浅谈东风4B型内燃机车联合调节器故障分析与处理【毕业论文,绝对.doc

黑龙江交通职业技术学院毕业设计（论文） 浅谈东风 4b 型内燃机车联合调节 器 故障分析与处理 姓名： 学号：l 开 题 报 告题 目： 浅谈东风 4b 型内燃机车联合 调节器故障分析与处理报告人： 机车车辆系 年 10 月 10 日一、文献综述 联合调 解器作为内燃机车的调节控制的中心，其重要的地位可见一斑，在机车的运用之中 如果其发生故障，将直接影响到机车的柴油机转速的调节和机车功率的发挥，甚至 发生不合预见的重大损失。本文主要是研究东风 4 型内燃机车的联合调解器的常 见故障和处理的方法，侧重于以实际出发，具有很强的实效性。 研究东风 4 型机车 俩合调解器的故障与处理的课题具有深远而重大的意义。运行中的出现过故障的现 象，不仅危害性大，而且具有普遍性，发生频率高，处理难度大等特点。所以对东风 4 型机车俩合调解器的故障与处理的分析与处理进行研究是有着很高的经济和技术 价值的。二、选题的目的和意义 对运用中东风 4 型机车俩合调解器的故障进行收 集、整理和分析，确定发生原因采取措施予以解决，建立故障发生数据模型，揭示故 障发生规律，在解决问题的同时为运用故障的早期发现和诊断提供依据。就东风 4 型机车俩合调解器的故障的危害、处理及预防做出总结，透彻阐述“内燃机车调度中 心失灵”的原因。三、研究方案： 本设计涉及到的主要内容有：一是联合调解器的工 作原理的分析，二l是东风 4 型内燃机车联合调解器的常见的故障与处理的阐述和 分析。 原理方面主要阐述了联合调解器在调控系统中的必要性，从以下几个方面分 析说明：1、恒功率励磁调节系统及调节原理。 2、联合调节器-c 功调系统必要性和 体调节原理。 常见故障以实际出发，结合现场的故障事例进行必要的分析，并提出 切实可行的防治措施。四、进度计划： 9 月 19 日10 月 15 日 分析题目，查阅资 料，学习与毕业设计相关的知识，作好前期准备工作。 10 月 15 日11 月 15 日 到机务段进行调查，总结联合调解器在实际运用中的危害及预防措施。 11 月 15 日11 月 20 日 完成初稿，并与指导教师沟通，征求意见。 11 月 20 日12 月 10 日 修改论文，完成论文并提交，做好答辩准备。五、指导教师意见： 指导教师： 年 月 日l 中 期 报 告题 目：浅谈东风 4b 型内燃机车联合调节器故障分析与处 理报告人：机车车辆系 年 10 月 10 日一、总体设计 本设计涉及到的主要内容有： 一是联合调解器的工作原理的分析，二是东风 4 型内燃机车联合调解器的常见的 故障与处理的阐述和分析。 原理方面主要阐述了联合调解器在调控系统中的必要 性，从以下几个方面分析说明：1、恒功率励磁调节系统及调节原理。 2、联合调节器- c 功调系统必要性和体调节原理。 常见故障以实际出发，结合现场的故障事例进行 必要的分析，并提出切实可行的防治措施。二、框架（框图） 一、绪论 二、故障原因 分析： 1、工作原理的分析说明 1恒功率励磁调节系统及调节原理。 2联合调节器-c 功调系统必要性和体调节原理。 2、常见故障的原因分析 1柴油机不能起动。 2柴油 机功率不稳。 3柴油机游车。 4柴油机回手柄停机。l 5柴油机回手柄，转速下降太慢。 6柴油机飞车。 7其他的原因。三、进展情况 论文已基本完成，正进行实际调研，结 合现场情况修改，预计下 周全部完成。四、指导教师意见l 结 题 验 收一、完成日 期二、完成质量三、存在问题四、结论 指导教师： 年 月 日l 中 文 摘 要 机车作 为铁路运输的牵引动力，是铁路运输中最重要的技术设备之一，更是完成铁路运输 生产任务的物质基础。铁路只有具备足够数量且质量良好的机车，并进行科学地管 理和经济地使用，才能够完成日益繁重的运输任务。 改革开放以来，我国市场经济 体系得到不断完善和发展的同时，商品流通的需求愈加明显，运输需求的增加对铁 路运输的通过能力提出了更高的要求。如何解决运输生产能力与全社会日益增长的 运输需求不相适应的矛盾，成为摆在铁路运输企业面前的新课题。