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内燃机车检修与改进

蒋煜琦

物流管理中心 

摘 要：本文根据涟钢内燃机车特点与性能简要阐述，对一些常见故障进行了分析并总结了检修方案; 对柴油机某些零部件进行了改进; 使内燃机车故障率降低，确保机车顺利运行。同时也对机车维护提供一些参考。

1 前言

涟钢物流管理中心拥有专用铁路 126. 8公里，跨涟源、娄星2市区6乡41个自然村，具有点多、面广、线长的特点，路况复杂。针对此状况，物流管理中心引进多种不同类型的工矿内燃机车。因此，保障机车顺利运行，减少跑冒滴漏; 以技术改进、技术攻关的方式更大程度的节约机车维护检修成本，降低损耗，对公司“十一五”有着重要意义。

2 内燃机车概况

内燃机车就是以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。我们的内燃机车一般指的是柴油机车。内燃机车中内燃机和动轮之间加装一台与发动机同等重要并符合牵引特性的传动装置，通常是以液力传动和电传动。涟钢物流管理中心采用的有GK1C、GK1D、GF7G、GK1E、GK0、JMY600等型号。其中 GK1C与 GK1E型数量最多，应用也最为广泛。

2. 1 GK1C( 工矿 1C 型) 的技术参数

液力传动油装载量 400kg;

水装载量 900kg;

砂装载量 600kg;

车轴齿轮箱润滑油装载量 80kg;

柴油机型号 6240ZJ;

柴油机标定功率 1100kW;

柴油机装车功率 1000kW;

柴油机标定转速 1000r/min;

柴油机最低空载转速 430 r/min;

液力传动箱型号 ZJ4014GY;

换向方式 液力换向;散热器形式 强化铜散热器;

冷却风扇传动方式 万向轴、液力偶

合器传动;冷却风扇形式 轴流式 RAF －6E 叶型;

空气制动机型号 JZ －7;

总风缸容量 不小于 0. 8m3;

总风缸供风压力范围 750 ～900 kPa;

控制风缸压力 550 kPa;

起动发电机型号 ZQF －38。

2. 2 GK1C型内燃机车结构特点

GK1C型机车的动力装置为一台 6240ZJ型柴油机，该机是资阳内燃机车厂开发的中速机，配件通用性强，维护修理方便。与高速机比较，具有燃油耗量低，可靠性高，寿命长等优点。

机车采用了液力换向。机车在运行中可进行换向，高于 8 位手柄运行时，机车换向灵活、方便、可靠。

机车采用可编程控制器(即PC机) 代替传统的电气控制，减少了电气辅助触点，简化了控制线路，提高了可靠性。同时，PC机实现了机车的逻辑控制，并用程序控制的方式实现机车的自动换挡。机车采用GE多旋流管空气粗滤器和纸质细滤器，使空气滤清器综合效率达 99%。空气滤清品质提高，可减小柴油机有关零部件的磨耗，延长使用期。

机车采用积木块式设计原则。机车上的液力传动元件、车轴齿轮箱、转向架、空压机－ 电机组、制动机、启动发电机、预热锅炉、散热器、冷却风扇、空气干燥器、热交换器、车体、车架及传动箱等都是成熟部件。因此，GK1C型机车主要零部件可靠性高，通用互换性强。根据测试发现，GK1C型机车燃油经济性较好。6240ZJ 型柴油机燃油消耗率实测为205g / kW·h，按标准热值 42000KJ / kg 折算为 208g/kW·h，具有较好水平。同时车轮周效率高，机车轴重转移小，机车启动粘着系数 高。 11 位 手 柄 启 动 牵 引 力 达 到311. 36kN，高于设计值 297. 5kN，启动粘着系数相应为 μ =0. 345。均达到较为理想水平。同时机车噪声低。按 GB3450 －82 规定的噪声测量方法，GK1C型机车司机室中央最大噪声为 74B( A) ，大大低于不超过 80dB( A) 的规定。

3 GK1C型内燃机车检修与改进

3. 1 GK1C型内燃机车冷却水泵检修及改进

GK1C型内燃机车通常采用强制循环水冷却系统，即以水泵为动力迫使冷却水循环流动，经过散热器冷却后进入柴油机对气缸和增压空气进行循环冷却。该柴油机油两台离心式冷却水泵，由柴油机曲轴通过齿轮来驱动，向柴油机高、低温冷却系统提供压力循环水，因此分别称为高、低温冷却水泵。

冷却水泵在使用一段时间后，常常会因机械密封失效而发生漏水现象。当滴漏较大时，往往会造成机车循环系统的水量减少并出现水温高现象，影响机车的正常运用( 报警、卸载) 。因此在检修工艺中，要求柴油机在标定转速下水泵每分钟漏水不超过 8 滴。

