導(dǎo)讀

噴油泵是柴油機(jī)燃油系統(tǒng)中重要的部件。

其功用是提高燃油壓力并將一定量的燃油在準(zhǔn)確時間內(nèi)噴入燃燒室。

噴油泵一旦發(fā)生咬卡,會導(dǎo)致對應(yīng)缸停油、排溫下降，輸出功率下降等系列問題。

因此,分析噴油泵咬卡的根本原因,并盡可能避免故障的發(fā)生是非常必要的。

本文對某型柴油機(jī)試車過程中出現(xiàn)的噴油泵咬卡故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

一、故障現(xiàn)象

基型十二缸柴油機(jī)在試車臺上進(jìn)行磨合試驗(yàn)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到520r/min ，功率為5080kW時,B4缸噴油泵發(fā)生卡咬，更換了缸噴油泵后繼續(xù)進(jìn)行磨合試驗(yàn)；

當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到520r/min ,功率為5000kW時，B4缸噴油泵又發(fā)生咬卡;

更換B1缸噴油泵，后續(xù)試驗(yàn)過程中,A6、B3缸噴油泵又相繼發(fā)生卡咬。

分解B4、B1、A6、B3四個卡咬的噴油泵，發(fā)現(xiàn)柱塞頭部有不同程度的拉傷情況。

拆檢正常運(yùn)行的B2、A5缸噴油泵,發(fā)現(xiàn)柱塞頭部有明顯的發(fā)黑痕跡。

拆檢庫存新泵，未發(fā)現(xiàn)桂塞有任何異常情況。

拆下燃油管系沖洗、酸洗，酸洗完成后復(fù)裝到柴油機(jī)上，并重新領(lǐng)取新批次的12個噴油泵，復(fù)裝到柴油機(jī)上，同時在臺架上增加燃油自凈式濾器，加強(qiáng)燃油清潔度控制。

以上工作全部完成后動車，磨合試驗(yàn)期間A5、A6、B6缸噴油泵相繼發(fā)生咬卡,更換咬卡噴油泵，后續(xù)試驗(yàn)未再發(fā)生噴油泵咬卡現(xiàn)象。

噴油泵結(jié)構(gòu)圖

二、機(jī)理分析

根據(jù)故障現(xiàn)象和咬卡噴油泵的分解情況，發(fā)現(xiàn)咬卡部位都在柱塞頭部螺旋線附近，初步分析導(dǎo)致咬卡的原因,主要有以下幾種可能性。

(1)燃油及燃油管系清潔度差

由于柱塞偶件的間隙極小，若燃油內(nèi)有細(xì)小雜質(zhì)、偶件或鄰接零件清潔度不好，細(xì)小雜質(zhì)就會隨著燃油流入偶件的配合表面，這種細(xì)小的雜質(zhì)往往是很硬的磨粒。

當(dāng)柱塞偶件高速往復(fù)運(yùn)動時，磨粒會造成柱塞偶件表面擦傷、刻痕和咬卡，且都集中于柱塞頭部，正對著套筒進(jìn)回油孔的地方。

(2）柱塞偶件材質(zhì)有問題

由于噴油器在噴油時的油壓最高達(dá)33MPa,因此，柱塞偶件的材料應(yīng)有很高的耐磨性和耐腐蝕性，熱處理后應(yīng)具有高硬度，不允許變形，且金相組織應(yīng)穩(wěn)定;配合零件的緊密表面應(yīng)易于磨合，配合零件的材料在膨脹系數(shù)上的差別應(yīng)很小。

當(dāng)材料與熱處理有缺陷時，柱塞偶件易咬卡。

(3）柱塞偶件加工問題

柱塞偶件加工精度好壞對噴油泵能否正常運(yùn)行有重要的影響。

當(dāng)偶件選配研磨時，不應(yīng)破壞零件的幾何精度，否則易卡死。

(4)噴油泵泵體位置度差

當(dāng)泵體安裝面與泵體中心線垂直度超差，套筒接觸平面與泵體中心線垂直度較差時，柱塞偶件安裝后滑動性不良，易咬卡。

(5)裝配過程違規(guī)操作

套筒定位螺釘在泵體上擰緊后，套筒應(yīng)能短距離上下移動，并限制軸向移動。

當(dāng)泵體上的螺釘擰緊力過大時，套簡上部易變形，會使柱塞偶件咬卡。

三、故障樹模型

基于上述五種故障機(jī)理分析，建立如下五種故障原因分析樹，如圖1~5所示。

圖2  故障樹2

圖3  故障樹3

圖4 故障樹4

圖5  故障樹5

四、故障排查

根據(jù)故障樹制定檢查項目，并逐步排查該型柴油機(jī)噴油泵發(fā)生咬卡故障的具體原因。

1、燃油清潔度

第二次試驗(yàn)前，燃油管系已經(jīng)全部酸洗，且在臺架上增加燃油自凈式濾器，動車后仍有三個噴油泵咬卡。

因此,可排除由于燃油清潔度問題引起故障。

2、柱塞偶件材質(zhì)

分別抽取1件咬卡的柱塞和套簡，檢測材料的化學(xué)成分及硬度，結(jié)果如下。

設(shè)計要求的套筒硬度為HRC63+10，柱塞硬度為HRC60±2。

檢驗(yàn)結(jié)果為:

