第八节 柴油机振动异常
一.故障现象
柴油机工作中，由于其爆发力和惯性力的作用，产生一定的振动是正常的。在工况一定时，其振动有一定大小和规律的。按国家标准测试和评级，190系列柴油机的振动是属于B级以上（良好级）的，如发生振动异常，往往有以下现象：
①柴油机各部位振动加剧。特别是高压油管、中冷器、调速器等部件，用肉眼能看出振动。用手触摸有麻木感觉。
②伴随着振动的异常，往往还伴有异声出现。
二.后果危害
产生振动有以下危害：
①使柴油机本自因振动加剧，振动应力过大，.可靠性和寿命下降，严重者引起零部件损坏造成人身安全事故。
②使与之相连工作机械因振动过大造成损坏。
③柴油机过大的振动，影响周围设备仪器的精度和寿命，还造成房屋的寿命减低，就是对周围的人员，也产生不利于身心健康的影响。
三.原因分析
柴油机工作中，各缸燃烧爆发力、运动零件的惯性力、.各零件之间的冲击力、摩擦力是引起柴油机振动的振源。由于柴油机结构复杂］发火次序不同 ，所以振源也很复杂，振动是难免的。但当发生以下情况时，便会使这种振动加剧。
①各缸燃烧爆发力不均衡。
②各缸惯性力不均衡。
③各缸摩擦力冲击力不均匀。
④柴油机与工作机械连接不同轴。
⑤柴油机基础薄弱，强度、刚性不足。
以上5方面情况造成振动异常可用图2—18表示
各缸供油量不平衡
各缸供油角不平衡
各缸压缩比不平衡
各缸活塞连杆组质量误差太大
曲轴动平衡误差太大或曲轴弯曲变形
飞轮平衡超差
增压器转子动平衡超差或叶轮损坏
1 平衡轴齿轮装配位置弄错
减振器失效
轴承间隙太太
安装基础薄弱、刚度差
底座刚度不足
安装螺钉松动柴油机与工作机械对中性差
柴油机与风扇连接对中性差
图2-18 柴油机振动异常原因这是因为：
①各缸供油角不均匀，或供油量不均匀、压缩比不均匀，会造成各缸爆发力和作功大小不均，则产生附加力，使柴油机振动加剧。
②柴油机活塞及连杆运动中除产生往复惯性力外，还有离心惯性力，各缸的这些力不同，就会造成柴油机工作不平衡，使振动加剧。所以在装配中，对活塞.连杆组有严格的质量要求。对190柴油机，同一台柴油机各缸的质量差不得大于100g，当超过时，将导致各缸惯性力不均，使振动加剧。
③一根平衡良好的曲轴（对190柴油机不平衡度误差＜150g＝在高速运转中，其离心力是平衡的。如各曲拐和平衡块重量上的误差将导致曲轴不平衡，因而引起柴油机振动加剧。
④同样道理,飞轮和连接器本身也必须进行良好的平衡，才会不产生因附加不平衡离心力引起的振动加剧。对190系列柴油机，当连接器的金属橡胶座重量误差太大（大于10g），则会因为不平衡离心力造成柴油机振动加剧。
⑤ 飞轮连接细钉松动.，飞轮在旋转中产生摆动，也将造成离心力不平衡，引起振动加剧，对Z8V190和Z6V190柴油机，为了平衡不平衡惯性力和惯性力矩.，在机体上装有俩根平衡轴。当平衡轴齿轮位置装错，则使平衡轴产生的惯性力不但起不到平衡的作用，反而使不平衡力和力矩更大，引起柴油机振动加剧。
⑥油机的增压器转动速度很高，其每分钟超过30000r/min。转子稍有不平衡，将会产
生大的不平衡力，使增压器产生很大的振动，这种振动会导致柴油机振动加剧。所以当转子平衡性不好，或叶轮损坏，均破坏原来的动平衡要求，（对190系列柴油机的增压器，动平衡验证时重心偏移超过2mm）。会造成柴油机振动加剧。
⑦柴油机轴承间隙过大，或柴油机曲轴弯曲时，造成曲轴运转中冲击轴承力加大，从而引起柴油机振动加剧。
⑧曲轴的减振器是起消减曲轴扭转振动的。当减振器失效时，不仅起不到减振作用，
还会因减振器惯性体运转不平衡，产生附加离心力，使柴油机振动加剧。
⑨柴油机和工作机械的对中有严格要求。无论是端面间隙还是径向间隙都有一定的数
