新聞主題	柴油發(fā)電機啟動(dòng)馬達故障現象和原因解析

 

摘要：起動(dòng)機故障是柴油發(fā)電機使用中一直較為高發(fā)的故障之一，根據康明斯公司的市場(chǎng)調研，2020年柴油發(fā)電機行業(yè)起動(dòng)電機故障率約為1.38%?，與2021年起動(dòng)機故障率約1.13%相比，電機故障率大幅上升約0.25%，上升幅度高達22%。起動(dòng)機使用中的常見(jiàn)故障一般是無(wú)法轉動(dòng)，轉動(dòng)無(wú)力，啟動(dòng)機驅動(dòng)齒輪與飛輪齒圈無(wú)法正常嚙合。起動(dòng)機出現故障后，就會(huì )引起柴油機起動(dòng)困難、無(wú)法起動(dòng)。

一、啟動(dòng)系統原理與結構

 

1、啟動(dòng)系統的定義及工作原理

（1）啟動(dòng)系統的定義

      要使柴油機由靜止狀態(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉動(dòng)柴油機的曲軸，使活塞作往復運動(dòng)，氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運動(dòng)使曲軸旋轉。柴油機才能自行運轉，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開(kāi)始轉動(dòng)到柴油機開(kāi)始自動(dòng)地怠速運轉的全過(guò)程，稱(chēng)為柴油機的起動(dòng)。完成起動(dòng)過(guò)程所需的裝置，稱(chēng)為柴油機的啟動(dòng)系統。

（2）柴油機起動(dòng)原理

      要使柴油機由靜止狀態(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須用外力轉動(dòng)柴油機的曲軸，使氣缸內吸入（或形成）可燃混合氣并燃燒膨脹，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。曲軸在外力作用下開(kāi)始轉動(dòng)到柴油機開(kāi)始自動(dòng)地怠速運轉的全過(guò)程，稱(chēng)為柴油機的起動(dòng)。柴油機起動(dòng)的方法很多，汽車(chē)柴油機常用的電動(dòng)機起動(dòng)是用電動(dòng)機作為機械動(dòng)力，當將電動(dòng)機軸上的齒輪與柴油機飛輪周緣的齒圈嚙合時(shí)，動(dòng)力就傳到飛輪和曲軸，使之旋轉。電動(dòng)機本身又用蓄電池作為能源。目前絕大多數汽車(chē)柴油機都采用電動(dòng)機起動(dòng)。

2、啟動(dòng)系統的組成

       啟動(dòng)系統是一種起動(dòng)器，它裝有一只驅動(dòng)齒輪的小型高速馬達，使靜止的柴油機起動(dòng)并轉入自行運轉。它包括起動(dòng)器、起動(dòng)繼電器和防盜系統。汽車(chē)啟動(dòng)系統主要由起動(dòng)機和起動(dòng)控制電路所組成

（1）啟動(dòng)系統的功用：

      提供外力克服柴油機的啟動(dòng)轉矩、滿(mǎn)足柴油機必須的啟動(dòng)轉速等要求，使柴油機由靜止狀態(tài)過(guò)渡到工作循環(huán)狀態(tài)。

（2）啟動(dòng)系統的基本組成：

      主要由主控器、蓄電池、起動(dòng)機、啟動(dòng)繼電器等組成。

（3）主控器：

      主控器一般設有啟動(dòng)鍵。啟動(dòng)柴油機時(shí)，通過(guò)扳動(dòng)主控器，接通控制啟動(dòng)系統的啟動(dòng)電路和相關(guān)部件工作，使起動(dòng)機帶動(dòng)曲軸旋轉。

（4）蓄電池：

      在啟動(dòng)柴油機時(shí)，蓄電池在短時(shí)間（5 ~10 ）內向起動(dòng)機連續提供強大的啟動(dòng)電流，柴油機一般在800 ~1000Α。

