摘?要
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本論文首先對機(jī)車柴油機(jī)的作用以及當(dāng)前的發(fā)展形勢作了基本的簡介,再次對東風(fēng)七型柴油機(jī)基本工作原理、主要部件及其構(gòu)造進(jìn)行了闡述,同時對柴油機(jī)的各系統(tǒng)的作用及容易發(fā)生的故障部件、系統(tǒng)作簡要敘述,然后結(jié)和我段所配屬機(jī)車柴油機(jī)的實(shí)際情況對機(jī)車柴油機(jī)運(yùn)行故障原因、判斷方法、處理方法進(jìn)行研究。希望通過這些研究,對本單位的機(jī)車柴油機(jī)的故障排除有一定幫助,能盡量減少機(jī)破和運(yùn)緩的發(fā)生。柴油機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)車的動力設(shè)備,其運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響到機(jī)車的安全可靠運(yùn)行,希望通過這些研究,減少機(jī)破和運(yùn)緩的發(fā)生,以適應(yīng)鐵路跨躍式發(fā)展的需要。
通過對東風(fēng)七型機(jī)車柴油機(jī)運(yùn)行故障分析及處理方法研究,可以至少做到:
(1)預(yù)防故障的發(fā)生或防止事故的擴(kuò)大。
(2)進(jìn)行應(yīng)急處理、減少機(jī)破事故。
(3)對其他機(jī)務(wù)段故障發(fā)生造成事故后,進(jìn)行事后分析,以便確認(rèn)責(zé)任和吸取教訓(xùn)。
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關(guān)鍵詞: 柴油機(jī),故障分析,判斷方法,處理方法
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第一章、緒論
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1.1闡述柴油機(jī)的作用及其發(fā)展?fàn)顟B(tài)
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1.1.1柴油機(jī)的作用
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柴油機(jī)是我國鐵路、交通運(yùn)輸、工礦等行業(yè)應(yīng)用比較廣泛的動力之一。機(jī)車柴油機(jī)是用于內(nèi)燃機(jī)車的柴油機(jī)。由于柴油機(jī)熱效率高,在世界范圍內(nèi)的鐵路機(jī)車上已經(jīng)得到了廣泛的使用。
柴油機(jī)按結(jié)構(gòu)形式的不同,分風(fēng)冷和水冷,增壓與非增壓柴油機(jī);按柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和活塞平均速度的不同,又分低速柴油機(jī)、中速柴油機(jī)和高速柴油機(jī);按使用用途可分為船用、路用和固定發(fā)電用柴油機(jī)。一般交通航運(yùn)部門多數(shù)采用低速柴油機(jī),交通運(yùn)輸、工礦企業(yè)用的大多為高速柴油機(jī),鐵路運(yùn)輸牽引用內(nèi)燃機(jī)車動力采用中速和高速增壓柴油機(jī)。
機(jī)車柴油機(jī)是用于內(nèi)燃機(jī)車的柴油機(jī)。是內(nèi)燃機(jī)車的動力裝置,又稱壓燃式內(nèi)燃機(jī)。由于柴油機(jī)熱效率高,在世界范圍內(nèi)的鐵路機(jī)車上已經(jīng)得到了廣泛的使用。柴油機(jī)在動力設(shè)備上,發(fā)生的故障約占設(shè)備故障的40% ~ 60%左右。因此,正確診斷故障原因和排除故障,是保證動力設(shè)備正常運(yùn)用的重要舉措。
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1.1.2柴油機(jī)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)
