朱紅梅

吉林化工學(xué)院 吉林 吉林 132102

引言

作為現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)備的主流動力核心，發(fā)動機(jī)的機(jī)械動力核心部件在日常的工作過程中，經(jīng)常會受到雨水侵蝕、燃油變質(zhì)、操作人員操作不當(dāng)以及受到外界磕碰等問題，從而導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)故障。在現(xiàn)階段的發(fā)動機(jī)故障維修中，非接觸式檢測技術(shù)因其具有檢測準(zhǔn)確、檢測速度快以及操作方便等特點，正逐漸取代傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)故障檢測技術(shù)，從目前該技術(shù)的發(fā)展角度而言，該技術(shù)具有十分廣闊的發(fā)展前景，因此各高職院校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生們對非接觸式檢測技術(shù)的學(xué)習(xí)，為促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展提供動力。

1 發(fā)動機(jī)機(jī)械故障非接觸式檢測技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 非接觸式檢測技術(shù)的優(yōu)勢

以發(fā)動機(jī)作為支持自身運作的機(jī)械設(shè)備，一旦發(fā)生發(fā)動機(jī)的機(jī)械故障，則整個設(shè)備就會在短時間內(nèi)停止運行，進(jìn)而會造成操作人員的人身安全受到威脅或者生產(chǎn)效率大幅度地下降，因此，利用非接觸式檢測技術(shù)定期對發(fā)動機(jī)機(jī)械故障進(jìn)行排查是具有十分重要的意義。

與傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)機(jī)械故障檢測技術(shù)相比，雖然傳統(tǒng)的拆卸檢測方法具有檢測工作環(huán)境差、檢測工作煩瑣和需要一定檢測經(jīng)驗等缺陷，但是傳統(tǒng)的檢測技術(shù)卻能夠直觀地了解發(fā)動機(jī)內(nèi)部的實際情況，不會出現(xiàn)檢測疏漏的問題。而非接觸式檢測技術(shù)則與傳統(tǒng)檢測技術(shù)的優(yōu)缺點相反，非接觸式檢測技術(shù)是不能直觀地了解到發(fā)動機(jī)內(nèi)部故障情況，但是卻可以有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測技術(shù)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(yōu)勢[1]。

1.2 非接觸式檢測技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的意義

對于現(xiàn)階段我國高職和中職院校而言，將虛擬仿真技術(shù)融入發(fā)動機(jī)機(jī)械故障檢測教學(xué)的方式是一種較為大膽的嘗試，同時也是虛擬仿真教學(xué)在高職和中職院校中的里程碑。通過非接觸式檢測技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以在一定程度上解決高職和中職課堂上拆解復(fù)雜發(fā)動機(jī)的難題，提高教師授課效率和學(xué)生接受相關(guān)知識的能力，從而促進(jìn)高職和中職院校汽維專業(yè)教學(xué)的發(fā)展。通常情況下，非接觸式檢測技術(shù)均是由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為核心構(gòu)建而成，因此當(dāng)課上科任教師給學(xué)生傳授完發(fā)動機(jī)檢修方面的理論知識之后，學(xué)生還可以通過將虛擬仿真教學(xué)視頻或者課件資料上傳到電腦的方式，實現(xiàn)在課余時間或者實踐操作時預(yù)習(xí)鞏固的目的，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實物授課方式的各種弊端與不足，提高高職和中職院校發(fā)動機(jī)故障檢修專業(yè)的教學(xué)效果。

2 非接觸式檢測技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 非接觸式檢測技術(shù)教學(xué)優(yōu)勢和教學(xué)方向

2.1.1 教師在講述非接觸式檢測技術(shù)時，可以從光學(xué)和聲學(xué)的原理基礎(chǔ)，進(jìn)行非接觸式檢測技術(shù)的講解，并通過在實驗?zāi)Ｐ蜕习惭b傳感器的方式來捕捉發(fā)動機(jī)設(shè)備發(fā)出的故障信號，進(jìn)而加快學(xué)生們對發(fā)動機(jī)機(jī)械故障情況的了解。同時，應(yīng)用非接觸式檢測技術(shù)進(jìn)行發(fā)動機(jī)故障檢測還可以極大地縮短課堂發(fā)動機(jī)故障檢測的時間，減少發(fā)動機(jī)拆卸檢測的時間，使學(xué)生對故障問題的診斷也會更加準(zhǔn)確[2]。

