淺談發動機機械故障非接觸式檢測技術在教學中的應用

朱紅梅

吉林化工學院 吉林 吉林 132102

引言

作為現階段機械設備的主流動力核心，發動機的機械動力核心部件在日常的工作過程中，經常會受到雨水侵蝕、燃油變質、操作人員操作不當以及受到外界磕碰等問題，從而導致的發動機故障。在現階段的發動機故障維修中，非接觸式檢測技術因其具有檢測準確、檢測速度快以及操作方便等特點，正逐漸取代傳統的發動機故障檢測技術，從目前該技術的發展角度而言，該技術具有十分廣闊的發展前景，因此各高職院校應當加強培養學生們對非接觸式檢測技術的學習，為促進該技術的發展提供動力。

1 發動機機械故障非接觸式檢測技術的優勢

1.1 非接觸式檢測技術的優勢

以發動機作為支持自身運作的機械設備，一旦發生發動機的機械故障，則整個設備就會在短時間內停止運行，進而會造成操作人員的人身安全受到威脅或者生產效率大幅度地下降，因此，利用非接觸式檢測技術定期對發動機機械故障進行排查是具有十分重要的意義。

與傳統的發動機機械故障檢測技術相比，雖然傳統的拆卸檢測方法具有檢測工作環境差、檢測工作煩瑣和需要一定檢測經驗等缺陷，但是傳統的檢測技術卻能夠直觀地了解發動機內部的實際情況，不會出現檢測疏漏的問題。而非接觸式檢測技術則與傳統檢測技術的優缺點相反，非接觸式檢測技術是不能直觀地了解到發動機內部故障情況，但是卻可以有效地彌補傳統檢測技術的不足，并且還具有更高的檢測效率、更簡單的操作流程以及更高的自動化程度等優勢[1]。

1.2 非接觸式檢測技術在教學中應用的意義

對于現階段我國高職和中職院校而言，將虛擬仿真技術融入發動機機械故障檢測教學的方式是一種較為大膽的嘗試，同時也是虛擬仿真教學在高職和中職院校中的里程碑。通過非接觸式檢測技術的廣泛應用，可以在一定程度上解決高職和中職課堂上拆解復雜發動機的難題，提高教師授課效率和學生接受相關知識的能力，從而促進高職和中職院校汽維專業教學的發展。通常情況下，非接觸式檢測技術均是由物聯網技術作為核心構建而成，因此當課上科任教師給學生傳授完發動機檢修方面的理論知識之后，學生還可以通過將虛擬仿真教學視頻或者課件資料上傳到電腦的方式，實現在課余時間或者實踐操作時預習鞏固的目的，彌補傳統實物授課方式的各種弊端與不足，提高高職和中職院校發動機故障檢修專業的教學效果。

2 非接觸式檢測技術在教學中的應用

2.1 非接觸式檢測技術教學優勢和教學方向

2.1.1 教師在講述非接觸式檢測技術時，可以從光學和聲學的原理基礎，進行非接觸式檢測技術的講解，并通過在實驗模型上安裝傳感器的方式來捕捉發動機設備發出的故障信號，進而加快學生們對發動機機械故障情況的了解。同時，應用非接觸式檢測技術進行發動機故障檢測還可以極大地縮短課堂發動機故障檢測的時間，減少發動機拆卸檢測的時間，使學生對故障問題的診斷也會更加準確[2]。

2.1.2 因非接觸式檢測技術還具有十分簡單的操作流程，使得教師在課堂授課中，可以避免檢測操作步驟，進而讓學生們能夠真正上手操作，從實際的操作中明確各傳感器的布置位置，了解使用非接觸式檢測技術應當將那個傳感器與配套設備相連接，從而使得學生們可以在實踐中得出發動機機械故障的根本問題。同時，教師還可以簡化授課流程，并不需要像傳統人工檢測技術那樣，在講授故障檢測之前還需要講解不同型號發動機的拆解，進而縮短不必要的授課時間，增加非接觸式檢測技術專業知識的講授過程。并且，教師還可以通過計算機智能系統的幫助下，實現對課堂故障檢測數據的分析快速處理，為解答學生們的問題提供寶貴的時間。