2003 年 6 月 28 日，铁道部在京召开了铁路跨越式发展研讨会，部领导在充分分析现状，把握主要矛 盾 ，并将扩充运的基础上，提出了“突破瓶颈的根本出路在于加快发展”输能力作 为跨越式发展的主要任务之一。 2004 年 4 月 18 日，根据铁道部跨越式发展的总 体要求，全路开始了第五次大提速，这次提速完成后，主要干线的运行速度提高到了 160 公里/小时。运行速度的提高对机务部门提出了更高的要求，如何保证机车质量， 减少运用中机车故障的发生率，缩短运行区段内的纯运行时间，成为机务部门必须 思考和解决的问题。本文主要是研究东风 4 型内燃机车的联合调解器的常见故障 和处理的方法，侧重于以实际出发，具有很强的实效性。ll english abstractl 目 录1 联合调解器在调控系统中的必要性12 联合调节器工作原 理2 2.1 联合调节器恒功率励磁调节系统23 联 合调节器常见故障的分析与处理方法5 3.1 柴油机不能起 动5 3.2 柴油机功率不稳6 3.3 柴 油机游车7 3.4 柴油机回手柄停 机9 3.5 柴油机回手柄，转速下降太慢10 3.6 柴 油机飞车124 联合调节器故障预防措施建 设15结束语17参考文 献18l 前 言 在市场竞争剧烈的今天，铁 路运输业之所以还大有用武之地是因其具有安全快捷，运输量大，运营成本低的优 势其中柴油机以其热效率高，功率覆盖面大，结构成熟，可靠、维护方便等优点，成 为内燃机车最主要的动力机械。由于其转速扭矩等特性，柴油机要稳定运转，必须 由调速器进行调节，另外，其转速扭矩特性决定了它不能直接驱动机车轮对，而必 须在柴油机和轮对中间设置传动装置。当机车和直流电传动或交直流电传动的， 由其负荷特性和万有特性可见，调节柴油机负载特性即调节器牵引发电机励磁电还 可使柴油机运用中，各主要性能参数在允许范围内的同时，燃油消耗最低。这个即调 节柴油机输入（即调节柴油机气缸每循环燃油喷入量）又调节柴油机输出（即调节牵 引发电机励磁）的装置，就是联合调节器。 为使柴油机稳定运转，设计和设置了调速 器；为使机车柴油机在稳定运转的同时，又能使之运用得更合理、更经济，设计和设 置了联合调节器，本设计主要介绍了联合调节器的工作原理、日常保养以及故障处 理。 编 者 2007 年 12 月 1 日l df4 内燃机车联合调节器常见故障分析处理中文 摘要 ：本文简述了联合调节器的工作原理，在运行中出现的常见故障并对出现的故 障采取一定的处理方法。常见故障有柴油机转速波动（游车），输出轴抖动，柴油机飞 车，柴油机停机等等，内燃机车柴油机发出的功率主要由 df4b 机车联合调节器。 通过联合调节器使相应的供油量发生变化，从而使柴油机能稳定的工作。关键词： df4 内燃机车；联合调节器；故障；处理；预防l df4 型机车联合调节器 故障分析与 处理 1 联合调解器在调控系统中的必要性 内燃机车柴油机所发出的功率，大部分 供给传动装置牵引列车用，小部分供给辅助装置，以保证机车的正常工作。当柴油机 发出的功率和这两部分消耗的功率相平衡时，柴油机就稳定在该工况下工作。在柴 油机的速度特性中，已经知道扭矩相对转速的变化关系比较平坦，即扭矩几乎不随 转速而变化。加给曲轴的阻力称为柴油机的负荷。如果阻力矩有一点改变，就会引起 柴油机转速的较大改变。柴油机的负荷发生变化时，将导致柴油机转速的降低或升 高。 内燃机车柴油机的负荷是经常变化的，变化幅度也比较大，如线路纵断面的变 化、机车运行速度的改变、钢轨表面状态的差异、风力及风向的变化等，将使机车牵 引功率发生变化；冷却风扇和空气压缩机的间歇工作或变速工作，是辅助装置的功 率也随之变化。外界负荷的瞬时变化即是柴油机负荷的瞬时变化，从而导致柴油机 转速不稳。所以说柴油机的平衡和稳定是暂时的、相对的，而不稳定、不平衡则是经 常地、绝对的。如不及时调节供油量，则柴油机的转速就随外界负荷的瞬时变化而忽 高忽低的波动，这将是柴油机时而欠载时而又超载，不利于柴油机的工作。