DF4B型机车机油压力低故障原因分析及对策

DF4B型机车机油压力低故障原因分析及对策 浅析DF4B型机车机油压力低的原因 1. 前言 机油系统是维持柴油机正常运转的一个不可缺少的重要部分。它的任务是向柴油机内各磨擦副的磨滑面提供具有一定压力、温度、流量的清洁机油，使磨滑面间保持一定厚度的油膜，以避免和减少磨损，同时冲洗带走滞留在磨滑面间的金属屑以及由于磨擦而产生的热量。DF4B型机车采用压力润滑与飞溅润滑相结合的润滑方式，机油的压力是影响润滑性能的关键指标。为了保证柴油机的正常工作，DF4B型机车设计了油压保护系统。在柴油机运转时，当机油压力在柴油机两端增压器进油管处低于78kpa时，柴油机自动停机。 我段DF4型机车在日常运用中，柴油机自动停机故障较为实出。 2002年我段柴油机非正常停机件数统计如下: 项 目 机 油 压 力 低 调 速 器 不 良 电 器 方 面 原 因 其 它 原 因 总 计 件 数 9 1 5 7 1 0 1 1 3 所 占 比 率 (%) 8 0 . 5 4 . 4 6 . 2 8 . 9 1 0 0 由以上统计结果可见，机油压力低是造成柴油机非正常停机的主要原因，是影响我段机车正常运用的较为突出的惯性故障，因此解决机车机油压力低故障也就成为当务之急。 2. 机油系统工作原理 2.1 DF4B型机车机油系统工作原理 DF4B型机车机油系统主要由启动循环油路和主循环油路两部分组成。启动油路是在柴油机启动时，由启动机油泵向柴油机各润滑处所供油，保证柴 1 油机能正常启动。主循环油路是当柴油机启动后，主机油泵从油底壳内吸油加压后，一部分机油经离心精滤器过滤后流回油底壳，绝大部分经机油热交换器冷却，滤清器过滤后，进入柴油机各润滑处所及冷却活塞后流回油底壳内。根据机油系统各部件在机车上的位置又可分为柴油机内部机油系统和柴油机外部机油系统，原理如下图所示:2.1.1 DF4B型机车机油系统回路图: 气门头和杆 横臂导杆 前增压器 后增压器 气门横臂 1YJ 3YJ 滤 保 油 清 压 压 器 阀 继 压 摇臂 挺杆 电 力 保 2YJ 4YJ 器 表 压 油压继电器 摇臂轴座 气门推杆 阀 滤 压 清 力 左、右气缸盖机油总管 器 表 进油口 凸轮 机体V形夹角油道 左、右凸轮轴 泵 定 水 调 主轴承 传 时 泵 控 动 齿 轴 传 轴承 曲轴 齿 轮 承 动 轮 箱 喷油泵 连杆轴承 推杆 活塞 凸轮 底 壳 油 图1 柴油机内部机油系统图 辅助机油泵 逆止阀 启动机油泵 逆止阀 柴 油 机 主 机 油 泵 机油热交换器 回油阀 离心精滤器 回油阀 机油滤清器 回油阀 图2 柴油机外部机油系统方框图 2 3. 原因分析 3.1 供油量不足 3.1.1 主机油泵故障 因主机油泵流量大，出口压力高,轴承所受轴向力也较大，如果轴承损坏时，齿轮就会与泵壳体相磨,造成齿轮与壳体间隙过大,主机油泵效率就会降低,出口压力下降。 3.1.2 传动齿套剃齿及传动轴断裂 DF4B型机车主机油泵消耗功率较大(额定功率30KW)，由传动齿轮通过齿套驱动同步齿轮。该齿套齿多且细，润滑困难。若主机油泵安装同轴度不好，则易造成剃齿。同步齿轮轴较细且为凸肩定位，加工不当易造成应力集中而断裂。 3.1.3 泵前管路漏气，油底壳油位低，至使油泵真空度低 当泵前管路漏气时，由于主机油泵工作形成的负压，将空气吸入而使主机油泵真空度下降，供油量不足。特别是油底壳内部吸油管，当管口法兰不密封及管路上部出现裂纹时，如果油底壳油位偏低，机车在运行中机油波动造成吸气。 3.1.4 主机油泵吸油口滤网堵塞 主机油泵吸油口滤网如果被污物、油泥等堵塞时，造成主机油泵吸油困难造成机油压力低。 3.1.5 主滤器前后压差大 当机油中杂质较多时，则会造成主滤器前、后压差较大，使主滤器前压力大，而主滤器后压力小，难以保证末端机油压力。 3 3.1.6 增压器滤清器滤芯太脏或装反 当增压器滤清器太脏时，则造成增压器机油压力低而造成停机。