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第8章 船用柴油机故障 (8)

(4)连杆与曲轴主向装反。

(5)配对的连杆瓦搞错。

七、曲轴连杆轴颈常见故障及原因

曲轴主要损坏情况为主轴颈、连杆轴颈磨损和划伤,连杆轴颈弯曲和扭转疲劳,油孔处疲劳裂纹,其原因如下:

(1)连杆轴颈划伤。

①尘埃与磨粉、杂屑随机油进入轴承与轴颈内,划伤轴承与轴颈。

②装配时不清洁。

③机油内有残渣、尘土。

④机油滤件被损坏,失去滤清能力。

(2)连杆轴颈拉伤、烧损。

①油道内充满油泥、积炭,阻塞机油进入连杆轴颈,失去正常的润滑。

②机油压力太低,无力清洁轴颈。

(3)连杆轴颈烧损--严重缺油。

(4)连杆轴颈严重磨损--长期机油压力低或使用了不清洁机油。

八、连杆组件在工作中的故障

柴油机连杆组件的技术状态诊断,本应用诊断仪器进行诊断,但目前有很多船尚未有诊断仪器,故连杆组件在发生故障时还需靠实践经验进行诊断。连杆组件是柴油机的主要运动件之一,它主要包括杆身、连杆盖、轴瓦、连杆螺栓、紧帽与衬套等。燃油在汽缸内燃烧所产生的能量,必须通过连杆组件的作用传递给曲轴,其运动受力交变而复杂,工作繁重。工作时发生故障,小则使机器停转,大则将整台机器冲坏。为此,柴油机在运转中,对连杆组件的管理不可忽视。

柴油机下部、连杆盖位置突然发出"啪嗒、啪嗒"连续撞击声,而柴油机同时发生异样振动,摇背座螺柱紧帽开始松动,并难以拧紧,这是由于连杆大头与小头轴承中心距发生位移,距离加大,致使活塞顶部撞击气门,此时气缸内发出沉重而不均匀的敲击声,如果发生得紧急猛烈,则是该缸的连杆螺栓有一根断裂或将要松脱。若是徐徐发生,渐次升级,则是连杆螺栓或紧帽开始松退。响声发生在柴油机中部,位于连杆小头部位,并有往复位移响声,则是连杆小头颈部开始断裂或连杆衬套碎裂--这些都是将要发生事故的预兆,少则两分钟、多则三小时事故就要降临。遇到此类情况应迅速通知值班驾驶员停车,给予排除。

柴油机下部连杆盖处发出"啪、啪"的敲击声,但不是突发性的,从高转速突然降到低转速时响声尤其明显,可听到沉重而有力的撞击声,但是柴油机无明显振动,也无活塞撞击气门现象,润滑压力逐渐下降,这是连杆瓦与曲轴颈磨损严重,其间隙已超过极限。

柴油机中部的连杆小头处发出"嗒、嗒、嗒"的轻微而尖锐的响声,用螺丝批对准发响部位接触耳朵可听出。在柴油机慢速运转时尤其清晰,而高速运转时响声变小,但不是突发性的,这是连杆小头衬套磨损,其间隙已快要超过极限。

柴油机机油泵损坏或其他原因无机油润滑连杆轴瓦,造成柴油机突然熄火,这是柴油机的某一个或两个连杆轴瓦卡住曲轴。应将柴油机冷却一定时间后,拆开曲轴箱盖,用手触摸各连杆盖的温度,其温度高者是卡住曲轴的祸首。切莫乱拆一气,贻误诊断时机,影响修复。

