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东风七型内燃机车柴油机常见故障分析及处理

作者:周渠丰  来源:安全管理网 
评论: 更新日期:2015年06月16日
 要
 
本论文首先对机车柴油机的作用以及当前的发展形势作了基本的简介,再次对东风七型柴油机基本工作原理、主要部件及其构造进行了阐述,同时对柴油机的各系统的作用及容易发生的故障部件、系统作简要叙述,然后结和我段所配属机车柴油机的实际情况对机车柴油机运行故障原因、判断方法、处理方法进行研究。希望通过这些研究,对本单位的机车柴油机的故障排除有一定帮助,能尽量减少机破和运缓的发生。柴油机作为内燃机车的动力设备,其运行状态的好坏直接影响到机车的安全可靠运行,希望通过这些研究,减少机破和运缓的发生,以适应铁路跨跃式发展的需要。
通过对东风七型机车柴油机运行故障分析及处理方法研究,可以至少做到:
1)预防故障的发生或防止事故的扩大。
2)进行应急处理、减少机破事故。
3)对其他机务段故障发生造成事故后,进行事后分析,以便确认责任和吸取教训。
 
关键词: 柴油机,故障分析,判断方法,处理方法
 
 
 
 
 
 
 
 
 
第一章、绪论
 
1.1阐述柴油机的作用及其发展状态
 
1.1.1柴油机的作用
 
柴油机是我国铁路、交通运输、工矿等行业应用比较广泛的动力之一。机车柴油机是用于内燃机车的柴油机。由于柴油机热效率高,在世界范围内的铁路机车上已经得到了广泛的使用。
柴油机按结构形式的不同,分风冷和水冷,增压与非增压柴油机;按柴油机转速和活塞平均速度的不同,又分低速柴油机、中速柴油机和高速柴油机;按使用用途可分为船用、路用和固定发电用柴油机。一般交通航运部门多数采用低速柴油机,交通运输、工矿企业用的大多为高速柴油机,铁路运输牵引用内燃机车动力采用中速和高速增压柴油机。
机车柴油机是用于内燃机车的柴油机。是内燃机车的动力装置,又称压燃式内燃机。由于柴油机热效率高,在世界范围内的铁路机车上已经得到了广泛的使用。柴油机在动力设备上,发生的故障约占设备故障的40% ~ 60%左右。因此,正确诊断故障原因和排除故障,是保证动力设备正常运用的重要举措。
 
1.1.2柴油机的发展状态
 
柴油机是内燃机车的动力装置,又称压燃式内燃机。主要结构特点包括汽缸数,气缸排列形式,汽缸直径,活塞冲程,增压与否等。现代机车用的柴油机都配装废气涡轮增压器,以利用柴油机废气推动涡轮压气机,把提高了压力的空气经中冷却器冷却后送入柴油机进气管,从而大幅度提高了柴油机功率和热效率。柴油机有四冲程和二冲程两种方式,同等转速的四冲程机的热效率一般高于二冲程,所以大部分采用四冲程。从转速看,分为高速机、中速机和低速机。为满足各种功率的需要,生产有相同的汽缸直径和活塞的各种缸数的产品。
我国从1958年开始研制干线机车柴油机,先后批量生产的机车柴油机有10E207J,12vl80ZJ,16V240ZJ和16V280ZJ。
当前,铁路客、货列车牵引主要采用电力机车和电传动内燃机车,液力传动内燃机车所占比重较低。铁路干线牵引列车的电传动内燃机车主要有东风4、东风7、东风8、东风9、东风11、 HXN3、HXN5内燃机车。由于铁路运输的特殊性,对机车用柴油机提出了特殊要求:铁路牵引工况变化频繁,而且有50%以上的时间柴油机是在部分负荷下工作,因此对柴油机的工作特性,要求在部分负荷时经济性要好,在较大负荷变化范围内经济性变化平稳。机车柴油机采用中、高速柴油机。工况用或调车用机车柴油机气缸数为6,8,10缸,干线机车柴油机多为12,16缸,V形布置,都采用增压或增压中冷,燃烧室多为直接喷射式。同时内燃机车是我段的主力机车类型,维护好内燃机车柴油机有着很重要和深远的意义。
本论文首先对东风7型柴油机的基本工作原理、机构作简单介其次对柴油机主要部件和各系统的作用及容易发生的故障部件、系统作简要叙述,然后结合我段所配属东风7型机车柴油机的实际情况对机车柴油机运行故障症状、诊断方法、诊断故障的原因及提出排除故障的措施和处理方法进行研究。希望通过这些研究,对本单位的东风7型机车柴油机的故障排除有一定帮助,能尽量减少机破和运缓的发生。柴油机作为内燃机车的动力设备,其运行状态的好坏直接影响到机车的安全可靠运行,希望通过这些研究,减少机破和运缓的发生,以适应铁路跨跃式发展的需要。
 
 
第二章、东风7型内燃机车柴油机的构造与工作原理
 
2.1东风7型柴油机的概述
 
燃料通过燃油输送系统送入柴油机的气缸内,在一定的条件下燃烧,将化学能转变为热能而作机械功的设备称作内燃发动机。东风7型内燃机车的动力采用12V240ZJ-6型柴油机,这是一台中速、四冲程、V型、12缸、脉冲式废气涡轮增压柴油机,它装有QJY-5C型无级调速装置。
 