如果柴油 机在空转或低转速情况下运转，柴油机所发出的只是供率仅用以驱动辅助装置所需 功率和克服内部阻力，此时向汽缸内的供油量少，由于外界负荷的突然增大，使柴油 机发出的功率不足以维持原平衡转速的运转而出现减速现象。当转速过低时，燃油 的供给和喷射系统就会进入喷油不稳定区，l出现雾化不良、隔次喷射等，汽缸内混 合气形成条件变差，转速下降，柴油机最终将熄火而停机；如果柴油机原在较大负荷 与转速下运转，由于外界负荷的突然减小，这时如不及时减少供油量，柴油机发出的 多余功率就会导致转速的迅速上升而超速，超速时产生很大的惯性力将引起零件的 损坏；柴油机的燃烧过程也将恶化，出现排气冒黑烟及柴油机过热等现象。对于供油 量不能自动调节的柴油机来说，将导致飞车。所谓的飞车，就是转速失控急速上升而 超过安全运转限度，会导致柴油机运动零部件在巨大惯性力作用下，出现裂损和飞 离等严重的后果。可见，没有任何调解、控制的柴油机，它的转速只能随着外界负荷 的变化而波动，无法保证其运转的可靠性、耐久性和经济性。 为了改变这种不利的 情况，要求柴油机在各转速下稳定，因而需要添置一种在柴油机转速范围内，能够按 司机给定的手柄位置随外界负荷而自动进行喷油量调节以稳定柴油机转速的装置， 这种装置称为调速器。 2 联合调节器工作原理 随着 df4 型内燃机车及其系列产 品柴油机的发展，联合调节器到目前也有较多的型式，如有级调速的就有 a、b 两 种，无级调速的就有 c、c2、c3x、c4 等，但工作原理基本部分大致相同，很多零部 件可通用互换，主要差别在于工作转速给定系统和反馈系统。下面介绍其基本型式 即 c 型联合调节器。 2.1 联合调节器恒功率励磁调节系统 2.1.1 恒功率励磁调节 系统及调节原理 东风 4b 型机车的恒功率调节采用两级放大式测速发电机励磁调 节系统。这一系统主要由 cf；励磁机 l 以及牵引发电机励磁绕组等组成，在机车 cf 的励磁电路中串入功调电 rgt，测速发电机励磁电流就是通过改变 rgtl阻值实 现的，其阻值变化受柴油机联合调节器自动控制。 柴油机联合调节器工作原理如图 2-1 所示，mk 为联合杠杆，k 端与联合调节器动力活塞杆相连，k 端位置反映 cj 每循环供油量大小；m 端与联合调节器配速活塞杆相连，m 端位置反映 cj 给定转 速的高低。柴油机工作在额定工况时，柴油机有额定转速、额定供油量（这是输出额 定功率），联合杠杆稳定在 k1 m2 位置；柴油机工作在最小功率时，柴油机有最低 转速、最小供油量，联合杠杆稳定在 k1 m1 位置。柴油机工况总是在额定功率与最 小功率间变换，故联合杠杆将以 为支点转动。 图 2-1 联合调节器工作原理示意 图 功调滑阀与联合杠杆间的连接点 称为悬挂点。但只要柴油机-发电机组功率 平衡，悬挂点 在空间的平衡位置是确定不变的。如果出现某一影响柴油机-发电 机组功率平衡的因素（或牵引发电机负载电流变化，或辅助 ，装置功率变化） 使柴 油机-发电机组功率平衡被破坏，则联合调节器将作出l反应，一方面使联合调节器供 油发生调节性变化，另一方面悬挂点 位置发生变化，使功调滑阀动作，功率伺服 器带动功调电阻滑臂转动，使 rgt阻值变化，直至柴油机发电机组功率达到新的平 衡状态。 2.1.2 联合调节器-c 功调系统必要性 联合调节器-c 的功调系统由功调 滑阀组、功率伺服器（油马达和变阻器）及联合杠杆组成；其内、外部联系如图 1-2 所示，普通调速器的转速调节是通过增、减气缸燃油量的办法使曲轴转速复原的，但 此时外界负荷的改变已使柴油机处于欠载或超载的工作状态。欠载工作则没有充分 发挥柴油机的设备潜力；超载工作则要缩短柴油机的工作寿命，使运转故障增加。使 柴油机在各转速挡下有一定的输出功率和相应的燃油供油量。当柴油机外界负荷有 所变化时，功调系统能自动回收或卸除所变化了的功率差额，从而保持可靠的和持 久的工作。 图 1-2 联合调节器-c 各部联系框图l 3 联合调节器常见故障的分析与 处理方法 内燃机车联合调节器又名调速器，是柴油机调控系统的重要组成部分，是 柴油机的心脏。它主要由配速系统、调速系统、功调系统、工作油系统及自动停车装 置等组成。