修機(jī)｜挖掘機(jī)整機(jī)異常振動(dòng)和異響的排查

1 故障現(xiàn)象

在對(duì) 1 臺(tái) 8t 級(jí)小型履帶式液壓挖掘機(jī)樣機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器噴油量調(diào)節(jié)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)整機(jī)發(fā)生異常振動(dòng)故障，在駕駛室內(nèi)踏板和座椅處振感明顯，同時(shí)伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器附近發(fā)出尖銳的異響。

2 故障排查

由于無(wú)法判斷造成整機(jī)異常振動(dòng)和異響的準(zhǔn)確位置，我們本著先易后難的方法進(jìn)行了排查，如下所述。

2.1 排查發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣裝置

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣裝置主要包括進(jìn)氣管、排氣管、空氣濾清器及消聲器總成，如果這些進(jìn)排氣裝置發(fā)生泄漏，就會(huì)發(fā)出異響。其最常見(jiàn)泄漏部位有 2 處：一是進(jìn)、排氣管路各部件接頭連接處，二是管路破損或空氣濾清器、消聲器本身質(zhì)量有問(wèn)題。排查前將渦輪增壓器進(jìn)氣膠管和排氣波紋管脫開(kāi)，使其不參與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，該異響依然存在，這說(shuō)明該異響與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣裝置無(wú)關(guān)。

2.2 排查渦輪增壓器

若發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器渦輪軸承損壞或有異物進(jìn)入，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中也會(huì)伴隨異響。為此我們仔細(xì)檢查了渦輪增壓器，確認(rèn)其外觀無(wú)異常，各零部件運(yùn)轉(zhuǎn)良好，這說(shuō)明渦輪增壓器沒(méi)有故障。

2.3 排查主泵及聯(lián)軸器

發(fā)動(dòng)機(jī)與主泵通過(guò)聯(lián)軸器連接，如圖 1 所示。在裝配過(guò)程中，若相關(guān)零部件加工尺寸偏差較大，不能保證飛輪與主泵的同心度，在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主泵旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)造成異常振動(dòng)及異響。排查時(shí)，我們拆除了聯(lián)軸器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與主泵脫離，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)情況，故障現(xiàn)象仍然存在，由此排除了聯(lián)軸器及主泵存在故障的可能性。

2.4 排查減振器

上述排查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障部位，由此判斷整機(jī)的異常振動(dòng)和異響很可能是鈑金類(lèi)或結(jié)構(gòu)件之間劇烈的碰撞和摩擦造成，為此我們通過(guò)理論計(jì)算方法對(duì)減振器進(jìn)行了排查。

已知發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件質(zhì)量為344.7kg，主泵質(zhì)量為 40kg，發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件與主泵的總質(zhì)量為 384.7kg。發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的重心與主泵的重心相距455.5mm，經(jīng)計(jì)算得出減振器 F1距離總重心 G 的距離 L1為196mm，減振器F2距離總重心G的距離L2為 335.5mm，如圖 2 所示。

經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算，得出發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇端減振器位置剛度K1為665N/mm、載荷為121kg，發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪端減振器位置剛度K2為 389N/mm、載荷為71kg。該計(jì)算結(jié)果表明：減振器的剛度與載荷參數(shù)完全符合配套要求，由此判斷減振器選型無(wú)誤。

2.5 振動(dòng)測(cè)試

發(fā)動(dòng)機(jī)與整機(jī)某部位產(chǎn)生共振，也會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)減振器隔振異常。為此我們針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)4個(gè)安裝位置，對(duì)其振動(dòng)加速度進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行頻譜分析。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪端減振器振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)如圖 3 所示，發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的爆燃頻率如附表所示。通過(guò)振動(dòng)測(cè)試可知，振動(dòng)峰值頻率主要為發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃頻率，由此得出異常振動(dòng)和異響的源頭為發(fā)動(dòng)機(jī)減振器處。

3 排查結(jié)果 

振動(dòng)測(cè)試及分析結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)減振器處發(fā)出異常振動(dòng)和異響的主要原因，是發(fā)動(dòng)機(jī)與車(chē)架之間減振器連接異常。將發(fā)動(dòng)機(jī)后端支架法蘭盤(pán)拆下后發(fā)現(xiàn)，支架法蘭盤(pán)底部安裝減振器碗蓋處有磕碰痕跡，即碗蓋與法蘭盤(pán)之間存在干涉現(xiàn)象，如圖 4 所示。我們對(duì)法蘭盤(pán)下安裝面干涉處進(jìn)行了打磨處理，重新安裝后試機(jī)，整機(jī)異常振動(dòng)及異響故障消失。

分析認(rèn)為，法蘭盤(pán)下安裝面加工范圍偏小，沒(méi)有加工成圓形，造成減振器碗蓋與法蘭盤(pán)之間產(chǎn)生干涉，導(dǎo)致發(fā)生整機(jī)異常振動(dòng)及異響故障。該故障的排查大費(fèi)周折，最終查出故障原因只是發(fā)動(dòng)機(jī)減振器法蘭盤(pán)加工失誤。該部位處于發(fā)動(dòng)機(jī)法蘭盤(pán)底部，被車(chē)身等部件遮擋，不易被發(fā)現(xiàn)。但通過(guò)抽絲剝繭般的排查和分析，該故障終于得到排除。

作者：葛濤 劉浩 高學(xué)文

來(lái)源：《工程機(jī)械與維修》2018年第4期