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故障检修与技术维护 |
柴油发电机主轴承异响的故障诊断与处理方法 |
导读：柴油发电机主轴承异响是指发动机运转时主轴承发出异常的声响。主轴承位于发动机的曲轴上，承受着曲轴的旋转力和惯性力，所以它的工作非常重要。当主轴承出现问题时，会产生明显的异响。为了保持轴承的良好性能，日常必须做好保养、检测、检修、防患于未然。对长期运行的柴油发电机组来说， 平时的检测跟踪尤为重要，包括轴承的旋转、振动、温度、润滑剂的状态等。今天给大家分享一下总结的轴承发出异响的原因，希望能帮到大家。
一、主轴承异响的特点
发动机主轴承异响的特点包括以下几个方面：
1. 高频异响
发动机主轴承异响通常是以高频声音出现，听起来像是金属摩擦的声音。声音可能会随着发动机转速的增加而加剧。
2. 间歇性声音
发动机主轴承异响通常是间歇性的，即声音可能会在一段时间内出现，然后又暂时消失。这是因为主轴承可能在特定的负载条件下产生异常声音。
3. 磨擦声
发动机主轴承异响通常听起来像是金属之间的摩擦声，可能会被形容为嘶嘶声或嘎嘎声。声音可能会随着发动机旋转速度的增加而加剧。
4. 增大的声音
发动机主轴承异响可能会随着时间的推移而逐渐增大。如果未及时修复或更换主轴承，声音可能会变得越来越大，最终可能导致主轴承故障。
5. 伴随其他异响
发动机主轴承异响可能会伴随着其他异响一起出现。例如，曲轴、连杆、活塞环等零部件的异常声音也可能会同时出现。
总的来说，发动机主轴承异响通常表现为高频的间歇性磨擦声，声音会随着发动机转速的增加而加剧，并可能伴随其他异响出现。如果发现发动机主轴承异响，应及时检查和修复，以避免进一步损坏发动机。
二、轴承检查
轴承异响是指在发动机轴承运转过程中出现的异常噪音，通常是由于轴承内部零件损坏或磨损所引起的。轴承异响不仅会影响设备的正常运行，还会加速轴承的磨损，降低设备的寿命。因此，对轴承异响进行检查是非常重要的。 轴承异响检查标准主要包括以下几个方面：
1. 观察轴承外观
首先要检查轴承外观是否有明显的损坏或变形，如轴承盖外圈、内圈或滚动体的裂纹、变形等，如图1所示。如果发现轴承外观有问题，需要及时更换。
2. 检查轴承运转时的噪音
在轴承运转时，需要仔细听轴承是否有异常噪音。如果轴承运转时出现噪音，需要进一步检查轴承内部是否有损坏或磨损。
3. 检查轴承磨损情况
需要拆卸轴承，检查轴承内部零件是否有损坏或磨损，并对主轴承孔径进行测量，如图2所示。如果发现轴承磨损情况严重，需要及时更换。
4. 检查轴承润滑情况
轴承的润滑情况对轴承的运行非常重要。需要检查轴承的润滑情况是否正常，如润滑油是否充足、润滑油是否污染等。如果发现轴承润滑情况不正常，需要及时更换润滑油或清洗轴承。
5. 检查轴承安装情况
轴承的安装情况也会影响轴承的运行。需要检查轴承的安装是否正确，如轴承是否安装在正确的位置、轴承是否安装牢固等。如果发现轴承安装情况不正常，需要及时调整或更换。
轴承异响检查是非常重要的，可以有效避免轴承损坏或磨损，延长柴油发电机的使用寿命。在检查轴承异响时，需要仔细观察轴承外观、听轴承运转时的噪音、检查轴承内部零件、检查轴承润滑情况和检查轴承安装情况。只有全面检查，才能确保轴承的正常运行。
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图1 主轴承盖裂纹磁力探伤检查 |
图2 柴油机主轴承盖孔径测量 |
三、故障分析
曲轴轴承的响声较连杆轴承的响声沉重而有力。主要表现为突然加载时发出沉闷的“镗镗"声，严重时还伴有机体振动，发声部位一般位于缸体的下部，并随转速、负荷的增大而增大。
1、原因
① 曲轴轴承与轴颈磨损严重或轴承盖螺栓拧紧力矩不足、松旷，轴承盖断裂，曲轴断裂等，造成径向间隙过大而发出撞击声。