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柴油機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車的動力裝置,又稱壓燃式內(nèi)燃機(jī)。主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括汽缸數(shù),氣缸排列形式,汽缸直徑,活塞沖程,增壓與否等?,F(xiàn)代機(jī)車用的柴油機(jī)都配裝廢氣渦輪增壓器,以利用柴油機(jī)廢氣推動渦輪壓氣機(jī),把提高了壓力的空氣經(jīng)中冷卻器冷卻后送入柴油機(jī)進(jìn)氣管,從而大幅度提高了柴油機(jī)功率和熱效率。柴油機(jī)有四沖程和二沖程兩種方式,同等轉(zhuǎn)速的四沖程機(jī)的熱效率一般高于二沖程,所以大部分采用四沖程。從轉(zhuǎn)速看,分為高速機(jī)、中速機(jī)和低速機(jī)。為滿足各種功率的需要,生產(chǎn)有相同的汽缸直徑和活塞的各種缸數(shù)的產(chǎn)品。
我國從1958年開始研制干線機(jī)車柴油機(jī),先后批量生產(chǎn)的機(jī)車柴油機(jī)有10E207J,12vl80ZJ,16V240ZJ和16V280ZJ。
當(dāng)前,鐵路客、貨列車牽引主要采用電力機(jī)車和電傳動內(nèi)燃機(jī)車,液力傳動內(nèi)燃機(jī)車所占比重較低。鐵路干線牽引列車的電傳動內(nèi)燃機(jī)車主要有東風(fēng)4、東風(fēng)7、東風(fēng)8、東風(fēng)9、東風(fēng)11、 HXN3、HXN5內(nèi)燃機(jī)車。由于鐵路運(yùn)輸?shù)奶厥庑?,對機(jī)車用柴油機(jī)提出了特殊要求:鐵路牽引工況變化頻繁,而且有50%以上的時間柴油機(jī)是在部分負(fù)荷下工作,因此對柴油機(jī)的工作特性,要求在部分負(fù)荷時經(jīng)濟(jì)性要好,在較大負(fù)荷變化范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)性變化平穩(wěn)。機(jī)車柴油機(jī)采用中、高速柴油機(jī)。工況用或調(diào)車用機(jī)車柴油機(jī)氣缸數(shù)為6,8,10缸,干線機(jī)車柴油機(jī)多為12,16缸,V形布置,都采用增壓或增壓中冷,燃燒室多為直接噴射式。同時內(nèi)燃機(jī)車是我段的主力機(jī)車類型,維護(hù)好內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)有著很重要和深遠(yuǎn)的意義。
本論文首先對東風(fēng)7型柴油機(jī)的基本工作原理、機(jī)構(gòu)作簡單介其次對柴油機(jī)主要部件和各系統(tǒng)的作用及容易發(fā)生的故障部件、系統(tǒng)作簡要敘述,然后結(jié)合我段所配屬東風(fēng)7型機(jī)車柴油機(jī)的實(shí)際情況對機(jī)車柴油機(jī)運(yùn)行故障癥狀、診斷方法、診斷故障的原因及提出排除故障的措施和處理方法進(jìn)行研究。希望通過這些研究,對本單位的東風(fēng)7型機(jī)車柴油機(jī)的故障排除有一定幫助,能盡量減少機(jī)破和運(yùn)緩的發(fā)生。柴油機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)車的動力設(shè)備,其運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響到機(jī)車的安全可靠運(yùn)行,希望通過這些研究,減少機(jī)破和運(yùn)緩的發(fā)生,以適應(yīng)鐵路跨躍式發(fā)展的需要。
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第二章、東風(fēng)7型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的構(gòu)造與工作原理
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2.1東風(fēng)7型柴油機(jī)的概述
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燃料通過燃油輸送系統(tǒng)送入柴油機(jī)的氣缸內(nèi),在一定的條件下燃燒,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鳈C(jī)械功的設(shè)備稱作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。東風(fēng)7型內(nèi)燃機(jī)車的動力采用12V240ZJ-6型柴油機(jī),這是一臺中速、四沖程、V型、12缸、脈沖式廢氣渦輪增壓柴油機(jī),它裝有QJY-5C型無級調(diào)速裝置。