九、活塞在汽缸中发生偏磨

(1)曲轴前后窜动严重,造成汽缸套前后磨损。

(2)连杆衬套活塞销间隙磨大、连杆瓦与曲轴颈间隙超过磨耗极限,都会造成偏磨。

(3)装配质量太差,活塞与汽缸套不同心度超出规定范围。

(4)活塞环在活塞上同一方位卡死。

(5)连杆大头端面与曲轴开当间隙太大。

十、活塞碰击汽缸套

(1)活塞与汽缸套的磨损超过极限,活塞在其中松动。

(2)活塞环磨耗缺损。

(3)活塞销与衬套、连杆瓦与曲轴颈磨损间隙太大,产生活塞碰击汽缸壁。

十一、活塞环挤进燃烧室事故分析

一艘船主机为6135AG型柴油机,在更换新活塞环时,发现其中一缸的第一道活塞环被挤进燃烧室,损坏了活塞,损伤了缸盖、气门及座。

为什么活塞环会被挤进燃烧室呢?经分析有两种原因:一种是新装活塞时,其开口间隙太小,活塞环受热膨胀后的空间不够,本应卡住活塞不能移动,但卡在汽缸中限制活塞移动的力小于燃气压力,使活塞环卡死在槽中向内伸,与活塞一道继续往返运动,此时活塞环承受三种力:一是高达400 ℃高温的燃气压力;二是受缸套的摩擦阻力;三是受本身热膨胀的内应力。这些力使它的机械强度超过极限而折断。折断后的活塞环虽然没有延伸余地,但可借轴向间隙和内底间隙在槽中上下撞击,久而久之将活塞环槽上端撞碎脱出,而活塞环则常被滚磨成碎体挤进燃烧室;另一种原因是第一道活塞环装配入槽时,环被拉得太开或已坏有裂损(不存在材质问题,同机组、同缸组的活塞环都是同样,其他没有出毛病),柴油机工作一定时间后活塞环折断,并在槽中上下撞击,先是将活塞环槽向轴向扩大,然后活塞环在槽中滚磨成碎体,经活塞缺损空隙挤进燃烧室。为什么活塞环槽上边缘被撞掉,而下边缘未撞掉呢?这是由于环槽上边缘所受撞击力较大而造成的。

折断的活塞环挤进燃烧室是有一定时间过程的,同时柴油机工作时,装配过紧的活塞环在柴油机变速时可听到钝而逐渐增加的金属摩擦声,严重者转速降低,折断的活塞环在槽中还会发出有节奏的"嗒、嗒"声。轮机值班人员对柴油机的运转管理,应经常仔细倾听其内部的运转声,以便及时检查,将事故消灭在萌芽状态。此外,新装活塞环时应注意装配间隙,并检查活塞环的完好情况,避免活塞环挤进燃烧室。

十二、活塞碰顶气门

(1)连杆螺栓松退,致使连杆行程拉长。

(2)连杆裂缝,使连杆伸长。

(3)连杆衬套孔磨大或连杆瓦间隙超过极限,致使连杆移动距离增长。

(4)连杆不合型号。

(5)汽缸盖型号不合。

(6)汽缸盖的气门座过高。

(7)气门不合型号,盘部太厚。

(8)活塞型号不对,气门盘部的深度、大小不合要求。

十三、飞轮故障

(1)飞轮不合型号。

(2)飞轮旋转不平衡。

(3)带有键槽的飞轮键槽扩大,键滚成条。

(4)飞轮定时刻度不准确。

(5)飞轮无定位销钉,螺孔扩大。

(6)飞轮与曲轴装配精度太差。

(7)飞轮破损。

(8)飞轮齿圈松动,齿圈装配脱出。

十四、飞轮平衡恶化原因

(1)飞轮连接配件未作平衡试验。

(2)飞轮连接的相应配件影响平衡,如2135型柴油机前轴皮带轮装反,2105型柴油机平衡块装错等。

(3)组合式曲轴曲拐重量不合,连杆或活塞重量不均,都会影响飞轮不平衡。

十五、飞轮端有异响声

(1)飞轮螺栓及止退片松退。

(2)飞轮与联轴节松动或配合精度太差。

(3)传动环磨坏或没有装传动环,致使传动销钉与孔碰击。

(4)输入轴与孔、键存在间隙。

(5)飞轮紧固螺栓、止退片松退。

第八节 齿轮传动机构

一、齿隙磨损严重的原因

(1)齿轮装配精度差。

(2)各齿轮的相距差太大,造成相互干扰磨损。

(3)齿轮室机油喷嘴断脱或阻塞。

(4)柴油机长期超负荷、超转速运转。

(5)长期使用不清洁或劣质机油。

二、齿轮之间相互关系搞错

柴油机工作必须通过曲轴齿、定时传动齿、喷油泵齿和凸轮轴齿准时无误地互相传递旋转,同时传动机油泵油、水泵传动齿也要进行全面工作。

(1)以上这些齿轮出厂时,一般都有配对记号,安装时应按配对记号装配。

(2)无配对记号或记号已被抹掉,可借助同型号的齿轮,作同样记号配装。

(3)无同型号的齿轮时,可作临时记号试装。

笔者以6135G型柴油机的安装为例:

(1)将第一缸活塞按旋转方向移至上始点前29°(B型泵),此时曲轴键槽在正上方,曲轴齿定位。

(2)按喷油泵轴旋转方向旋至一缸喷油泵凸轮开始顶柱塞,此时喷油泵传动轴的齿轴键槽在正上方,而传动轴接合器盘刻度线正对着上前方油泵转动接头上的11条刻度线的中线,喷油泵齿定位。

(3)将第一缸凸轮的两个凸轮为上八字,此时一缸将要开始工作,进排气门关闭,而第六缸进气将要开启(上始点前20°±6°),凸轮轴的齿轮键槽已在正上方,凸轮轴齿定位。