2.1.2 因非接觸式檢測技術(shù)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(jìn)而讓學(xué)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(shù)應(yīng)當(dāng)將那個傳感器與配套設(shè)備相連接，從而使得學(xué)生們可以在實踐中得出發(fā)動機(jī)機(jī)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(tǒng)人工檢測技術(shù)那樣，在講授故障檢測之前還需要講解不同型號發(fā)動機(jī)的拆解，進(jìn)而縮短不必要的授課時間，增加非接觸式檢測技術(shù)專業(yè)知識的講授過程。并且，教師還可以通過計算機(jī)智能系統(tǒng)的幫助下，實現(xiàn)對課堂故障檢測數(shù)據(jù)的分析快速處理，為解答學(xué)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(shù)具有相對更高的兼容性，所以該技術(shù)可以隨著各類電子信息技術(shù)的發(fā)展，而不斷豐富自身的檢測能力，同時，還可以實現(xiàn)非接觸式檢測技術(shù)的智能化和自動化。在課堂的教學(xué)中，教師也可以利用非接觸式檢測技術(shù)的兼容端口來銜接各類教學(xué)設(shè)備，使該技術(shù)的檢測過程能夠通過計算機(jī)投放到每個學(xué)生的顯示屏上，讓每個學(xué)生都可以更加細(xì)致的觀察到非接觸式檢測技術(shù)的工作原理，增加學(xué)生們對發(fā)動機(jī)檢測技術(shù)的興趣。并且，非接觸式檢測技術(shù)還可以與其他技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而建立起發(fā)動機(jī)機(jī)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(fā)動機(jī)放置在該平臺中進(jìn)行故障檢測，將故障檢測中的各項數(shù)據(jù)通過該系統(tǒng)體現(xiàn)出來，方便教師講解的同時也可以增加學(xué)生們的記憶，促進(jìn)課堂效率的增長[3]。

2.1.4 非接觸式檢測技術(shù)還可以通過判斷發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的聲音來鎖定故障區(qū)域，使其擁有更精確的檢測結(jié)果。在實訓(xùn)課堂中，教師可以通過演示非接觸式檢測技術(shù)對故障位置聲音、音調(diào)和頻率的不同反應(yīng)，而向?qū)W生講解如何通過聲音來判斷發(fā)動機(jī)的機(jī)械故障，進(jìn)而豐富學(xué)生們的專業(yè)知識。

2.2 常見的發(fā)動機(jī)機(jī)械故障

在傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)機(jī)械故障檢測技術(shù)當(dāng)中，都需要將發(fā)動機(jī)的外殼進(jìn)行拆卸才可以了解發(fā)動機(jī)的實際故障，雖然具有一定維修經(jīng)驗的師傅可以通過觀察發(fā)動機(jī)故障的聲音即可判斷簡單的發(fā)動機(jī)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(dǎo)致判斷失誤。并且，發(fā)動機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，如果不能直接定位故障區(qū)域，則需要將內(nèi)部構(gòu)建逐步進(jìn)行拆除，從而鎖定故障所在的區(qū)域，這樣的檢測方法不但十分復(fù)雜需要檢修人員充分了解發(fā)動機(jī)的型號，而且還會極大地浪費發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)故障時，則會將很大一部分時間放置在發(fā)動機(jī)的拆解工作上，而且還會造成學(xué)生們的學(xué)習(xí)誤差，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量低下的問[4]。

在教授學(xué)生們非接觸式檢測技術(shù)之前，教師應(yīng)當(dāng)對學(xué)生們進(jìn)行必要的發(fā)動機(jī)故障類型知識的傳授，例如常見的啟動系統(tǒng)故障、潤滑系統(tǒng)故障以及供油系統(tǒng)故障等?，F(xiàn)將發(fā)動機(jī)常見的機(jī)械故障歸為以下幾點：

2.2.1 曲軸軸承故障。發(fā)動機(jī)內(nèi)部的曲軸主要是將連桿和活塞傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變成為扭矩，從而驅(qū)動傳動系統(tǒng)工作。發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)故障之一，該區(qū)域一旦出現(xiàn)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(dǎo)致曲軸主軸頸和軸承之間發(fā)生相互碰撞的現(xiàn)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(xiàn)聲響，因此，檢測人員可以通過異常響聲來初步判斷發(fā)動機(jī)故障的原因[2]。

2.2.2 連桿軸承故障。發(fā)動機(jī)內(nèi)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(fù)進(jìn)行直線運動。連桿軸承與曲軸主軸軸承一樣，在實際運轉(zhuǎn)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(fā)生。同時，連桿軸承故障還會因機(jī)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(fā)動機(jī)的管理人員應(yīng)當(dāng)及時對其添加必要的潤滑油，防止該故障的發(fā)生。

2.2.3 氣缸漏氣故障。發(fā)動機(jī)在正常工作時，氣缸內(nèi)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(dāng)發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)部缺少表面潤滑時，就會導(dǎo)致氣缸內(nèi)表面磨損嚴(yán)重，從而就會使發(fā)動機(jī)在做功時，會使更多的高壓氣體通過氣缸和活塞環(huán)進(jìn)入到曲軸箱，對油底殼造成強(qiáng)烈的沖擊，進(jìn)而引發(fā)發(fā)動機(jī)機(jī)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(gòu)件，并將氣缸對活塞產(chǎn)生的承受力傳遞給連桿。在發(fā)動機(jī)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(qiáng)烈沖擊，并且因活塞銷在活塞銷孔內(nèi)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(dǎo)致活塞銷對活塞銷孔座的不斷敲擊，產(chǎn)生異響。

