；對(duì)于低壓油路吸入段的檢查如果沒有異常，還需停啟燃油泵，待燃油回流后，觀察管路、管路與部件連接處、部件的密封結(jié)合面，有無滲油痕跡，如能排除這項(xiàng)，就考慮油箱出油管和回油管焊接的法蘭以下的吸油管路段泄漏；如果某段管路出現(xiàn)明顯的振動(dòng)或異音，要考慮管內(nèi)、接頭體有堵塞或有異物、焊接遺留物，導(dǎo)致焊接變形致管道狹窄、扭曲；需要對(duì)柴油機(jī)低壓油路進(jìn)行排除空氣的預(yù)處理。用工具斷開回油管路或打開泄油閥，一邊輸送燃油，一邊排出竄有空氣的燃油，直到?jīng)]有氣泡的燃油流出為止。

2.2.3其他部件的預(yù)處理

啟動(dòng)油泵時(shí)，檢查逆止閥，從垂直閥體方向敲擊(適度)，觀察燃油壓力有無變化，如果壓力提高，說明逆止閥犯卡沒打開；如果壓力降低，說明逆止閥犯卡方向裝反了；逆止閥出現(xiàn)振動(dòng)且燃油壓力波動(dòng)，說明閥體內(nèi)時(shí)斷時(shí)開不穩(wěn)定；接著用耳聽，手觸摸各部件，檢查燃油粗濾器腔體有無過熱、振動(dòng)、異音，有可能是燃油通過性有阻礙，里面有異物或油道狹窄部分堵塞，濾芯變形質(zhì)量不好；燃油預(yù)熱器如振動(dòng)較大并伴有異音，說明燃油通過有阻礙，考慮異物或管道通過有問題；燃油預(yù)熱器內(nèi)的水管與油管之間是否有漏泄，需觀察水箱有無油花漂浮,溫度、液位的變化等。

2.2.4非自產(chǎn)柴油機(jī)的預(yù)處理

對(duì)于非自產(chǎn)柴油機(jī)，如美國(guó)卡特柴油機(jī)、德國(guó)的MTU柴油機(jī)，這類柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)有數(shù)級(jí)燃油過濾處理裝置，如油水分離器、數(shù)級(jí)燃油濾清器等，需預(yù)先加滿燃油并排盡空氣；使用手動(dòng)燃油泵泵油，需要逐級(jí)斷開輸出油路的管路，分別排空氣，甚至是電動(dòng)燃油泵與手動(dòng)燃油泵同時(shí)泵油排空氣處理。值得注意的是，非自產(chǎn)柴油機(jī)的管路接頭體與國(guó)產(chǎn)管配件有諸多的不匹配，常出現(xiàn)滲漏。

3 結(jié)論

以上所述剖析了新造內(nèi)燃機(jī)車部分燃油低壓管路在水阻試驗(yàn)臺(tái)出現(xiàn)的一些故障，并給出了對(duì)應(yīng)的預(yù)處理措施，低壓管路件管裝配前接頭體與球頭體須涂抹檢測(cè)介質(zhì)進(jìn)行相互匹配度、配合面接觸度檢測(cè)，對(duì)于應(yīng)力特殊件作填料預(yù)處理；配焊時(shí)提高預(yù)緊力，多借助工裝，對(duì)應(yīng)力結(jié)構(gòu)件在焊接點(diǎn)數(shù)、配焊位置、焊接件孔徑、對(duì)接尺寸[3]，尤其是彎道、畸形等特殊角度處提供條件保障焊接或替代方案(如不產(chǎn)生焊渣的焊接方式，管路直線、彎道較大的流線型布置)；管件焊接結(jié)束后模擬機(jī)車運(yùn)行時(shí)高頻率振動(dòng)試驗(yàn)，根據(jù)聲音、振動(dòng)頻率等判斷焊接質(zhì)量、管件自身質(zhì)量；清除管件銹斑、焊渣等之后，做清潔度檢查或增加類似重力漏渣的試驗(yàn)；在管件供貨、運(yùn)輸、配送保障方面，對(duì)于各種管件有直觀明晰標(biāo)識(shí)“旋轉(zhuǎn)、流動(dòng)、進(jìn)出口、接口適配條件”等標(biāo)志，有利于裝配、自檢、互檢，防止誤裝或誤判，從而增加新的裝配質(zhì)量問題。

通過這些有效措施，為新造機(jī)車在水阻試驗(yàn)臺(tái)順利進(jìn)行試驗(yàn)提供了保障，提高了生產(chǎn)效率、加快了生產(chǎn)進(jìn)度，降低了機(jī)車制造成本。