它能保证柴油机的启机和停机，并随司机主手柄位置的改变调节供油量， 以改变柴油机的转速，而且当柴油机负载发生变化时，能自动调节喷油泵供油量，以 维持柴油机在某恒定转速下运转，还能通过功率调节机构，自动调节柴油机输出恒 功率，使之符合柴油机牵引特性要求。可见，联合调节器性能的好坏在内燃机车的运 用中起着相当重要的作用。但内燃机车在运用过程中也出现各种各样的故障。主要 表现在以下几个方面： 3.1 柴油机不能起动 当起动电机带动柴油机起动时，曲轴转 动但不发火其原因是有机械方面和电方面的故障。 以下仅分析调节器方面的故障。 1、原因分析： （1）停车滑阀或顶杆犯卡。此时动力活塞下方的压力油被泄漏掉。动 力活塞在伺服马达弹簧的作用下不能抬起。供油齿条无法拉出供油，所以柴油机不 能发火起动。 （2）电磁联锁 dis 故障，使动力活塞上、下油腔始终相通，造成动力 活塞下油腔建立不起高油压，无法推动动力活塞上移。dls 故障的种类有：阀心过 短或过细，线圈烧损、短路或断线，qc 正联锁接点接触不良。 （3）储气简内油太满。 储气筒内油面上都的空气全部被排除掉，因而失去空气弹簧的作用。当柴油机起动 时调节器工作油压力较低，在补偿活塞的作用下。动力活塞在规定时间内不能迅速 升起将供油齿条拉出从而集油机不能发火起动。l （4）油位过低、调节器内部的齿 轮泵间隙过大、油路系统泄漏等。柴油机起动时转速较低，其内部齿轮泵的供油量也 较小，很难建立起油压使动力话塞升起，因而供油齿条不动，喷油泵齿条停在停油位。 2、判断与处理 （1）停车滑阀或顶杆犯卡，一般是油脏或装配不良引起的，此时，应 清洗、修整滑阀或顶杆，使其作用灵活。 （2）电磁联锁 dis 线圈烧损、短路或断线。 在这种情况下，应更换dls 线圈或查出 dis 线圈故障处所，予以修复。 （3）储气简 内油太满。此时应将储气茼下部螺堵松开，放掉一部分油。使其油位在整个高度的 l/3 一 l/2 左右。 3.2 柴油机功率不稳 测功表上反映出电流、电压发生波动。 1、 原因分析 （1）增、减载针伐调整不当或松动，使联合调节器再执行增、减载任务的过 程中，调节过量，引起反复调节，使功率发生波动。 （2）联合调节器的工作油位过高 或过低以及存有空气和油脏等，均会影响功率滑伐的正常工作，造成功率波动。 （3） 联合调节器的功率伺服器（油马达）转动不灵活。由于电刷组件滑动不灵活，有时懒 得滑动，有时又由于冲击力滑动过了头，因此促使联合调节器多次反馈调整，使功率 发生了波动。 2、判断与处理 （1）调整或紧固增、减载针伐。 （2）更换联合调节器的 工作油，更换时要注意按规定的程序和要求进行。 （3）检查功调电阻电刷组件有无 卡滞现象，如有卡滞，应先考虑是否l电刷组件被玻璃罩盖压住，对此进行调整。 上 述故障现象在机车运用中经常发生，2005 年 4 月 5 日东风6020机车就是由于 功率不稳在查布嘎大板区段运行中晚点近个小时。到段后检查发现功率伺服 器（油马达）转动不灵活，使功率下降。 3.3 柴油机游车 当司机控制器主手柄位固 定后，柴油机转速发生波动稳定不下来，观察控制拉杆，可以看到来回移动。 、原 因分析 （1）工作油脏、有气泡或水份，油内有杂质或析出物时，使联合调节器内的柱 塞、滑阀、滑阀套等运动件滑动不灵活，影响了油路的开闭速度与大小，或堵塞有关 油路，使联合调节器不能正常控制柴油机供油量，使柴油机游车。严重时还可造成柴 油机飞车。 （2）油位过高或过低，影响到动力活塞下方油腔和补偿活塞上方油腔高 压油的进入与排出。油位过高时，通过旋转零部件的搅动，使工作油产生大量气泡， 由于气体的可压缩性造成动力活塞和油马达不能正常动作，使柴油机游车。油位过 低时，不能保证经联合调节器的齿轮油泵向有关部分充分供油，造成动力活塞和油 马达不能正常动作，使柴油机游车。油位过低还可以使工作油温升高，粘度下降，油 压不足使联合调节器工作不稳定，造成柴油机游车。 （3）补偿针阀开度太大或松动。 当补偿针阀开度过大或松动时，在联合调节器调速过程中，对补偿活塞上方油腔的 高压油进入和排出的速度过快，使补偿活塞的缓冲性能变差