-单缸柴油机连杆断裂原因分析及改进-

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1、单缸柴油机连杆断裂原因分析及改进聊城华诚环保设备科技有限公司（聊城市高级技工学校实习厂）刘敏摘要：柴油机连杆螺栓是柴油机的重要零件，其可靠性非常重要；连杆螺栓断裂原因很多，连杆螺纹和连杆螺栓定位外圆的同轴度也是一主要因素；该同轴度直接影响紧固力矩和导致连杆螺栓产生微裂纹，引起连杆螺栓断裂，直接引起停机。提高连杆螺栓的质量极其重要。关键字：连杆螺栓螺纹定位外圆紧固力矩同轴度柴油机连杆螺栓在发动机运行中承受很大的交变冲击载荷，是柴油机的重要零件，它是用优质合金钢经调质处理和精密加工制成，有较高的强度和抗冲击韧性；连杆断裂是一种较为常见的故障现象。引起发动机连杆断裂的原

2、因很多，既有可能是零部件本身的缺陷，也有可能是外来因素的影响，还有可能是用户使用不当造成。连杆断裂的发生往往会导致发动机报废，造成较大经济损失。下面分析一个典型的实例。　　一、使用状况　　一台单缸1115柴油机，运行时间2个月,用途是湖中抽沙。在运行过程中，听到一声较大的异响后发动机熄火，不能再次启动。拖至维修站检查，发现发动机缸体破损(开天窗)。　　进一步拆检，发现连杆严重变形并断裂、连杆瓦损坏、连杆螺栓断；连杆把机体打坏，同时活塞损坏；解体发动机后，活塞裙部破裂；连杆弯曲；连杆螺栓一个断裂，另一个弯曲；笔者认为，连杆螺栓是异常运转一段时间后才发生断裂。　　经分

3、析，连杆材质各项指标均正常（硬度HB260，金相正常），排除了因材质问题引起故障的可能性。检查发动机时发现电机安装座上有较多泥沙；拆开空气滤清器，发现空气滤清器上盖上有较多泥点，且空气滤清器下盖上和机体上有相当多的泥土。种种迹象表明，该机作业环境恶劣。经了解，用户未进行严格的发动机磨合　　二、主要故障件损坏分析和故障发生机理　　该柴油机未进行磨合，用户直接进行了大负荷运转，运行环境恶劣负载大；运行初期就致使螺栓受冲击松动，加上本身紧固力矩偏小，从而造成了柴油机连杆螺栓断。　　连杆轴瓦磨损不均匀，有润滑不良造成的过度磨损；连杆发生弯曲，但是经硬度和材质分析未见异常；

4、断裂的连杆螺栓螺纹部未见裂纹，硬度和粗糙度均合格，一支连杆螺栓未断裂，但是发生了轻微弯曲；可以推测出现这个事故的原因是连杆螺栓松动造成的；装配时扭紧力矩过大或过小（M12×1.5连杆螺栓扭矩为80—100Nm），用力不均匀；装配中没有严格的配用扭力扳手，或者对具体扭紧力矩又不太了解，认为越紧越好；紧固连杆螺栓用较长的加力杆，扭紧力矩过大，超过了螺栓材料的屈服极限（连杆螺栓呈现屈服变形，在冲击载荷的作用下因过度的伸长而断裂），使连杆螺栓出现屈服变形，使之在冲击载荷的作用下因过度的伸长而断裂；应强调的是，要按标准扭紧连杆螺栓，千万不能认为越紧、力量越大越好。为预防连杆

5、螺栓疲劳断裂损坏，一般在发动机工作累计6000小时后，即使螺栓外表无明显损伤，也应换新。装配时应用扭力扳手将连杆螺栓交替分次(一般分3—4次)逐步均匀拧至规定钮矩。若拧紧钮矩不足，工作中连杆结合面产生缝隙，螺栓受冲击力时易被拉断或剪断；拧得过紧，螺栓伸长变形，强度降低，受力后易折断损坏。取下弯曲的连杆螺栓和断裂的连杆螺栓进行分析；发现断裂的螺栓Φ12.2定位外圆处严重磨损，镀层已经磨没，材质已缺损；未断的螺栓定位外圆外观正常，未见异常磨损。为什么会出现这种异常磨损呢？连杆螺栓是锻件，然后加工定位外圆和螺纹；继续分析断裂螺栓，发现螺纹和定位外圆连接处有异常，外圆和螺

6、纹好象不同心；带着这想法我们有必要在生产现场检查螺栓的这个同轴度。这个同轴度不良造成可以造成连杆螺栓紧固力矩不足，不仅可以使连杆螺栓在柴油机运行中松动，而且连杆螺栓在柴油机工作过程中，受一个周期侧向里，容易使螺栓产生侧向微裂纹，进而发生螺栓断裂。可以初步判断，同时由于紧固力矩不足，致轴瓦和曲轴轴颈的配合间隙增大，导致机油压力低，造成轴瓦的过度磨损而出现烧瓦抱轴事故；进而引起冲击过大，造成松动的连杆螺栓产生微裂纹进而断裂。　　三、生产现场的配套连杆螺栓现状　　(1)图纸对螺纹和定位外圆的同轴度没明确要求；　　(2)检查发现有40%左右的同轴度在0.2以上，连杆螺栓在

7、孔中转动有半圈紧；有明显转困现象，连杆螺栓紧固过程中受侧向力较大；　　(3)经确认，连杆和连杆盖螺栓孔合乎图纸要求，不会引起连杆螺栓转困；螺栓孔及定位孔粗糙度合格。(4)在检查现场进行了连杆螺栓转动灵活性挑选，然后进行装机200台小批试验；并进行销售市场跟踪调查，对返回信息单进行汇总。(4)2个月后对连杆螺栓断裂情况进行汇总，并和以前连杆螺栓发生率对比；发现发生率下降60%；说明连杆螺栓螺纹和Φ12.2定位外圆同轴度的确对连杆紧固力矩有影响，是引起连杆松动断裂的一个重要因素。　　四、整改措施　　为避免此类质量问题的再次发生，首先给连杆厂家反馈了连杆螺栓的质量问题，

8、并将调查报