2.1.3 因為非接觸式檢測技術具有相對更高的兼容性，所以該技術可以隨著各類電子信息技術的發展，而不斷豐富自身的檢測能力，同時，還可以實現非接觸式檢測技術的智能化和自動化。在課堂的教學中，教師也可以利用非接觸式檢測技術的兼容端口來銜接各類教學設備，使該技術的檢測過程能夠通過計算機投放到每個學生的顯示屏上，讓每個學生都可以更加細致的觀察到非接觸式檢測技術的工作原理，增加學生們對發動機檢測技術的興趣。并且，非接觸式檢測技術還可以與其他技術相結合，進而建立起發動機機械故障的智能化檢測平臺，通過該平臺教師可以將各類型號的發動機放置在該平臺中進行故障檢測，將故障檢測中的各項數據通過該系統體現出來，方便教師講解的同時也可以增加學生們的記憶，促進課堂效率的增長[3]。

2.1.4 非接觸式檢測技術還可以通過判斷發動機機械故障的聲音來鎖定故障區域，使其擁有更精確的檢測結果。在實訓課堂中，教師可以通過演示非接觸式檢測技術對故障位置聲音、音調和頻率的不同反應，而向學生講解如何通過聲音來判斷發動機的機械故障，進而豐富學生們的專業知識。

2.2 常見的發動機機械故障

在傳統發動機機械故障檢測技術當中，都需要將發動機的外殼進行拆卸才可以了解發動機的實際故障，雖然具有一定維修經驗的師傅可以通過觀察發動機故障的聲音即可判斷簡單的發動機故障，但是在實際的故障檢測中會很容易受到檢測人員的主觀判斷或者其他方面等因素影響，而導致判斷失誤。并且，發動機內部結構十分復雜，如果不能直接定位故障區域，則需要將內部構建逐步進行拆除，從而鎖定故障所在的區域，這樣的檢測方法不但十分復雜需要檢修人員充分了解發動機的型號，而且還會極大地浪費發動機的維修時間，且容錯率很低。在課堂上如果科任教師在需要講解很多型號發動機故障時，則會將很大一部分時間放置在發動機的拆解工作上，而且還會造成學生們的學習誤差，導致教學質量低下的問[4]。

在教授學生們非接觸式檢測技術之前，教師應當對學生們進行必要的發動機故障類型知識的傳授，例如常見的啟動系統故障、潤滑系統故障以及供油系統故障等。現將發動機常見的機械故障歸為以下幾點：

2.2.1 曲軸軸承故障。發動機內部的曲軸主要是將連桿和活塞傳來的氣體壓力轉變成為扭矩，從而驅動傳動系統工作。發動機在正常工作過程中，曲動軸的主軸軸承會承受整個活動的交變載荷和高速摩擦，因此該部位也是最為常見的發動機故障之一，該區域一旦出現磨損和腐蝕等異常情況，就會造成主軸頸軸承和曲軸主軸頸之間的間隙不斷增加，最終導致曲軸主軸頸和軸承之間發生相互碰撞的現象。該故障最為明顯的特征就是曲軸主軸頸和軸承之間會出現聲響，因此，檢測人員可以通過異常響聲來初步判斷發動機故障的原因[2]。

2.2.2 連桿軸承故障。發動機內部的連桿組主要是將活塞承受的力傳給曲軸，并促使活塞的重復進行直線運動。連桿軸承與曲軸主軸軸承一樣，在實際運轉中會承受大量的交變載荷和高速摩擦，因此，連桿軸承故障通常會隨著曲軸主軸頸故障一同發生。同時，連桿軸承故障還會因機油、潤滑油以及冷卻潤滑缺少的情況，而造成連桿軸承的磨損故障，因此，發動機的管理人員應當及時對其添加必要的潤滑油，防止該故障的發生。