套筒硬度值HRC63，柱塞硬度值HRC62，滿足設(shè)計要求。

從化學(xué)成分上看，套筒材料中鎢含量偏低，且檢驗(yàn)記錄表明:

套簡材料為32Cr?Mo?V，柱塞材料GCr15SiMn，套筒和柱塞材料未按技術(shù)協(xié)議要求執(zhí)行。

因此，柱塞偶件的材質(zhì)問題可能是引起故障的原因。

3、柱塞偶件加工問題

三個批次各取一個完好的噴油泵做如下拆檢。

(1）柱塞、套筒偶件間隙

對發(fā)生咬卡的3件噴油泵的柱塞、套筒偶件的間隙進(jìn)行測量，結(jié)果見表1。

并復(fù)檢所有分解的柱塞、套筒偶件的間隙。

因此，柱塞重要配合尺寸和形位公差尺寸超差是噴油泵發(fā)生咬卡的可能原因。

(4)進(jìn)回油孔

經(jīng)查，套筒加工工藝有更改記錄，更改后工藝存在一定的缺陷，研磨改珩磨后，進(jìn)回油孔銳邊過于鋒利，而且毛刺沒有去除干凈。

因此，套筒進(jìn)回油孔銳邊鋒利及毛刺也是噴油泵發(fā)生咬卡的可能原因。

4、噴油泵泵體位置度

由表11可知，三個批次的泵在5項要求上分別有不同的超差現(xiàn)象。

因此，泵體位置度超差是噴油泵發(fā)生咬卡的可能原因。

5、裝配過程控制

按照該型柴油機(jī)擰緊力矩要求，泵頭上的螺釘?shù)臄Q緊力矩是100(N.m)。裝配過程記錄顯示操作者是按100( N.m)進(jìn)行擰緊的，并且此項緊固要求已列為第三方檢驗(yàn)項目。

因此，可排除泵頭上的螺釘擰緊力矩導(dǎo)致噴油泵發(fā)生咬卡的可能性。

根據(jù)排查結(jié)果可知，噴油泵存在以下問題，均可能造成噴油泵咬卡。

(1)柱塞和套筒材質(zhì)與技術(shù)協(xié)議要求不一致。

供貨狀態(tài)下的柱塞套筒材料的耐磨性可能比原材料差，引起柱塞在往復(fù)運(yùn)動過程中出現(xiàn)不同程度的磨損，磨損程度過大時導(dǎo)致柱塞套筒咬卡。

(2）泵體柱塞偶件安裝孔中心線對下端面的垂直度超差。

噴油泵泵體的位置度差，導(dǎo)致噴油泵安裝后柱塞與套簡軸線在豎直方向傾斜，而柴油機(jī)工作過程中，凸輪軸作用在柱塞上的力為豎直方向，如此，柱塞對套筒產(chǎn)生側(cè)向力，導(dǎo)致柱塞與套筒異常磨損，磨損嚴(yán)重后發(fā)生咬卡。

(3)柱塞偶件相關(guān)粗糙度、尺寸及形位公差超差。

柱塞和套簡的尺寸、形位公差超差以及粗糙度不夠，導(dǎo)致柱塞往復(fù)運(yùn)動時柱塞套筒出現(xiàn)不同程度的磨損，在長時間運(yùn)動后，柱塞套筒間磨粒增多，最終導(dǎo)致咬卡。

(4）套筒加工藝由研磨改為珩磨，存在技術(shù)風(fēng)險。

套筒內(nèi)孔由研磨改珩磨后，進(jìn)回油孔銳邊保持過于鋒利，而且毛刺沒有去除干凈，柱塞往復(fù)運(yùn)動時由于高壓燃油的長時間沖刷，導(dǎo)致銳邊翻邊、毛刺脫落引起柱塞咬卡。

據(jù)了解，本次咬卡的噴油泵套筒內(nèi)孔均采用珩磨工藝，前期生產(chǎn)的該型柴油機(jī)噴油泵按圖紙研磨，沒出現(xiàn)頻繁咬卡，因此，套筒內(nèi)孔由研磨改珩磨后，容易發(fā)生噴油泵咬卡。

因此，該型十二缸柴油機(jī)噴油泵發(fā)生咬卡是由于噴油泵本身原因?qū)е隆?/p>

五、預(yù)防措施

(1)加強(qiáng)對柱塞偶件、噴油泵泵體等重要零件加工的質(zhì)量控制。

(2)嚴(yán)格按照技術(shù)協(xié)議要求的材料加工柱塞和柱塞套筒;一旦改動，必須符合規(guī)定的程序要求。

(3)后續(xù)加工時，在工藝文件上增加去毛刺工藝。

(4)增加噴油泵進(jìn)廠復(fù)檢程序，按圖紙要求檢查主要尺寸，并做好記錄。

(5)在柴油機(jī)試驗(yàn)前，增加系統(tǒng)管路的清潔度檢驗(yàn)，保證燃油清潔。

以上預(yù)防措施實(shí)施后，有效防止了該型柴油機(jī)此類故障的發(fā)生。

END