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  小型挖掘机发动机进气系统由预滤器、空气滤清器、中冷器和进气管路组成,其作用是为发动机提供清洁、干燥、充足的空气。进气系统的安装、布置,直接影响发动机工作的可靠性、稳定性。

小型挖掘机发动机进气胶管脱落原因及改进措施

  一、故障现象

  1台工作了200h的小型挖掘机出现无法启动故障。经检查发现,发动机空气滤芯与涡轮增压器连接处的进气胶管脱落,拆下进气胶管接头,发现进气管路内部有大量灰尘,其他部位均正常。由此判断,发动机无法启动的原因是进气管脱落,使大量灰尘进入发动机,造成其内部严重磨损,导致其无法启动。

  该小型挖掘机在可靠性试验期间,就曾出现过该进气胶管脱落的故障,整改时加装了胶管固定管夹,但是加装管夹后,该进气胶管仍出现脱落故障。

  二、排查及分析

  分析认为,发动机运转时会产生剧烈振动和摆动,加装的管夹虽然将该进气胶管卡住,但实际上仅限制了该进气胶管径向活动,并未限制其轴向活动。发动机长时间的振动和摆动,仍可造成该进气胶管松脱现象发生。

  经检查和测量,发现涡轮增压器与进气胶管连接处长度仅为20mm,外径为76mm,没有凸缘。而进气胶管接头处的内径也是76mm。

  分析认为,进气胶管与涡增压器连接处的上述结构,在发动机振动和摆动作用下,很容易造成进气胶管产生松动和脱落。

  继续检查发现时,进气胶管结构比较复杂,空气滤清器布置在发动机飞轮端,使得进气胶管必须设置2处90°弯头,才能与涡轮增压器连接,与涡轮增压器连接的这截进气胶管中心线,恰好与发动机振动方向平行。

  分析认为,由于进气胶管中心线与发动机振动方向平行,在发动机振动作用下,进气胶管始终沿其轴向反复振动。增加的管夹虽然限制了进气胶管径向活动,由于未能限制其轴向活动,无法将胶管充分固定。

  三、改进措施

  (1)针对已出厂小型挖掘机根据以上排查及分析结果,经研究,我们决定对已出厂小型挖掘机采取以下3项改进措施:

  一是增加进气胶管的刚度。即在进气胶管管夹位置的内层及外层各增加1个尼龙管。

  二是重新设计进气胶管与涡轮增压器连接的管夹,使该管夹将胶管外层的尼龙硬管夹紧,以使进气胶管轴向和径向可靠固定。

  三是与发动机生产厂家协商,在涡轮增压器与进气胶管连接处增设凸缘,使胶管接头配合紧密。

  (2)针对未出厂小型挖掘机

  改进前空气滤清器布置在发动机左后端靠近消声器处,在吸风式散热风扇作用下,空气滤清器吸入的是热风;进气管路弯头多、进气阻力大,使发动机进气量受到影响。经研究,我们决定对未出厂小型挖掘机发动机进气系统采取以下2项改进措施:

  一是改进进气系统布置位置。对小型挖掘机整机研究后发现,可通过调整油箱位置,将空气滤清器布置在发动机右侧。这样空气滤清器就可布置在发动机水散热器前部,处于冷风侧,使进气温度与环境温度基本一致。

  二是简化进气管路结构。将空气滤清器布置在发动机水散热器前部,重新设计进气管路。新进气管路取消了2两处90°弯头,缩短了进气管路,取消了其与发动机振动方向平行的那段进气管路,使发动机进气阻力减小、进气量增加。

小型挖掘机发动机进气胶管脱落原因及改进措施

  四、进气系统设计注意事项

  从以上故障现象可知,进气系统设计时考虑不周,往往会留下问题和隐患。笔者认为在进气系统设计中要考虑以下5点:

  一是合理布置空气滤清器。应将其布置在易于维护的位置,进气口应远离粉尘,可通过增添防护帽的方法避免吸入雨雪;进气口与发动机排气口不能太近,以避免吸入废气。

  二是发动机进气阻力不应超过发动机要求限值。进气阻力每增加6kPa,功率就会降低3kW,因此要尽可能减小进气阻力。设计时应计算进气系统阻力值,该阻力值可采取经验公式法、查表法、CFD法进行计算。

  三是空气滤清器的进气温度不能过高。一般不应比环境温度高出15℃,要尽可能将空气滤清器布置在发动机冷风侧。进气管路与高温件的距离应大于60mm。

  四是进气管路走向应与发动机振动方向垂直。若无法做到与振动方向垂直,应在与发动机振动方向平行段增加硬管,并用管夹固定。

  五是管路设计应尽可能避免拐弯处过多或拐急弯。硬管接头应有凸缘,并使用T型卡箍紧固。

  对已出厂小型挖掘机,采取加强胶管固定处刚度、使用管夹对进气胶管充分夹紧的改进措施,可有效防止进气胶管脱落;对未出厂小型挖掘机,采取调整空气滤清器布置位置、简化进气管路结构的措施,可彻底根除进气胶管容易脱落的隐患。我们对实施上述改进措施的小型挖掘机进行了半年时间跟踪检验,跟踪检验结果表明,上述措施非常有效,再未发生进气胶管脱落故障。

 小型挖掘机发动机进气胶管脱落原因及改进措施

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