（5）起動(dòng)機：

      起動(dòng)機是啟動(dòng)系的核心部件。起動(dòng)機由直流電動(dòng)機、傳動(dòng)機構和控制機構裝置三大部分組成。起動(dòng)機的作用在于將蓄電池的電能轉換為機械能，產(chǎn)生電磁轉矩。

（6）啟動(dòng)繼電器：

      啟動(dòng)系的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)一般都設在主控器上，而在啟動(dòng)柴油機時(shí)，流過(guò)起動(dòng)機上的電磁開(kāi)關(guān)的電流較大，在啟動(dòng)時(shí)，如果直接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)會(huì )因通過(guò)的電流過(guò)大而被燒蝕。因此一些汽車(chē)的起動(dòng)機控制電路中裝有啟動(dòng)繼電器，由啟動(dòng)繼電器的開(kāi)閉控制起動(dòng)機電磁開(kāi)關(guān)的通斷，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)只控制啟動(dòng)繼電器線(xiàn)圈的通斷，因此減小了通過(guò)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的電流，起到了保護主控器的作用。

 

 

圖1  柴油機的啟動(dòng)馬達軸測圖

圖2  柴油機的啟動(dòng)馬達三維圖

 

二、啟動(dòng)系統的檢測

 

      起動(dòng)機的檢測分為解體檢測和不解體檢測兩種，零件組成如圖3所示。解體檢測隨解體過(guò)程一同進(jìn)行；不解體檢測可以在拆卸之前或裝復以后進(jìn)行。

1、起動(dòng)機的不解體檢測

（1）吸引線(xiàn)圈性能測試

① 先把勵磁線(xiàn)圈的引線(xiàn)斷開(kāi)。

② 連接蓄電池與電磁起動(dòng)開(kāi)關(guān)。驅動(dòng)齒輪應能伸出，否則表明其功能不正常。

（2）保持線(xiàn)圈性能測試接線(xiàn)方法

      如圖4所示。完成電磁開(kāi)關(guān)吸引線(xiàn)圈功能測試后，驅動(dòng)齒輪移出之后從端子C上拆下導線(xiàn)。驅動(dòng)齒輪仍能保留在伸出位置，則說(shuō)明電磁開(kāi)關(guān)保持線(xiàn)圈功能正常，否則表明保持線(xiàn)圈損壞或搭鐵不正確。

（3）復位功能測試

      完成電磁開(kāi)關(guān)保持線(xiàn)圈功能測試后，拆除起動(dòng)機接線(xiàn)柱“-”上的連接線(xiàn)，此時(shí)，若驅動(dòng)齒輪被拉回，則說(shuō)明電磁開(kāi)關(guān)復位功能正常。

 

圖3  柴油機起動(dòng)機控制電路圖

圖4  起動(dòng)機電磁開(kāi)關(guān)吸引線(xiàn)圈功能試驗

 

2、起動(dòng)機的解體檢測

（1）直流電動(dòng)機的檢修

① 磁場(chǎng)繞組的檢測如圖5所示，主要進(jìn)行磁場(chǎng)繞組及外殼檢測。

② 換向器電樞繞組的檢測，如圖6所示。

 

圖5  起動(dòng)機磁場(chǎng)繞組及外殼檢測

圖6  起動(dòng)機換向器和電樞繞組的檢測

 

（2）電樞軸跳動(dòng)檢查

      如圖7所示。其跳動(dòng)量不應大于0.08 mm，否則應進(jìn)行校正或更換電樞。

（3）電刷的檢查

      測量電刷的長(cháng)度時(shí)要結合具體的標準，不應小于最小長(cháng)度標準即可，如圖8所示。

 

圖7  起動(dòng)機電樞軸跳動(dòng)檢查

圖8  柴油機起動(dòng)機電刷的檢查

 