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2.2東風(fēng)7型柴油機(jī)構(gòu)造及其主要部件
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2.2.1東風(fēng)7型柴油機(jī)的構(gòu)造
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柴油機(jī)機(jī)體采用焊接結(jié)構(gòu),50度V型夾角空腔為空氣道,以便充分利用空間,增大空氣穩(wěn)壓箱的容積。主機(jī)由道裝在機(jī)體內(nèi)部左側(cè),活塞冷卻機(jī)油道裝在機(jī)體內(nèi)部的右側(cè)。柴油機(jī)通過四個彈性支承在機(jī)車車架上。
柴油機(jī)的懸掛式曲軸采用合金鋼體鍛造,它有七個主軸頸、六個曲柄銷。
柴油機(jī)采用主副連桿結(jié)構(gòu)。
柴油機(jī)采用濕式氣缸套。由汽缸套和水套組成,兩者之間空腔為冷卻水腔。
柴油機(jī)采用的單體式噴油泵。
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2.2.2東風(fēng)7型柴油機(jī)的主要部件
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柴油機(jī)主要部件:固定件主要有氣缸體(機(jī)體)、氣缸套、氣缸蓋。運(yùn)動件主要有曲軸、活塞桿組(活塞、連桿、活塞環(huán)、活塞銷、連桿軸承)。
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2.3東風(fēng)7型柴油機(jī)的工作原理
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柴油機(jī)的工作原理是進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹作功、排氣四個沖程的工作過程,即活塞、曲軸和氣缸蓋的進(jìn)、排氣閥的相對位置及氣缸氣體壓力和氣缸容積的變化情況。
第一沖程——進(jìn)氣,它的任務(wù)是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)肘,連桿使活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動,同時,利用與曲軸相聯(lián)的傳動機(jī)構(gòu)使進(jìn)氣閥打開,外面空氣充入氣缸。??
第二沖程——壓縮。壓縮時活塞從下止點(diǎn)間上止點(diǎn)運(yùn)動,這個沖程的功用有二,一是提高空氣的溫度,為燃料自行發(fā)火作準(zhǔn)備:二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。?
第三沖程——燃燒膨脹。在這個沖程開始時,大部分噴入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量,?因此氣體的壓力和溫度便急劇升高,活塞在高溫高壓氣體作用下向下運(yùn)動,并通過連稈使曲軸轉(zhuǎn)動,對外作功。所以這一沖程又叫作功或工作沖程。??隨著活塞的下行,氣缸的容積增大,氣體的壓力下降,工作沖程在活塞行至下止點(diǎn),排氣閥打開時結(jié)束。?
第四沖程——排氣。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去,以便充填新鮮空氣,為下一個循環(huán)的進(jìn)氣作準(zhǔn)備。
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第三章、柴油機(jī)部件及系統(tǒng)容易產(chǎn)生的故障簡介
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3.1柴油機(jī)部件容易產(chǎn)生的故障簡介
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3.1.1??? 主要固定件