② 曲轴轴承在装配时间隙过小（检查方法如图4、图5所示），使摩擦表面产生过热而烧毁轴承合金，甚至抱死。
③ 机油的供给不足或质量过差，使润滑油膜难以形成，造成摩擦表面出现半干或干摩擦。
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图4 曲轴主轴承间隙测量（塑料间隙片位置） |
图5 曲轴主轴承间隙测量（塑料间隙片） |
2、诊断与处理方法
（1）若曲轴主轴承响发生在早期或正常使用期，多数是由于个别轴承盖螺栓松动或主轴径润滑油路堵塞，使轴承异常磨损而间隙过大，这时可做临近两缸断火试验以确定异响轴承的缸位。
（2）若相邻两缸断火后异响声减小或消失，表明此两缸间轴承有异响。
（3）若曲轴主轴承响发生在损耗期，并伴有机油压力下降，表明各道轴承间隙均过大，应进行发动机大修。
（4）轴承若处于良好的连转状态会发出低低的呜呜或嗡嗡的声音。若是发出尖锐的嘶嘶音，吱吱音及其它不规则的声音，经常表示轴承处于不良的连转状况。尖锐的吱吱噪音可能是由于不适当的润滑所造成的。不适当的轴承间隙也会造成金属异响声。
（5）若是有间歇性的噪音，则表示滚动件可能受损。此声音是发生在当受损表面被辗压过时，轴承内若有污染物常会引起嘶嘶音。严重的轴承损坏会产生不规则并且巨大的噪音。
（6）若是由于安装时所造成的敲击伤痕也会产生噪音，此噪音会随着轴承转速的高低而不同。
四、轴承故障实验方法
声发射(AE)是构件在受力状态下从缺陷处发出的声信号。声发射技术具有连续、动态监测故障产生与发展过程的特点。从60年代起，声发射技术开始进入实用阶段。我国对于声发射技术的研究自70年代初开始起步，至今已取得不少成果，但在柴油机故障诊断方面尚处于起步阶段，主轴承故障的声发射诊断仍是空白。我们在这方面进行了大量实验研究，力图找出存在故障时声发射信号的特征及其随工况变化的规律，为柴油机主轴承故障诊断研究做一些基础的工作。
1、声发射及其辅助测试系统
（1）声发射传感器是信号接受部分，其作用是将脉冲信号转化为电信号，受感应面应和被测对象有良好的声耦合。对固体试样，通常应用真空脂、凡士林等耦合剂与之接触。前置放大器的增益一般选为40 dB,以提高抗干扰能力，其频带为60 KHz~2 MHz。
（2）主轴承一旦出现干摩擦，必然导致局部温度的升高。用温度计来监测，不失为一种直观有效的方法。温度测量法的缺点在于有一定的时间滞后性，温度测量仪本身的安装也可能给主轴承故障带来诱因。可以把温度测量法作为声发射检测的辅助方法。
2、实验过程
实验在主轴承试验台上进行，因是静力加载，所以测出的数据和柴油机主轴承实际工况有所区别，但基本原理相同。实验过程中，首先对各仪器进行调整和标定，然后连接各线路进行采样，测出正常及故障工况下的声发射信号及温度变化等。
实验中利用示波器对各种信号进行直接观察。用计算机采样系统对声发射信号进行采样记录，用TEAC磁带机对电压信号进行存储，同时记录转速、载荷情况和轴瓦温度。
总结：
轴承是影响柴油机安全运行的重要零件，柴油机的主要运动件中，大多采用主轴承。主轴承采用流体动力润滑，曲轴的旋转作用形成油模承载，同时零件表面对油膜挤压产生承载力。柴油机的轴承承载油膜压力由旋转油膜压力和挤压油膜压力构成。主轴瓦和连杆轴瓦在交变载荷下工作，轴承载荷的方向、大小都是周期变化的，所以轴承内不能保持均匀、恒定的承载油膜。在高速、高负荷，特别是在润滑状态不良或进入磨料时，轴承中产生较大的摩擦损失，摩擦损失转变成热量使轴承温度升高，降低润滑油粘度，使承载能力下降，再加上轴承座及轴的变形，润滑油流量不足及变质等，使轴承工作条件恶化，造成轴承损坏，如磨损、疲劳、腐蚀、穴蚀、冲蚀等。
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