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。