（4）電刷架的檢查

      如圖9所示。檢查“+”電刷架A和“-”電刷架B之間不應導通，若導通，應進(jìn)行電刷架總成的更換。

（5）單向離合器的安裝與檢查

      如圖10所示，將單向離合器及驅動(dòng)齒輪總成裝到電樞軸上，握住電樞，當轉動(dòng)單向離合器外座圈時(shí)，驅動(dòng)齒輪總成應能沿電樞軸自如滑動(dòng)。檢查小齒輪和花鍵及飛輪齒圈有無(wú)磨損或損壞，在確保驅動(dòng)齒輪無(wú)損壞的情況下，握住外座圈，轉動(dòng)驅動(dòng)齒輪，應能自由轉動(dòng);反轉時(shí)應鎖住，否則應更換單向離合器。

 

圖9  柴油機起動(dòng)機電刷架的檢查

圖10  起動(dòng)機單向離合器的安裝與檢查

 

三、啟動(dòng)系統的使用與維護

 

1、啟動(dòng)系統的日常使用與維護

      啟動(dòng)系統主要維護的是起動(dòng)機，起動(dòng)機在啟動(dòng)柴油機之后，便不再向柴油機飛輪齒圈提供驅動(dòng)力矩，要讓起動(dòng)機正常工作只需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是在啟動(dòng)時(shí)蓄電池能為其提供較大的瞬間脈沖電流；二是起動(dòng)機的工作環(huán)境必須干燥潔凈。

      首先要保證蓄電池接線(xiàn)端的夾鉗清潔并且連接牢固，這樣蓄電池才能保證向起動(dòng)機提供所需的大電流。其次，蓄電池必須能夠通過(guò)負載測試，并具有一定的電壓緩沖能力。此外，在保證起動(dòng)機安裝支承部件清潔且連接牢固的同時(shí)，還應檢查柴油機與蓄電池間接地線(xiàn)路的狀況是否良好。任何原因引起的起動(dòng)機正極或者負極的電壓下降，都會(huì )降低起動(dòng)機的啟動(dòng)動(dòng)力。

       如果起動(dòng)機被冷卻液、機油或其它粘性液體浸濕，將不能按預先設計的情況正常工作。如果起動(dòng)機被長(cháng)期浸泡，它可能會(huì )因長(cháng)期處于非正常工作狀態(tài)而徹底報廢。將起動(dòng)機徹底清潔之后，需要測試起動(dòng)機與蓄電池之間的線(xiàn)路，以確保起動(dòng)機是否長(cháng)期遭受因粘性液體導致的損耗。如果在測試中發(fā)現起動(dòng)機性能指標處于正常值的邊緣或者已經(jīng)低于正常值，就要將其更換掉。

2、起動(dòng)機的使用注意事項

（1）起動(dòng)機每次啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)5s，再次啟動(dòng)時(shí)應間歇15s，使蓄電池得以恢復。如果連續第三次啟動(dòng)，應在檢查與排除故障的基礎上停歇2min以后進(jìn)行。

（2）啟動(dòng)柴油機時(shí)，應將變速桿置于空檔位置并踩下離合器踏板，嚴禁掛擋啟動(dòng)。

（3）柴油機啟動(dòng)后，必須立即切斷起動(dòng)機控制電路，使起動(dòng)機停止工作。

（4）起動(dòng)機外部應經(jīng)常保持清潔，各連接導線(xiàn)，特別是與蓄電池連接的導線(xiàn)，都應保證牢固可靠。

（5）柴油機啟動(dòng)后，如起動(dòng)機不能停轉，應立即關(guān)閉電源總開(kāi)關(guān)或拆下蓄電池搭鐵線(xiàn)并查找故障。

 

四、啟動(dòng)系統的典型故障診斷

 