2.3 以非接觸式檢測技術(shù)講解發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的要點

現(xiàn)階段，人們追求更高更快的速度，而不斷進(jìn)行發(fā)動機(jī)的改造提升工作，使得發(fā)動機(jī)內(nèi)部構(gòu)件不斷豐富，同時也變得不斷復(fù)雜。隨著發(fā)動機(jī)的發(fā)展使得非接觸式檢測技術(shù)也得到不斷的完善，使得現(xiàn)階段的非接觸式檢測技術(shù)以及能夠適應(yīng)常見的發(fā)動機(jī)故障檢測工作，極大地提高發(fā)動機(jī)故障檢測的工作效率和檢測工作的精確度[6]。在課堂教學(xué)中應(yīng)當(dāng)從以下幾方面進(jìn)行非接觸式檢測技術(shù)發(fā)動機(jī)機(jī)械故障的要點講解：

2.3.1 測試前準(zhǔn)備。首先科任教師應(yīng)當(dāng)深入了解虛擬仿真技術(shù)的操作流程以及應(yīng)急問題解決規(guī)范，并在學(xué)生實際上手操作之前將必要的虛擬仿真技術(shù)操作內(nèi)容告知學(xué)生，以此方式引導(dǎo)學(xué)生來了解發(fā)動機(jī)的構(gòu)造與常見故障出現(xiàn)的原因，使學(xué)生能夠通過虛擬仿真技術(shù)的方式熟練發(fā)電機(jī)故障維修的相關(guān)操作及流程，避免學(xué)生在實際上手進(jìn)行發(fā)動機(jī)故障維修時出現(xiàn)意外。其次，通過虛擬仿真技術(shù)的方式來增強(qiáng)學(xué)生的獨立思考能力，使學(xué)生具備在未知故障的情況下可以提出相應(yīng)解決對策的能力，能夠在出現(xiàn)意外事故時熟練運用課堂所學(xué)知識進(jìn)行解決。在滿足上述條件下，便可以讓學(xué)生進(jìn)行非接觸式檢測技術(shù)的發(fā)動機(jī)維修工作。

2.3.2 檢測環(huán)境控制。雖然非接觸式檢測技術(shù)可以不用對發(fā)動機(jī)進(jìn)行拆卸，但是需要在測試之前在發(fā)動機(jī)的相應(yīng)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(tǒng)能夠充分發(fā)揮出應(yīng)有的檢測能力，然后在驗證軟硬件的工作情況，如調(diào)試設(shè)備檢測靈敏度、設(shè)置采樣頻率以及采樣時間等參數(shù)后才可以進(jìn)行發(fā)動機(jī)故障檢測。

利用非接觸式檢測技術(shù)進(jìn)行發(fā)動機(jī)機(jī)械故障檢測分析時，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對檢測環(huán)境進(jìn)行必要的調(diào)控，例如檢測環(huán)境是否存在電流的干擾、閥門動作以及其他機(jī)械設(shè)備的聲音等因素，從而避免外界因素對非接觸式檢測技術(shù)的影響，增加非接觸式檢測技術(shù)的檢測精準(zhǔn)性[7]。

2.3.3 檢測系統(tǒng)布置及數(shù)據(jù)采集。非接觸式檢測技術(shù)主要是通過安裝在發(fā)動機(jī)上的各類傳感器才可以實現(xiàn)對機(jī)械故障的檢測工作。因此，教師在通過非接觸式檢測技術(shù)講解發(fā)動機(jī)故障時，應(yīng)當(dāng)注重對非接觸式檢測系統(tǒng)的信號傳感器、測試電腦及發(fā)動機(jī)故障聲測試系統(tǒng)等設(shè)備的相互連接教學(xué)，規(guī)范檢測工作的每一步操作，從而使得檢測系統(tǒng)能夠正常收集故障信息，保障采集到的數(shù)據(jù)能夠與實際故障信息一致。

3 結(jié)束語

總而言之，在現(xiàn)階段發(fā)動機(jī)的發(fā)展中，非接觸式檢測技術(shù)將會是未來發(fā)動機(jī)故障檢測技術(shù)的主流。因此，各高校應(yīng)當(dāng)積極開設(shè)非接觸式檢測技術(shù)的科目，通過培訓(xùn)學(xué)生學(xué)習(xí)非接觸式檢測技術(shù)的方式來為社會提供發(fā)動機(jī)檢測方面的人才，進(jìn)而促進(jìn)發(fā)動機(jī)故障檢測行業(yè)的發(fā)展，推動發(fā)動機(jī)的不斷創(chuàng)新。