2.2东风7型柴油机构造及其主要部件
 
2.2.1东风7型柴油机的构造
 
柴油机机体采用焊接结构,50度V型夹角空腔为空气道,以便充分利用空间,增大空气稳压箱的容积。主机由道装在机体内部左侧,活塞冷却机油道装在机体内部的右侧。柴油机通过四个弹性支承在机车车架上。
柴油机的悬挂式曲轴采用合金钢体锻造,它有七个主轴颈、六个曲柄销。
柴油机采用主副连杆结构。
柴油机采用湿式气缸套。由汽缸套和水套组成,两者之间空腔为冷却水腔。
柴油机采用的单体式喷油泵。
 
2.2.2东风7型柴油机的主要部件
 
柴油机主要部件:固定件主要有气缸体(机体)、气缸套、气缸盖。运动件主要有曲轴、活塞杆组(活塞、连杆、活塞环、活塞销、连杆轴承)。
 
2.3东风7型柴油机的工作原理
 
柴油机的工作原理是进气、压缩、燃烧膨胀作功、排气四个冲程的工作过程,即活塞、曲轴和气缸盖的进、排气阀的相对位置及气缸气体压力和气缸容积的变化情况。
第一冲程——进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当曲轴旋转肘,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开,外面空气充入气缸。  
第二冲程——压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动,这个冲程的功用有二,一是提高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气体膨胀作功创造条件。 
第三冲程——燃烧膨胀。在这个冲程开始时,大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量, 因此气体的压力和温度便急剧升高,活塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连秆使曲轴转动,对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。  随着活塞的下行,气缸的容积增大,气体的压力下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开时结束。 
第四冲程——排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。
 
 
第三章、柴油机部件及系统容易产生的故障简介
 
3.1柴油机部件容易产生的故障简介
 
3.1.1    主要固定件
柴油机的固定件主要有气缸体(机体)、气缸套、气缸盖。
气缸体安装柴油机所有零部件的刚性骨架,采用铸焊组合结构。气缸体里有润滑系统、冷却水的油、水道,空气系统的空气腔,这些因素,使气缸体构造复杂,仅有微小的变形或缺陷,柴油机就能发生故障。如气缸体刚度不够,变形,保证不了柴油机的凸轮轴孔、主轴孔的同轴度,易发生漏油、漏水、漏气等故障,加工面质量还不到设计要求,可能会引起密封不良等现象。
气缸套在柴油机工作中,由于燃油直接在汽缸内喷射燃烧,使气缸受到高温、高压的作用,气缸直接承受周期性变化的气体压力和活塞压力,以及气缸盖螺栓的预紧力,气缸内表面直接受到高温燃气。如果润滑、冷却不当,造成熔着磨损;未经滤清的空气和润滑油中的杂质、磨损的金属屑末,都是外来的硬质磨料,造成气缸套工作表面的磨料磨损;所以这些因素都会影响气缸套的正常使用,发生柴油机压缩压力低,燃烧状况恶化,冒黑烟,曲轴箱背压高,机油消耗量大等故障,影响柴油机性能和工作的可靠性。
气缸盖在柴油机运转时,气缸盖地面直接承受燃气的高温、高压作用。同时为了确保密封,气缸盖螺栓的预紧力大大超过最大气体压力的机械应力。由于受气体压力和温度的交变,使气缸盖产生机械应力和热应力都具有交变性质,气缸盖地面气阀座孔和喷油座孔产生的裂纹多半是热疲劳产生的,容易产生裂纹。同时在必须保证和有关零件的正常配合,防止漏气、漏水、漏油等故障,如与气缸套密封不良,发生窜燃气,影响柴油机的性能,压缩压力低、燃烧不良,冒黑烟;气阀与气缸盖阀座不严,同样造成以上故障。气阀与导管磨损或卡滞、润滑油进入气缸或排烟管,造成柴油机工作不正常,燃烧冒蓝烟,润滑油消耗大;气缸盖冷却水腔的畅通是柴油机正常运转的重要保障,如冷却不当,易造成冷却水汽化,部件过热,出现卡阀、热裂、拉缸等故障。
 
3.1.2                运动件
 
柴油机运动件主要有曲轴组、活塞杆组、连杆组。
曲轴是活塞往复运动通过连杆转变为曲轴的运动。柴油机运动运转中,曲轴承受着交变的弯曲和扭转负荷,轴颈承受着严重的摩擦,因此要求曲轴应有较高的抗疲劳性、强度和冲击韧性;轴颈表面有较高的耐磨性和表面粗糙度。
柴油机曲轴烧损,除缺油、拉伤或因同轴度不良的因素外,主轴承的腐蚀、剥离,主轴承与主轴承座接触不良等原因也有着重要的关系。
活塞在气缸里做上下往复运动,摩擦面间缺油或存在杂质容易发生熔着磨损或拉伤摩擦表面,造成拉缸,严重的抱缸。同样,活塞冷却条件差,活塞热胀,造成配合间隙不良,也易发生拉缸、抱缸事故。
连杆是把活塞往复运动变为曲轴的回转运动。需要控制连杆两端孔的轴线平行度与扭曲度,两端孔轴线不平行与扭曲,加速柴油机气缸套与活塞的不正常磨损。要严格控制连杆大端孔的圆度和粗糙度,控制连杆瓦与孔座的接触面积,要求应与主轴承相同,不然容易发生烧瓦故障。
连杆螺钉是用来紧固连杆体与轴承盖的,是柴油机承受负载主要的零件之一,连杆螺钉受交变拉伸引起疲劳损坏,能造成柴油机的严重破损。

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