柴油機(jī)的固定件主要有氣缸體(機(jī)體)、氣缸套、氣缸蓋。
氣缸體安裝柴油機(jī)所有零部件的剛性骨架,采用鑄焊組合結(jié)構(gòu)。氣缸體里有潤滑系統(tǒng)、冷卻水的油、水道,空氣系統(tǒng)的空氣腔,這些因素,使氣缸體構(gòu)造復(fù)雜,僅有微小的變形或缺陷,柴油機(jī)就能發(fā)生故障。如氣缸體剛度不夠,變形,保證不了柴油機(jī)的凸輪軸孔、主軸孔的同軸度,易發(fā)生漏油、漏水、漏氣等故障,加工面質(zhì)量還不到設(shè)計(jì)要求,可能會引起密封不良等現(xiàn)象。
氣缸套在柴油機(jī)工作中,由于燃油直接在汽缸內(nèi)噴射燃燒,使氣缸受到高溫、高壓的作用,氣缸直接承受周期性變化的氣體壓力和活塞壓力,以及氣缸蓋螺栓的預(yù)緊力,氣缸內(nèi)表面直接受到高溫燃?xì)?。如果潤滑、冷卻不當(dāng),造成熔著磨損;未經(jīng)濾清的空氣和潤滑油中的雜質(zhì)、磨損的金屬屑末,都是外來的硬質(zhì)磨料,造成氣缸套工作表面的磨料磨損;所以這些因素都會影響氣缸套的正常使用,發(fā)生柴油機(jī)壓縮壓力低,燃燒狀況惡化,冒黑煙,曲軸箱背壓高,機(jī)油消耗量大等故障,影響柴油機(jī)性能和工作的可靠性。
氣缸蓋在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時,氣缸蓋地面直接承受燃?xì)獾母邷亍⒏邏鹤饔?。同時為了確保密封,氣缸蓋螺栓的預(yù)緊力大大超過最大氣體壓力的機(jī)械應(yīng)力。由于受氣體壓力和溫度的交變,使氣缸蓋產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力都具有交變性質(zhì),氣缸蓋地面氣閥座孔和噴油座孔產(chǎn)生的裂紋多半是熱疲勞產(chǎn)生的,容易產(chǎn)生裂紋。同時在必須保證和有關(guān)零件的正常配合,防止漏氣、漏水、漏油等故障,如與氣缸套密封不良,發(fā)生竄燃?xì)?,影響柴油機(jī)的性能,壓縮壓力低、燃燒不良,冒黑煙;氣閥與氣缸蓋閥座不嚴(yán),同樣造成以上故障。氣閥與導(dǎo)管磨損或卡滯、潤滑油進(jìn)入氣缸或排煙管,造成柴油機(jī)工作不正常,燃燒冒藍(lán)煙,潤滑油消耗大;氣缸蓋冷卻水腔的暢通是柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障,如冷卻不當(dāng),易造成冷卻水汽化,部件過熱,出現(xiàn)卡閥、熱裂、拉缸等故障。
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3.1.2??????????????? 運(yùn)動件
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柴油機(jī)運(yùn)動件主要有曲軸組、活塞桿組、連桿組。
曲軸是活塞往復(fù)運(yùn)動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的運(yùn)動。柴油機(jī)運(yùn)動運(yùn)轉(zhuǎn)中,曲軸承受著交變的彎曲和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷,軸頸承受著嚴(yán)重的摩擦,因此要求曲軸應(yīng)有較高的抗疲勞性、強(qiáng)度和沖擊韌性;軸頸表面有較高的耐磨性和表面粗糙度。
柴油機(jī)曲軸燒損,除缺油、拉傷或因同軸度不良的因素外,主軸承的腐蝕、剝離,主軸承與主軸承座接觸不良等原因也有著重要的關(guān)系。
活塞在氣缸里做上下往復(fù)運(yùn)動,摩擦面間缺油或存在雜質(zhì)容易發(fā)生熔著磨損或拉傷摩擦表面,造成拉缸,嚴(yán)重的抱缸。同樣,活塞冷卻條件差,活塞熱脹,造成配合間隙不良,也易發(fā)生拉缸、抱缸事故。
連桿是把活塞往復(fù)運(yùn)動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。需要控制連桿兩端孔的軸線平行度與扭曲度,兩端孔軸線不平行與扭曲,加速柴油機(jī)氣缸套與活塞的不正常磨損。要嚴(yán)格控制連桿大端孔的圓度和粗糙度,控制連桿瓦與孔座的接觸面積,要求應(yīng)與主軸承相同,不然容易發(fā)生燒瓦故障。
連桿螺釘是用來緊固連桿體與軸承蓋的,是柴油機(jī)承受負(fù)載主要的零件之一,連桿螺釘受交變拉伸引起疲勞損壞,能造成柴油機(jī)的嚴(yán)重破損。