针对因漏水而更换的水泵在解体分析后进行统计，发现导致水泵漏水的根本原因就在于机械密封的失效。从水泵的结构中可以看出，它采用单个机械密封结构，一旦该密封失效，漏水就不可避免了。机械密封结构是由动环、静环、弹簧、止推环、销钉和 O 型圈组成。很多磨损在机械密封中都会出现，主要为粘着磨损。即密封面间的粘着磨损基于局部微凸点的粘合，由于相对运动，切边在滑动方向沿最弱切力面发生，导致粘合点剪断，形成新的粘合点。

经分析，解决冷却水泵漏水问题，可以通过以下两种途径解决。

a. 采用更好的机械密封环材料，提高机械密封使用寿命。

冷却水泵机械密封环材料通常采用M106H( 浸环氧树脂碳石墨) ，其使用效果不理想。因此，推荐采用碳化硅陶瓷材料。据了解，碳化硅陶瓷是近年来发展起来的另一种新型密封环材料。它具有低的摩擦系数，可自行配对或石墨配对，其摩擦系数在0. 03 ～ 0. 1 之间，且硬度高，耐磨性好。另外碳化硅的弯曲强度、导热率均优于其他材料，而热膨胀系数也最小，这些优良的性能使其在机械密封中被广泛采用。其使用效果明显优于碳石墨材料。

b. 在水泵轴上建立多重密封结构内燃机车水泵是使用单一的密封结构，其可靠性差，回修率高。因此，对其进行了改造。方法是在水泵机械密封之后加装一套油封装置的方法，大大提高了水泵密封的可靠性和使用寿命。在改造中还将水封环压盖和密封座加工成一体同时采用双油封结构( 图1) ，从而更好地保证了密封的可靠性。采用该油封结构，不仅成本较低，而且制作、安装、检修都很方便。

检修改进后的结果。从我们加装改造后的水泵使用情况来看，其漏水现象大为减少，改装过的水泵使用寿命较原来平均提高了 2倍以上，效果显著。且由于水泵返修率的减少，降低在检修工作中人力物力消耗，节约成本。

3. 2 GK1C型内燃机车冒黑烟的控制与改进

GK1C型内燃机车在运行过程中发现机车提升手柄位时冒黑烟比较严重。机车起动后，司机往往快速从低手柄位提高到高手柄位，在这个过程中机车黑烟相当严重，当柴油机稳定在规定转速后，黑烟逐步减少，烟度慢慢才能处于正常状态。黑烟既污染环境，又影响了增压器的可靠性，也影响柴油机燃烧系统。提升功率时冒黑烟，主要是柴油机加速性能差所致，6240ZJ 型 柴 油 机 原 采 用ZJ270 型增压器，转子质量较大，机车提升手柄位后，柴油机喷油泵齿条的压比不能适应燃烧需要，造成空气不足，因此冒黑烟严重。为此，采取了两条措施: ( a) 换用性能更好，转子质量较小的 ZN240A 增压器，改善柴油机的加速性能; ( b) 用可编程序控制器对机车提升手柄位进行定时控制，司控器从 1 手柄位到 16 手柄位不论提升速度多快，喷油泵齿条移动必须在 18 秒钟才到规定的供油量，每提升一档需 1. 125 秒，以适应柴油机增压器的加速性。

采取这两条措施后，快速提升手柄位冒黑烟问题得到了很大改善。使燃油充分燃烧的同时也减少了对环境的污染。

3. 3 GK1C型内燃机车走车时不换向原因分析及维修改进

GK1C型内燃机车在调车作业时多次出现走车不换向的故障，严重影响生产。因此针对此常见故障分析并加以改进。

GK1C型机车是液力传动。当方向控制ADD 的手柄置于前进位( 后退位) 时，PC 机Y0( 或 Y4) 有输出，放大后推动机车方向前电空阀 1YV( 或机车方向后电空阀 5YV) 动作，改变风路，推动换向阀芯动作，对机车前向( 后向) 变扭器充油，使机车前向( 后向) 前进。

经现场分析得出机车不换向原因有以下几点:

a. 方向控制器 ADD 触头接触不良。

a) 由于触头频繁动作，易引起触片弹性降低，触头不能及时回位造成接触不良。

b) 由于触头表面镀银容易氧化，或者触点间有灰尘杂物聚积，也会造成接触不良。

b. 前后向电空阀不动作或漏风( 图 2) 。

a) 电空阀线圈烧坏或接线柱松动，造成阀芯不动作。

b) 阀芯调整螺母松动，导致阀杆过长，阀芯动作不到位。

c) 顶针不在上阀中或者变形引起上阀不能紧贴阀座，引起风从排风口排出。

d) 上阀座密封垫裂开漏风，造成风不能进入液力换向阀。

c. 放大块烧坏造成电空阀线圈无电，电空阀不动作。

d. 液力换向阀中阀芯被异物卡住，造成

阀芯不动作。

e. 液力换向阀中的 O 型圈密封不良或损坏造成阀芯不动作。改进及解决措施:

a) 在每次轮修时，打磨方向控制器 ADD触指，紧固其接线端子，检查排插是否松动。

b) 定期检查紧固电空阀接线端，定期更换上下阀座密封垫，阀芯长度是否符合标准，顶针是否变形。

c) 机车初运行时，要定期清洗液力传动箱的各种阀芯、磁钢，按要求定期更换阀芯密封圈以保持阀的密封性能。

效果:通过这一系统的维护改进，排除隐患，机车走车时不换向的故障大大减少，提高了机车的运用效率。

3. 4 GF7G型内燃机车自动制动阀制动慢、缓解慢分析及检修改进

GF7G型内燃机车是一种交—直流电传动内燃调车机车，采用 12V240ZJ 型柴油机。此车是目前中国调车中功率最大的一种型号，专门适合重载列车的编组和调车用途。GF7G型内燃机车采用 JZ － 7 型制动机。制动机是列车运行速度的控制机构，其性能直接影响着铁路运输安全，尤其是调车作业安全，已成为近年来影响铁路运输安全的重要因素之一，因此，对制动机制动慢，缓解慢故障原因加以分析及维修改进，对确保安全行车有极为重要的意义。

机务段有两台 GF7G型内燃机车，在使用过程中发现: 操纵自动制动阀( 大闸) 制动与缓解时，机车出现制动缸压力上升慢与缓解慢故障; 操纵单独制动阀( 小闸) 制动与缓解时，性能良好。

JZ － 7 型制动机制动缓解原理和其他空气制动机类似，当司机将制动阀放在缓解位置时，总风缸的压缩空气进入制动主管，经制动支管进入空气制动阀，推动住鞲鞴向右移动，打开充气钩，使压缩空气经充气钩进入副风缸，直到副风缸内的空气压力和制动主管内的压力相等为止。在空气制动阀主活塞移动的同时，和他连在一起的滑阀也跟着向右移动，使得制动缸内的压缩空气经过滑阀下的排气口排出，于是制动缸的鞲鞴被弹簧的弹力推回原位，使闸瓦离开车轮而缓解。当司机将制动阀移到制动位时，制动管内的压缩空气被排出而制动。

3. 4. 1 分析故障原因及维修改进

a. 小闸制动缓解性能良好，说明小闸、作用阀、两变向阀及联结风管状态良好; 说明风压表及其连接管路状态良好。

b. 大闸制动时，均衡风缸排气充气时间符合要求，说明大闸调整阀性能良好。

c. 大闸制动缓解时，列车管充、排气速率接近均衡风缸充、排气速率，说明中继阀、大闸的重联柱塞阀及联结管系作用良好。

d. 操纵大闸，机车同时出现制动缓解慢故障的原因归纳起来有以下 2 种。

一是作用风缸管系堵塞，延长了作用阀膜板鞲鞴下侧压力空气的充气和排气时间。二是分配阀“列车管系”堵塞，延长了列车管压力空气的充排气时间。

3. 4. 2 作用风缸管系堵塞原因

a. 分配阀管座内部及主阀内部作用风缸堵塞，造成作用风缸充排气时间加长。

b. 第 2 变向阀发生单向卡滞、堵塞等故障，加长作用阀膜板鞲鞴下侧压力空气的充排气时间。

c. 联接主阀与第 2 变向阀的作用风缸管系发生堵塞故障，加长作用阀膜板鞲鞴下侧压力空气充排气时间。

处理改进措施: ( a) 更换或检修主阀，对主阀管座进行检查吹扫。( b) 对第 2 变向阀进行拆检试验。( c) 对主阀至作用阀间的作用风缸管系进行拆检、吹扫。

3. 4. 3 分配阀“列车管系”堵塞原因

a. 分配阀管座内列车管系及滤尘装置发生堵塞故障，降低分配阀内部列车管压力空气的排、充气速率。

b. 主阀内部的列车管系发生堵塞故障时，会降低主阀内部列车管压力空气的排、充气速率。

c. 副阀内部列车管系发生堵塞，使副阀灵敏度降低。制动时，副阀列车管系减压慢，影响副阀的初制动局减作用，降低机车制动灵敏度，使机车制动时间延长; 在机车缓解时，由于副阀不灵，延长列车管与工作风缸管的沟通时间，降低了工作风缸向列车管的排气速率。

处理改进措施: ( a) 对分配阀管座关系进行检查、吹扫，对列车管系滤尘装置检查清洗。( b) 更换或检修副阀，检查吹扫管系。

4 结语

通过一系统的故障分析及检修维护，积累了经验，同时也降低了制动机故障率，有效保障了机车行车效率与安全。