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[组图]敲缸故障的诊断         ★★★
敲缸故障的诊断
作者:佚名 文章来源:网上搜集 点击数: 更新时间:2008-5-16 23:06:48
    敲缸是内燃机常见故障之一,是指曲柄机构振动与气体波动撞击气缸壁或气缸盖的异常现象。敲缸故障发生时,伴随着噪声和剧烈的振动,同时零件受力增加,严重影响内燃机的正常工作,造成机器使用寿命缩短。
    一、敲缸故障机理
    图1是单缸柴油机点火示意图。由于活塞与气缸壁之间存在间隙,在推动活塞向顶部运动的力W和燃烧过程中气体产生的高压力P共同作用下,当曲轴转到使活塞刚过上止点后,便发生图1(b)所示的击缸现象。

图1 单缸柴油机点火示意图

    在活塞撞击缸壁的瞬时,如不考虑摩擦力,连杆受力情况可用图1(c)表示。

    由ΣFy=0知,Wsinα=P,由此可得   W=P/sina
    由ΣFx0知,Wcosα=F,由此可得   F=Pcosa/sina=Pcota
    当曲轴刚转过上止点位置时,α角很小,而cotα值很大,因此作用于缸壁的力F比气体压力P大得多。
    图2是气缸内气体压力P与曲轴转角之间的关系曲线。由图中可见活塞敲缸几乎与气体压力的最高点同时发生,两者共同作用便出现柴油机敲缸故障,但主要是活塞敲缸,而气体压力直接作用于缸盖的激励是次要的。

图2 缸内压力曲线

        二、故障原因

        内燃机敲缸的主要原因如下:
        (1)喷油提前角不正确;(2)喷油雾化不良;(3)给油量过大。
        三、敲缸故障信号的特征
        图3是某内燃机车活塞缸体的振动信号时域波形和功率谱图,其中图(a)为正常情况;图(b)为严重敲缸时。
        正常工作情况下,内燃机发火时的加速度响应幅值为0. 999V,时间延迟为7. 4ms,如图3(a)所示,加速度响应的功率谱成分在0 ~4.5kHz之间,响应的整个频率段可划为三个频带,即0~1.5kHz,1.5~3.0kHz,3.0~4.5kHz,而振动能量主要集中在第一、二频带。

 图3  某机车内燃机敲缸故障信号与正常信号比较

        发生轻微敲缸时,内燃机振动加速度响应幅值上升到正常状态的1.63倍,时间延迟为20ms,为正常状态的2.70倍。在频域内三个频带的功率谱峰值均比正常状态有明显增加。

        当发生严重敲缸时,内燃机发火时的加速度响应值为4.860V,是正常状态的4.9倍,时间延迟为22.5ms,为正常状态的3.04倍。而在频域内,功率谱在三个频带的峰值都明显增加,特别是第一、二频带,分别比正常状态增加了24.9dB和23.9dB,如图3(b)所示。

文章录入:设备管理    责任编辑:设备管理 
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