      以康明斯發(fā)電機組啟動(dòng)系統為例，分析啟動(dòng)系統的故障，不同型號柴油機啟動(dòng)系統的診斷思路和方法大致相同。

1、起動(dòng)機運轉無(wú)力的故障

      柴油發(fā)電機啟動(dòng)時(shí)，曲軸時(shí)轉時(shí)不轉或轉動(dòng)較慢，使柴油發(fā)電機不能進(jìn)入到自行運轉狀態(tài)。造成這種故障主要是由于蓄電池電量不足、啟動(dòng)阻力過(guò)大或電磁開(kāi)關(guān)內部活動(dòng)觸頭和靜觸頭燒損后出現接觸不良等所致。其檢查方法如下。

① 檢查蓄電池的電量是否充足。

② 檢查電刷與整流子（或換向器）的接觸情況。正常情況下，電刷底部表面與換向器的接觸面應在85％以上。若不符合技術(shù)要求，則應更換新電刷。

③ 檢查整流子（或換向器）是否有燒損、劃傷、凹坑等現象。若整流子表面污物比較多，則用柴油或汽油清洗干凈。若有嚴重燒損、磨損和劃傷，造成表面不光滑或失圓時(shí)，可視情況修理或更換。修理時(shí)，可用車(chē)床車(chē)削加工整流子，并用細砂布拋光。

④ 檢查電磁開(kāi)關(guān)內部的活動(dòng)觸頭和兩個(gè)靜觸頭的工作表面。若活動(dòng)觸頭和靜觸頭有燒損現象而導致起動(dòng)機運轉無(wú)力時(shí)，可用細砂紙將活動(dòng)觸頭和靜觸頭磨平。

2、起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪高速旋轉且不能與飛輪齒圈嚙合

      柴油發(fā)電機在啟動(dòng)時(shí)，能聽(tīng)到電磁開(kāi)關(guān)吸合的動(dòng)作響聲和驅動(dòng)齒輪的高速旋轉聲，但柴油發(fā)電機飛輪不轉動(dòng)。這種故障一般是由于驅動(dòng)齒輪和飛輪齒圈沒(méi)有嚙合，或起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪打滑所。

① 若遇到這種故障，應再進(jìn)行第二次甚至第三次啟動(dòng)。若不能排除故障，則應用平口螺絲刀調整起動(dòng)機電磁開(kāi)關(guān)左下端的調整螺釘，使驅動(dòng)齒輪與飛輪齒圈相嚙合。若經(jīng)過(guò)上述調整'故障仍未被排除'則應拆卸起動(dòng)機，對飛輪齒圈、起動(dòng)機內部的驅動(dòng)齒輪等零件進(jìn)行檢查。

② 若經(jīng)過(guò)檢查，起動(dòng)機的驅動(dòng)齒輪和飛輪齒圈質(zhì)量完好，而且在啟動(dòng)時(shí)兩者不能夠嚙合在一起，起動(dòng)機仍然出現空轉且有一種金屬碰撞響聲，則應對起動(dòng)機進(jìn)行分解。若分解后發(fā)現撥叉兩凸塊之間的距離過(guò)大而導致驅動(dòng)機構無(wú)法撥動(dòng)到位時(shí)，應用手按壓以減小兩凸塊之間的距離。若凸塊磨損嚴重或一邊的凸塊損壞時(shí)，可用焊修的方法進(jìn)行處理。

③ 若撥叉距離適當，驅動(dòng)齒輪又能與飛輪齒圈相互嚙合，但起動(dòng)機仍然出現高速空轉時(shí)，應用一只手握住電樞，另一只手轉動(dòng)驅動(dòng)齒輪。若順時(shí)針能夠轉動(dòng)而逆時(shí)針不能轉動(dòng)時(shí)，則說(shuō)明驅動(dòng)機構工作良好；若順時(shí)針和逆時(shí)針均能轉動(dòng)時(shí)，則說(shuō)明驅動(dòng)機構損壞，應更換新件。

3、起動(dòng)機無(wú)法轉動(dòng)的故障

      主要原因如下：

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