2.2.3 氣缸漏氣故障。發動機在正常工作時，氣缸內表面將會承受巨大的氣體壓力，并且這些壓力都是周期性變化的交變載荷力，所以當發動機氣缸內部缺少表面潤滑時，就會導致氣缸內表面磨損嚴重，從而就會使發動機在做功時，會使更多的高壓氣體通過氣缸和活塞環進入到曲軸箱，對油底殼造成強烈的沖擊，進而引發發動機機械故障[5]。

2.2.4 活塞銷故障。活塞銷的主要功能是用來銜接連桿和活塞的構件，并將氣缸對活塞產生的承受力傳遞給連桿。在發動機運作的整改活動中，活塞銷將會在高溫條件下承受周期性的強烈沖擊，并且因活塞銷在活塞銷孔內的擺動幅度很小，所以活塞銷很難形成潤滑油膜，從而會因連接桿角度問題而加深活塞銷的磨損，導致活塞銷對活塞銷孔座的不斷敲擊，產生異響。

2.3 以非接觸式檢測技術講解發動機機械故障的要點

現階段，人們追求更高更快的速度，而不斷進行發動機的改造提升工作，使得發動機內部構件不斷豐富，同時也變得不斷復雜。隨著發動機的發展使得非接觸式檢測技術也得到不斷的完善，使得現階段的非接觸式檢測技術以及能夠適應常見的發動機故障檢測工作，極大地提高發動機故障檢測的工作效率和檢測工作的精確度[6]。在課堂教學中應當從以下幾方面進行非接觸式檢測技術發動機機械故障的要點講解：

2.3.1 測試前準備。首先科任教師應當深入了解虛擬仿真技術的操作流程以及應急問題解決規范，并在學生實際上手操作之前將必要的虛擬仿真技術操作內容告知學生，以此方式引導學生來了解發動機的構造與常見故障出現的原因，使學生能夠通過虛擬仿真技術的方式熟練發電機故障維修的相關操作及流程，避免學生在實際上手進行發動機故障維修時出現意外。其次，通過虛擬仿真技術的方式來增強學生的獨立思考能力，使學生具備在未知故障的情況下可以提出相應解決對策的能力，能夠在出現意外事故時熟練運用課堂所學知識進行解決。在滿足上述條件下，便可以讓學生進行非接觸式檢測技術的發動機維修工作。

2.3.2 檢測環境控制。雖然非接觸式檢測技術可以不用對發動機進行拆卸，但是需要在測試之前在發動機的相應位置安裝必要的檢測傳感器，以保證傳感器能夠與配套分析系統能夠充分發揮出應有的檢測能力，然后在驗證軟硬件的工作情況，如調試設備檢測靈敏度、設置采樣頻率以及采樣時間等參數后才可以進行發動機故障檢測。

利用非接觸式檢測技術進行發動機機械故障檢測分析時，技術人員應當對檢測環境進行必要的調控，例如檢測環境是否存在電流的干擾、閥門動作以及其他機械設備的聲音等因素，從而避免外界因素對非接觸式檢測技術的影響，增加非接觸式檢測技術的檢測精準性[7]。

2.3.3 檢測系統布置及數據采集。非接觸式檢測技術主要是通過安裝在發動機上的各類傳感器才可以實現對機械故障的檢測工作。因此，教師在通過非接觸式檢測技術講解發動機故障時，應當注重對非接觸式檢測系統的信號傳感器、測試電腦及發動機故障聲測試系統等設備的相互連接教學，規范檢測工作的每一步操作，從而使得檢測系統能夠正常收集故障信息，保障采集到的數據能夠與實際故障信息一致。

3 結束語

總而言之，在現階段發動機的發展中，非接觸式檢測技術將會是未來發動機故障檢測技術的主流。因此，各高校應當積極開設非接觸式檢測技術的科目，通過培訓學生學習非接觸式檢測技術的方式來為社會提供發動機檢測方面的人才，進而促進發動機故障檢測行業的發展，推動發動機的不斷創新。