值要求。当对中不好，便会造成柴油机因两种机械受力中心不统一而出现振动加剧，这是柴油机振动过大的常见原因。同样道理，柴油机曲轴和风扇安装对中不好，也引起柴油机振动加剧）。
⑩柴油机和底座固定钉松动或底座刚性不足或基础薄弱，承受柴油机冲击立的能力不
⑪足并发生变形，加剧了柴油机振动。
四.诊断方法
对柴油机振动异常,平常采用手触法或千分表测量法。然后凭经验进行判断。比较科学的方法是用声振仪测试分析法，对振动部位和振动性质予以判断。并用拆检法对具体原因进行判断，可用图2—19表示的诊断流程图进行诊断。
五.排除措施
针对诊断的原因有的放矢的予以排除。
①对于安装和基础原因造成的振动异常，应当对柴油机重新进行对中、安装、紧固，使其符合要求。
②对于燃油、燃烧不平衡造成振动异常，应当对燃油、燃烧系统重新进行调整，使供油角.、压缩比、供油量等各缸一致。
③对由曲柄连杆机构各运动件重量不一致和平衡不好，导致的振动异常，应当重新进行配重和平衡试验，使其符合要求。
④对轴承间隙太大或曲轴变形造成的振动异常，应对轴承和曲轴进行修复或更换。
⑤对平衡轴齿轮位置装错造成的振动异常，应当重新按记号装配。
六、几种典型噪声异常现象分析判断经验
柴油机在工作时，主要噪声源有三方面：燃烧噪声、气流（进气、排气）噪声、和机械噪声。当出现运动零件严重磨损、配合间隙增大、零件松动、断裂损坏或者由于修理质量不好、装配调整不当时，便会发出各种异常的响声。如不及时处理，不但会加剧发动机零部件的磨损，甚至会造成事故性损坏。因此，我们应根据各种不同声响所反映故障原因的规律，及时而因，以便采取必要的修理措施。下面根据一般经验，将几种常见异常噪声的发生原因、特点和处理意见介绍如下。
1、活塞敲缸
（1）产生原因
活塞敲缸响的主要原因是：活塞与气缸的配合间隙大，在作功的瞬间，活塞受高压气体压力作用，在气缸内发生摆动，敲击气缸壁，发出响声。
此外，连弯扭、活塞反椭圆、活塞销与衬套或连杆轴承与轴颈配合过紧，也能引起活塞敲缸响。
当柴油机供油角过大、供油量过大、喷油压力过高、进气压力过高、水温过低，这种敲缸响声会明显增大。
（2） 异响特点
怠速时响声清晰，在气缸上下都能听到“当、当”的敲击声。
柴油机在冷机启动时，响声明显，温度升高后，响声减弱或消失。
柴油机大负荷、转速突变时，响声明显，该缸“断火”后，响声减弱或消失。
向该缸内加人少量机油，在开始发动的短时间内，响声会消失。
（3） 处理意见
柴油机初发动，且水温低于40℃时，允许有活塞敲缸响，否则应尽早查明原因并排除，以免发生事故性损坏。
2、活塞销响
（1） 产生原因
活塞销响的主要原因是：活塞销与连杆衬套或活塞销座孔配合间隙过大。发动机工作时，活塞销撞击连杆衬套或活塞销座孔而发出响声。
（2） 异响特点
在怠速和中速时，响声比较明显。一般为上下双响。
柴油机转速变化时，响声的周期也随着变化。转速突降时，气缸上部可听到尖锐的冲击响。
柴油机温度升高，响声不减弱，有时还较明显。
该缸断火后，响声会减弱或消失，恢复该缸工作的瞬间，会出现一到两个明显的响声。
（3） 处理意见
当柴油机在运行中发现严重的活塞销响，应尽早排除。
3、连杆轴承响
（1）产生原因
连杆轴承响的原因是：连杆轴颈与轴承间隙过大，连什轴承合金烧蚀或脱落，连杆轴承的固定螺栓松动或折断，在柴油机作功的瞬间互相撞击而发出。
机油粘度低，此响声更明显。
（2） 异响特点 ．
连杆轴承异响是一种较缓和而短促的敲击声。这种响声在怠速时不明显，中速时清晰，高速时激烈。在突然加速和突然加负荷时有明显的“当、当”声，并且很难听出响声的部位。
如果轴承严重松旷，怠速时有明显响声，甚至机体抖动，此时机油压力也有一定程度的下降。
柴油机的温度发生变化时，响声不变化。
