修机｜挖掘机整机异常振动和异响的排查

1 故障现象

在对 1 台 8t 级小型履带式液压挖掘机样机进行发动机喷油器喷油量调节测试时，发现整机发生异常振动故障，在驾驶室内踏板和座椅处振感明显，同时伴随着发动机消声器附近发出尖锐的异响。

2 故障排查

由于无法判断造成整机异常振动和异响的准确位置，我们本着先易后难的方法进行了排查，如下所述。

2.1 排查发动机进排气装置

发动机进排气装置主要包括进气管、排气管、空气滤清器及消声器总成，如果这些进排气装置发生泄漏，就会发出异响。其最常见泄漏部位有 2 处：一是进、排气管路各部件接头连接处，二是管路破损或空气滤清器、消声器本身质量有问题。排查前将涡轮增压器进气胶管和排气波纹管脱开，使其不参与发动机进、排气。启动发动机运转，该异响依然存在，这说明该异响与发动机进排气装置无关。

2.2 排查涡轮增压器

若发动机涡轮增压器涡轮轴承损坏或有异物进入，在发动机运转过程中也会伴随异响。为此我们仔细检查了涡轮增压器，确认其外观无异常，各零部件运转良好，这说明涡轮增压器没有故障。

2.3 排查主泵及联轴器

发动机与主泵通过联轴器连接，如图 1 所示。在装配过程中，若相关零部件加工尺寸偏差较大，不能保证飞轮与主泵的同心度，在发动机驱动主泵旋转时，会造成异常振动及异响。排查时，我们拆除了联轴器，使发动机与主泵脱离，观察发动机空转情况，故障现象仍然存在，由此排除了联轴器及主泵存在故障的可能性。

2.4 排查减振器

上述排查没有发现故障部位，由此判断整机的异常振动和异响很可能是钣金类或结构件之间剧烈的碰撞和摩擦造成，为此我们通过理论计算方法对减振器进行了排查。

已知发动机及其附件质量为344.7kg，主泵质量为 40kg，发动机及其附件与主泵的总质量为 384.7kg。发动机及其附件的重心与主泵的重心相距455.5mm，经计算得出减振器 F1距离总重心 G 的距离 L1为196mm，减振器F2距离总重心G的距离L2为 335.5mm，如图 2 所示。

经进一步计算，得出发动机风扇端减振器位置刚度K1为665N/mm、载荷为121kg，发动机飞轮端减振器位置刚度K2为 389N/mm、载荷为71kg。该计算结果表明：减振器的刚度与载荷参数完全符合配套要求，由此判断减振器选型无误。

2.5 振动测试

发动机与整机某部位产生共振，也会引起发动机减振器隔振异常。为此我们针对发动机4个安装位置，对其振动加速度进行测试，并进行频谱分析。发动机飞轮端减振器振动测试数据如图 3 所示，发动机不同转速下的爆燃频率如附表所示。通过振动测试可知，振动峰值频率主要为发动机爆燃频率，由此得出异常振动和异响的源头为发动机减振器处。

3 排查结果 

振动测试及分析结果表明，发动机减振器处发出异常振动和异响的主要原因，是发动机与车架之间减振器连接异常。将发动机后端支架法兰盘拆下后发现，支架法兰盘底部安装减振器碗盖处有磕碰痕迹，即碗盖与法兰盘之间存在干涉现象，如图 4 所示。我们对法兰盘下安装面干涉处进行了打磨处理，重新安装后试机，整机异常振动及异响故障消失。

分析认为，法兰盘下安装面加工范围偏小，没有加工成圆形，造成减振器碗盖与法兰盘之间产生干涉，导致发生整机异常振动及异响故障。该故障的排查大费周折，最终查出故障原因只是发动机减振器法兰盘加工失误。该部位处于发动机法兰盘底部，被车身等部件遮挡，不易被发现。但通过抽丝剥茧般的排查和分析，该故障终于得到排除。

作者：葛涛 刘浩 高学文

来源：《工程机械与维修》2018年第4期