一、故障現象
1臺工作了200h的小型挖掘機出現無法啟動故障。經檢查發現,發動機空氣濾芯與渦輪增壓器連接處的進氣膠管脫落,拆下進氣膠管接頭,發現進氣管路內部有大量灰塵,其他部位均正常。由此判斷,發動機無法啟動的原因是進氣管脫落,使大量灰塵進入發動機,造成其內部嚴重磨損,導致其無法啟動。
該小型挖掘機在可靠性試驗期間,就曾出現過該進氣膠管脫落的故障,整改時加裝了膠管固定管夾,但是加裝管夾后,該進氣膠管仍出現脫落故障。
二、排查及分析
分析認為,發動機運轉時會產生劇烈振動和擺動,加裝的管夾雖然將該進氣膠管卡住,但實際上僅限制了該進氣膠管徑向活動,并未限制其軸向活動。發動機長時間的振動和擺動,仍可造成該進氣膠管松脫現象發生。
經檢查和測量,發現渦輪增壓器與進氣膠管連接處長度僅為20mm,外徑為76mm,沒有凸緣。而進氣膠管接頭處的內徑也是76mm。
分析認為,進氣膠管與渦增壓器連接處的上述結構,在發動機振動和擺動作用下,很容易造成進氣膠管產生松動和脫落。
繼續檢查發現時,進氣膠管結構比較復雜,空氣濾清器布置在發動機飛輪端,使得進氣膠管必須設置2處90°彎頭,才能與渦輪增壓器連接,與渦輪增壓器連接的這截進氣膠管中心線,恰好與發動機振動方向平行。
分析認為,由于進氣膠管中心線與發動機振動方向平行,在發動機振動作用下,進氣膠管始終沿其軸向反復振動。增加的管夾雖然限制了進氣膠管徑向活動,由于未能限制其軸向活動,無法將膠管充分固定。
三、改進措施
(1)針對已出廠小型挖掘機根據以上排查及分析結果,經研究,我們決定對已出廠小型挖掘機采取以下3項改進措施:
一是增加進氣膠管的剛度。即在進氣膠管管夾位置的內層及外層各增加1個尼龍管。
二是重新設計進氣膠管與渦輪增壓器連接的管夾,使該管夾將膠管外層的尼龍硬管夾緊,以使進氣膠管軸向和徑向可靠固定。
三是與發動機生產廠家協商,在渦輪增壓器與進氣膠管連接處增設凸緣,使膠管接頭配合緊密。
(2)針對未出廠小型挖掘機
改進前空氣濾清器布置在發動機左后端靠近消聲器處,在吸風式散熱風扇作用下,空氣濾清器吸入的是熱風;進氣管路彎頭多、進氣阻力大,使發動機進氣量受到影響。經研究,我們決定對未出廠小型挖掘機發動機進氣系統采取以下2項改進措施:
一是改進進氣系統布置位置。對小型挖掘機整機研究后發現,可通過調整油箱位置,將空氣濾清器布置在發動機右側。這樣空氣濾清器就可布置在發動機水散熱器前部,處于冷風側,使進氣溫度與環境溫度基本一致。
二是簡化進氣管路結構。將空氣濾清器布置在發動機水散熱器前部,重新設計進氣管路。新進氣管路取消了2兩處90°彎頭,縮短了進氣管路,取消了其與發動機振動方向平行的那段進氣管路,使發動機進氣阻力減小、進氣量增加。