特别是增压器滤清器装反时，则固定滤芯的螺丝更容易松动而堵塞进油道造成增压器压力低。我段DF40581机车曾发生此故障，在柴油机启机时即停机。进一步检查发现输出端增压器压力太低，仅为50Kpa。拆检该滤清器时发现装反，且固定滤芯螺丛松动，松动的螺丛头部恰好堵塞进油通道而造成增压器压力低。 3.1.7 油压继电器管路堵塞 在柴油机上安装的油压继电器机油管内径只有3mm左右，在增压器滤清器的拆装过程中，极易造成污物进入该接头处，造成堵塞。此故障发生时，往往机车上仪表显示压力正常而停机。 3.2 机油系统泄油量大 3.2.1 主机油泵安全阀、旁通减压阀故障 为防止意外原因造成主机油泵压力过高，在主机油泵体上设有安全阀。开启压力整定为550+20Kpa。为减少主机油泵出口管路的振动，在该管路上装了旁通减压阀，开启压力整定为650+20Kpa。这两个阀都是滑阀式结构，当油压超过规定值时，克服弹簧弹力，推开滑阀泄油。当滑阀卡死、弹簧弹力变弱或弹簧断裂，会使该阀常开或关闭不严，造成部分机油直接流回油底壳泄压。 3.2.2 起动机油泵、辅助机油泵逆止阀故障 起动机油泵、辅助机油泵与主机油泵并联，如果逆止阀卡死或不严，起机后主机油泵泵出的机油就会有一部分直接通过逆止阀流回油底壳，造成机油压力低。 4 3.2.3 回油阀关闭不严 在DF4B型机车上，为了能放净机车上的机油，在机油主滤器前、后及热交换器后均安装了放油阀。在正常运用中一般应处于关闭状态。但在机车临修及正常修程需放出机油时为了放干净机油，就打开这些放油阀。当机车重新投入使用时，忘关闭或关闭不严，即造成机油漏泄。 3.2.4 增压器安全阀不良 为了限制增压器机油压力小于343kPa，以免引起增压器油封窜油，在增压器滤清器后的机油管路中安装了安全阀。在机车运用中，有时会出现阀座密封不严或弹簧断裂等故障，至使机油在压力低的情况下仍从回油管漏泄而泄压。 3.2.5 柴油机各润滑面润滑间隙增大 柴油机内润滑面很多，对机油压力影响较大的处所主要有:主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承及增压器轴承，而且它们均为滑动轴承。随着轴瓦的磨耗，润滑间障增大，导致泄油量大。既使间隙没有超限，以中修范围为例:主轴瓦间隙 0.20,0.23mm;连杆瓦间隙 0.15,0.30mm;凸轮轴瓦间隙 0.095,0.25mm;如果均按上限值组装，则比按下限值组装泄油量少的多。 3.3 机油品质下降 3.3.1 机油稀释 当机车运用中出现喷油器雾化不良或不雾化;柴油机空载时不稳定喷射;怠速运转时间太长;凸轮轴箱内燃油回油管及高压泵润滑回油管破损或接头松动;当油水温度较低，电池亏电，气缸压缩压力不足等原因造成启机时间延长等都会造成燃油流入油底壳使机油稀释，从而使机油粘度下降，压力降低。 5 3.3.2 机油乳化 当柴油机缸套、气缸盖漏水以及热交换器油水互窜时，均会造成冷却水漏入机油中，使机油乳化。不严重时引起压力下降，严重时则易引起柴油机较大破损。 3.3.3 机油温度高 在机车运用中，随着油温逐步升高，粘度下降，机油压力下降，容易造成停机。同时，机油长时间处于高温状态也容易引起机油加速老化。 4. 对策与措施 根据以上分析，我们有针对性地提出了相应的对策和措施。 4.1 认真检查机油系统状态，防止循环管路故障 在机车日常运用中，加强检查。对司机室末端机油压力表及车体侧壁压力表随时注意观察，发现压力低时，首先检查各回油阀是否关严，滤清器前、后压差是否超过100kPa，如有问应做相应处理。其次，检查主机油泵旁通减压阀，各逆止阀状态是否良好。第三，检查前、后增压器压力表显示是否低于0.78kPa,如果压力低于规定值，则应检查增压器安全阀是否不良，增压器滤清器是否装反或太脏。第四，如果各部检查良好，而主机油泵压力低时，打开热交换器排油阀，持续有气排出，则为泵前管路漏气，破坏了泵的真空度,应认真检查处理漏气处所。