(4)三个齿轮定位不动,将传动齿(定时齿)推进装好。若是差半齿或一个齿也没关系,移动其中一个齿轮就行了,同样能启动柴油机。

(5)四个齿轮作上相应记号,左右撬车1~2次无阻,再盘车转动自如,启动柴油机。

(6)启动后看烟色、听声音,觉得不满意,可在喷油泵传动接头刻度线位上作调整。

可用以上方法检查、调整齿轮的相互关系是否装错。

三、齿轮定时不准的原因

(1)喷油时间过早或过迟。可调节喷油泵传动接头刻度线位置,若是调节达不到要求,可移动喷油泵齿轮一齿。

(2)气门开闭过早或过迟的误差太大,可在凸轮轴齿上调整。

(3)凸轮工作面损伤、剥落、磨损等也会影响定时不准,无法精修的必须换新。

(4)凸轮轴衬套磨损严重。

(5)凸轮轴弯曲、变形。

(6)定时传动齿啮合间隙太大,致使旋转不平衡,影响定时。

四、齿轮室发出异响声

(1)传动齿轮无油润滑,发出尖锐的响声。

(2)各齿轮磨损太大,柴油机降速时可听到碰撞声。

(3)止退片损坏、紧帽松退、键槽变形、键磨小,可听到"吧嗒、嗒"的响声。

(4)齿轮室内的滚动轴承损坏,会发出"哗嚓嚓"的响声。

第九节 机体、飞轮壳、油底壳

一、机体常见缺陷

(1)机体非工作表面产生局部裂缝,特别是水夹层部位,因冷却水冷热不均而产生裂纹,锈蚀、剥落,也可能受体内水流的撞击,产生裂纹、砂眼。

(2)机体与汽缸盖结合面变形,产生扭曲和歪斜。

(3)机体上平面因长期受频繁拆装汽缸的磨合与拉扯,产生凸凹、歪斜,造成平行度偏差,致使漏气、漏水。

(4)机身外壳"出汗",常因为机体有裂纹、微孔。笔者曾拆装过一台6135AG型柴油机,拆装清洗后运转正常,可就是机体外"冒汗",拆卸后用压力水试压检查,发现机体有裂纹、微孔。

(5)严寒季节,停车时冷却水未放出,造成结冰膨胀,致使机体产生裂纹。

(6)柴油机工作时失水,温度升高后,突然引入冷水,造成机体或汽缸盖、汽缸套产生裂纹。

(7)汽缸套肩胛与机体之间结合处漏水。

二、飞轮壳常见故障及漏油的原因与防治

1.飞轮壳常见故障

(1)飞轮壳密封装置失效或输出法兰漏油。

(2)飞轮壳甩油圈变形、损坏。

(3)油底壳内机油平面升高,从飞轮壳处甩出或溢出。

(4)飞轮壳垫片损坏、油道处破裂。

(5)曲轴箱通气口阻塞,引起气压增加,使甩油圈挡不住而漏油。

(6)组合式曲轴的飞轮螺栓松动、曲轴油道内的机油从螺栓孔窜出。

(7)飞轮壳漏油的原因与防治

柴油机飞轮壳漏油,不但会损失机油,还会给拆装工作带来麻烦。漏油严重时,飞轮旋转会将机油甩出飞轮壳外,严重影响机舱的清洁卫生。

2.飞轮壳漏油的主要原因

(1)甩油圈工作失灵:①甩油圈松动。飞轮壳与输出法兰之间的间隙有0.20~0.85mm,甩油圈松动后,机油从甩油圈孔经此间隙漏出。②甩油圈变形:装配或其他原因使甩油圈端面、边缘拱翘不平,与飞轮壳、输出法兰端面结合不良漏油。③甩油圈断裂。断裂后不随轴旋转,既不挡油,又不甩油,机油从缝中经飞轮壳孔漏出。

(2)飞轮壳有裂缝。轴的不同心度过大,机座不稳固或飞轮壳连接螺栓松退,造成振动过甚,致使飞轮壳裂缝漏油。

(3)飞轮壳垫片缺损。垫片损坏或无垫片造成漏油。

(4)油底壳中的机油过多,致使油位过高,机油直接从飞轮壳孔隙中漏出。

(5)曲轴箱通气道阻塞,使曲轴箱内的负压力变为正压力,当正压力增大时,随轴旋转的机油受气压冲击力的影响,而甩油圈又抵挡不住时产生漏油。

3.飞轮壳漏油的防治

(1)装配甩油圈时要仔细检查内径、厚度、边缘、端面是否符合要求,有无裂痕。

(2)调校轴的不同心度,加固机座,紧固飞轮壳连接螺栓。

(3)装配飞轮壳时必须装上垫片,并注意垫片的安装位置,防止破损。

(4)检查油底壳内的油位,应保持在量油尺标定的正常范围内。

(5)清洁曲轴箱通气孔,保证气体畅通。

三、飞轮壳生热抱轴

(1)前后推力轴承的推力面间隙太小,引起飞轮旋转与飞轮壳产生摩擦生热。

(2)曲轴法兰与飞轮壳中心偏移,造成单面摩擦生热。

(3)曲轴法兰与飞轮壳内孔配合间隙过小。

(4)曲轴法兰螺旋槽杂物或金属铁屑阻死。

四、油底壳常见故障

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