液壓挖掘機渦輪增壓器故障排查與分析

劉永杰/LIU Yong-jie

（徐工挖掘機械事業部，江蘇 徐州 221004）

1 故障描述

正值初夏時節，1臺90噸級液壓挖掘機在某露天鐵礦場工作1 370h時，操作手突然感覺該挖掘機動作緩慢，挖掘無力，發動機冒黑煙，無法正常施工作業。

2 故障排查

檢查發動機燃油系統（圖1），油位正常，進回油管路無滲漏，三級燃油過濾的粗濾、精濾濾芯無堵塞現象。

圖1 發動機燃油系統

檢查發動機機油，機油顏色清亮，油位正常。

檢查冷卻液液位，如圖2所示，副水箱冷卻液在高位刻度線附件。

檢查發動機進氣系統，空氣濾芯、進氣管道沒有堵塞進灰跡象。

檢查發動機進氣歧管，管路無泄漏。

檢查發動機中冷器，中冷器正常，無裂紋、漏氣現象。

檢查渦輪增壓器到中冷器管路如圖3所示，管路正常，無吸癟、漏氣現象。

圖2 副水箱冷卻液

圖3 渦輪增壓器、中冷器管路

檢查渦輪增壓器，發現增壓器進氣葉輪葉片損壞，如圖4所示。

現場更換新的渦輪增壓器，啟動發動機怠速運轉2～3m in后，檢查各動作，工作正常，故障排除。

3 故障原因分析

圖4 增壓器進氣葉輪葉片損壞

經向操作手了解情況：因為天氣炎熱，其在午后操作機器時，直接將發動機油門旋鈕調到最大，空調開到最大，轉速升到1 800rpm左右，在挖掘裝載了10余車渣料后，明顯感覺動作遲緩，挖掘無力，發動機冒黑煙，就趕緊停車報修。

現場拆檢渦輪增壓器，發現增壓器進氣葉輪葉片與葉輪泵殼體發生接觸而損壞，浮動軸承嚴重磨損，渦輪增壓器軸斷裂（圖5）。檢查渦輪增壓器進油管和回油管，正常無堵塞。連接發動機Insite，查看發動機映像，無增壓器超速故障記錄。

圖5 渦輪增壓器軸斷裂

發動機啟動時沒有怠速運轉而是直接高速運轉，機油泵供給渦輪增壓器的潤滑機油壓力短時間內無法到達，造成浮動軸承與轉子軸間未形成潤滑油膜，在高速高溫下加劇浮動軸承與轉子軸間磨損，長時間后，轉子軸在承受壓氣機葉輪和渦輪高速旋轉產生的扭矩下斷裂。

結合操作手的描述和對渦輪增壓器的拆檢結果分析，基本可以判定渦輪增壓器軸斷裂是由于浮動軸承損壞導致。因為全浮動軸承工作溫度非常高，而且轉子的轉速也非常大，如果潤滑機油油壓低，機油流動緩慢或者缺少機油潤滑，就會導致浮動軸承和轉子軸間油膜減少，在高溫下損壞浮動軸承。

4 總 結

液壓挖掘機的發動機主要采用廢氣渦輪增壓器，由壓氣機葉輪和增壓器渦輪組成。發動機排出的廢氣慣性沖力推動渦輪室內的渦輪高速旋轉，同時通過轉子軸帶動同軸的壓氣機葉輪高速旋轉，其轉速可高達每分鐘十幾萬轉，高速旋轉的壓氣機葉輪將發動機進氣系統吸入的自然空氣增壓以提升發動機燃燒做功功率。

為保護液壓挖掘機發動機渦輪增壓器不受人為損壞，在操作發動機時應注意以下問題。

1）發動機啟動后應怠速運轉2～3m in，使潤滑機油達到工作溫度和壓力，以免突然增加負荷時因浮動軸承與轉子軸間無油而加速磨損。

2）經常檢查機油量，定期更換機油及機濾，避免因缺少機油或油品差而導致的轉子損壞。

3）定期保養發動機進氣系統，清洗或更換空氣濾芯，空濾過臟會使灰塵吸入渦輪增壓器及發動機，損壞渦輪增壓器和發動機。

4）機器停車時發動機不要立即熄火，應怠速運轉2～3m in，以免潤滑機油喪失壓力，轉子靠慣性轉動時得不到潤滑而損壞。