该缸“断火”后，响声明显减弱或消失，恢复该缸工作的瞬间会发出“当”的一声响。
（3） 处理意见
柴油机发生此响声时，应立即停机排除，否则可能导致柴油机连杆脱出，打破气缸体等事故性损坏。
4、主轴承响
（1） 产生原因
主轴承响的原因是：主轴承与轴承的配合间隙过大，在发动机作功的瞬间：互相撞击而发出响声。机油粘度低，此响声更明显。
（2）异响特点
在突然加速和加负荷时，有低沉而钝哑的连续敲击声，柴油机并伴有抖动现象。
柴油机的温度发生变化，响声不变化。
机油压力有明显下降。
单缸“断火”时，响声无明显变化，相邻两缸“断火”时，响声会明显减弱。
（3） 处理意见
如发现主轴承响，应立即停机排除，以免导致其它零件烧坏或使曲轴断裂。
5、气门脚响
（1） 产生原因
气门脚响一般是因为气门脚的间隙过大而引起的。也有的是凸轮磨损过度导致曲线变更，使挺杆在凸轮上摩擦时有跳动，或者是相关的配件间隙大而导致的。
（2） 异响特点
响声明显、清脆，连续而又有节奏，在气门室一侧听更明显。
柴油机转速发生变化时，响声也发生节奏变化。
发动机的温度发生变化和“断火”时，响声不变化。
怠速时，用手将挺杆提起，响声会减弱或消失。
（3） 处理意见
气门脚间隙在符合技术标准的情况下，允许有响声。如确定是气门脚间隙过大，可结合日常保养予以调整排除。否则要进行修理。
6、气门挺杆响
（1） 产生原因
气门挺杆响是因挺杆与气方导管孔配合松旷，当凸轮顶动时，横向力使挺杆产生摆动，撞击导管由孔所致。也有因挺杆球面磨损，当凸轮顶动挺杆时，挺杆上行转动不灵活，凸轮顶动的横向力加剧挺杆的摆动而发响。
（2） 异响特点
与气门脚响基本相同。用铁丝径向拉住挺杆时，响声会减弱或消失。
（3）处理意见
挺杆与导管的配合间隙如符合技术标准，允许有响声。否则应查明原因，进行排除。
7、正时齿轮响
（1） 产生原因
正时齿轮响的主要原因是：两齿轮啮合间隙过大，工作时齿面互相撞击发响。此外，相啮合两齿轮轴线不平行，啮合失常，甚至断齿，会引起齿轮响。另外，新齿轮尚未磨合，配合较紧，也会发响。
（2）异响特点
在怠速或变更转速时，用金属棒或听诊器抵在齿轮室盖上听，较明显。
此响声会由凸轮轴传到发动机后端。
（3）处理意见
正时齿轮啮合间隙和接触面积符合技术标准和新机磨合时，如果响声不严重，可不排除。
8、活塞环漏气响
（1） 产生原因
活塞环漏气响，是由于活塞环与气缸壁不密封，在作功的瞬间，高压气体窜入曲轴 箱所发出响声。
（2）异响特点
严重时，声音类似“敲缸”响。
打开呼吸器口听，响声特别清楚，并有烟气冒出。将呼吸器口盖好后，声音明显减小。
（3） 处理意见
轻微的漏气声，在活塞环磨合后会消失。严重的漏气声对发动机的功率有影响，且不易磨合，应查明原因，予以排除。
发动机异响由于声源零件的大小、形状和材料性质不同而有差异，也随着发动机的温度、转速以及负荷和润滑条件的变化而变化。
一般情况下，小零件相撞的异响音调高、音量弱，比较清脆尖锐；大零件相撞的异响音调低、音量强，比较低沉钝哑；小零件与大零件相撞，声音像小铁锤敲铁砧。钢铁与软金属相撞声音沉闷，零件破碎的声音嘈杂难听，旋转零件的响声一般随着转速和负荷的增加而加剧。
有些异响是发动机附件引起的，可以拆除附件或传动装置来予以确认。也可以使用“断火”的方法将可疑的气缸隔离。由于噪声会传到没有问题的零件上，所以可以采用听诊器、金属棒来放大声音和确定声源。
听诊要在冷机、怠速、中速和突然加速变油门、有无负荷等不同条件下诊断，但这种动态诊断的时间不能太长。对于一些突发性的异响，往往是重大事故的先兆，应立即停车用其它方法诊断。
确定发动机异响的来源没有固定的规律和方法，以上是—般经验，仅供参考。