第五，怀疑主机油泵故障时，可打开主机油泵吸油管侧的放油堵，闭合3K,让起动机油泵工作2,3min后，如该孔有油流出，则为泵壳扫膛、齿轮间隙增大或齿轮错位，须更换该主机油泵。当主机油泵出口无压力显示时，则为主机油泵传动轴断，此时严禁强迫运行，否则将造成柴油机大破。 4.2 严格控制各摩擦副间隙 6 在机车中修时，严格控制各摩擦副间隙在以下范围内，主轴承间隙:0.20-0.25mm;连杆轴承间隙:0.15-0.25mm;凸轮轴轴承间隙:0.095-0.20mm。只有各磨擦副的间隙符合要求,则机油系统的自然漏泄量才会大大减少，对保证机油末端压力非常有利，为以后的小、辅修打下良好的基础。 4.3 防止机油品质下降 4.3.1 防止机油稀释 首先，必须在大、中修时保证缸套、活塞之间的间隙在规定范围内。其次，保证喷油器的检修质量和可靠性:a.)掌握好喷油器的检修周期，不延长走行公里。B.)提高针阀偶件的可靠性。C.)提高喷油器检修和装车过程中的清洁度。第三，修程检查时，认真检查凸轮轴箱内燃油回油管及高压泵润滑回油管状态，保证接头紧固，铜管无破损。第四，启机时保证油水温度在20?以上。第五，乘务员日常运用中及时检查喷油器爆发状态，发现雾化不良和回油量大等问题时，及时提票处理。 4.3.2 防止机油乳化 由于机油乳化主要是冷却水漏入曲轴箱机油内引起，因此，在日常运用中要经常检查膨胀水箱内水的水质、水位以及机油的油质、油位情况，发现水内有油及水位下降且油底壳内油位上升时，为热交换器内铜管裂损，油水互窜，要及时进行处理。发现油质变灰而水质较清时，则为燃烧室有水漏入机油中，这时要认真检查气缸盖及气缸套是否漏水。我段近期发现气缸盖气阀间过桥裂纹的故障较多，因此提出了每次启机前甩车的措施，在执行过程中发现多起气缸盖裂漏故障，有效防止了机油乳化。 4.3.3 控制机油温度 由于机油温度升高，机油压力下降明显，且易造成机油加速老化，因此， 7 在机车日常运用中应将机油温度控制在85?以下。这就要求乘务员在日常运用中，经常检查低温冷却风扇运转状态及低温冷却水循环情况，发现温度高时及时提票处理。 5. 几点建议 5.1完善段修规程有关规定 建议对主机油泵的检修在检修规程在应增加低转速(柴油机0位手柄)时的出口压力、入口真空度及流量等量化指标，确保主机油泵性能。 5.2 修订大中修工艺有关数据 随着测量技术和检修水平的提高，建议重新修订厂、中修工艺中对柴油机润滑面间隙的要求，缩少上、下限范围，控制机油漏泄量。 5.3 加装报警装置 建议在司机室安装机油压力低报警装置，在机油压力低于油压继电器动作值前(比如100Kpa)即报警，提示乘务员采取措施，防止更大破损。 5.4 采用双联滤清器 建议改进增压器机油滤清器，采用双联滤清器。用手柄通过转动阀芯来控制两个滤筒的切换。当某个滤芯发生堵塞后，可以转换使用另一个滤芯或同时使用两个滤芯，提高过滤精度。 8 参考文献: 1 《东风4B型内燃机车柴油机》……………………铁道部大连机车车辆工厂编 2 《东风4B型内燃机车电力传动》…………………铁道部大连机车车辆工厂编 3 《内燃电力机车检修工艺》……………………………………………北京铁路局 4 《东风4型内燃机车段修规程》…………………………………中国铁道出版社 摘要: 本文针对DF4B型机车柴油机非正常停机这一惯性故障，首先对造成柴油机非正常停机的原因进行了统计,提出了造成柴油机非正常停机的主要原因是机油压力低。在对DF4B型机车机油系统的结构原理进行了简单的介绍之后，对造成柴油机机油压力低的原因进行了较为全面而详细的分析，找出了造成机油压力低的主要原因:`1.供油量不足;2.泄漏量较大;3.机油品质下降。并结合检修和运用中的实践经验对上述三个原因从十五个方面进行了进一步的分析，进而提出了相应的对策和解决措施:1.认真检查,防止管路循环故障;2.严格控制各磨擦副间隙,减少机油泄漏;3.合理运用,防止机油品质下降。最后提出了修改段修规程中的有关数据和要求、采用双联滤清器、加装报警装置等几点建议。 9