某机型连杆断裂故障分析.pdf

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1、蒋海勇王际君：某机型连杆断裂故障分析37某机型连杆断裂故障分析TheCauseofConnecting——rodFracturedinDurabilityTest蒋海勇王际君(一汽海马动力有限公司)[摘要]某路试车试验过程出现发动机缸体破洞，连杆断裂，活塞破碎等故障。经分析推断，故障是由连杆断裂引起。针对相关问题，制定相关对策。[关键词]缸体漏油活塞连杆断裂探伤Keywords：BlockLeakagePistonConnectingRodFractureFlawdetection1故障概述某路试车高环路段行车时，故障灯闪烁，机油压力报警灯常亮，停车熄火

2、两分钟后重新启动，发动机无法正常运转，且伴随着‘铛铛’异响声，打开发动机仓盖检查发现，空调压缩机及发动机下挡泥板上有较多机油，挡泥板上有缸体碎片，发动机一缸缸体破裂。分解发动机检查发现，一缸缸体破裂，连杆断裂，活塞环组破碎，连杆瓦全烧，曲柄臂发黑受损，如图1～4。■l图2图3图42故障分析很明显，缸体破洞因连杆断裂引起。而引发连杆故障可能原因有：缸内进水，气门及正时问题，活塞组件问题，连杆螺栓问题，连杆瓦问题，连杆本身问题等。现逐一分析：2．1缸内进水因缸内进水，液体不可压缩性，会导致压缩比激增，连杆受力异常。分解发动机检查，气缸密封垫无异常，密封带完好

3、，即便缸体被打破洞，但水套无损坏，油底壳机油没有乳化，无缸内进水迹象。因此，排除该问题。2．2气门及正时问题因正时不对，或者气门头部脱落，会导致气门顶撞活塞，连杆受力异常。发动机已正常运行近6万公里，初装配正时不可能错误。分解发动机检查，正时链条长度合格，气门头部无脱落，无碰撞可能。因此，排除该问题。2．3活塞组件问题因活塞破裂，环卡滞，导致连杆受力异常。活塞化学成分检测如表1，合格。袁1化学成分(％)活塞材料SiMgFeCuNi标准11．O～13．00．7～1．3<0．80．8～1．3O．8～1．5实测12．30．80．41．1活塞硬度检测61HRB，

4、满足设计要求。活塞低倍组织：分散性孔洞为1级(如图5)，集中性孑L洞2级(如图6)。显微组织：共晶组织338内燃机与配件2015年第1期级(足铝要求活塞销金相组织为回火马氏体，如图9，满足要求。且活塞销材料为合金钢，结构强度远在铝活塞之上，因此，活塞销不可能先裂。根据故障现象，缸筒光亮，无划伤痕迹(如图1)，说明活塞环无卡滞，活塞也不可能先裂。若活塞先裂将会发生之前分析案例之情况，活塞销划伤缸筒，如图10。(详见本人2013年度论文一《某机型活塞台架试验碎裂问题分析》)。幽9~古垂{自金丰目绀Lu,崮lo综上，活塞组件检测项目合格，根据故障现象，也不会先

5、有问题，属被动损坏。2．4连杆螺栓问题因螺栓松脱或者断裂，导致连杆受力异常。连杆螺栓拧紧是采用扭矩+转角法，所加紧固轴力已至塑性域，拧紧方法比较可靠，分解检测其它缸螺栓力矩均正常，无衰减，且该发动机已运行近6万公里，因此螺栓发生松脱的可能性较小。螺栓硬度38HRC，在标准36～42HRC范围内，满足要求。螺栓抗拉强度1270N／ram2，满足高强度螺栓12．9级之设计要求：螺栓脱碳层深度7～10um，如图11，满足设计要求。螺栓金相组织为回火索氏体，组织级别1级，如图12，满足要求。断口断裂，综上，连杆螺栓各项检测合格，螺栓断裂属被动损坏，螺栓本身无问题

6、。2．5连杆瓦问题因连杆瓦剥落，过度磨损，油膜破裂，连杆受力异常。连杆瓦化学成分检查合格，如表2。表2化学成分(％)c瓦背材料MnPSFe标准C：≤0．15≤0．6≤0．03≤O．05余量实测0．04O．08O．0120．009检测其它缸连杆瓦硬度显示：合金层硬度为55HV0．2；钢背层硬度为217HVo2；满足设计要求。故障前一周，发动机技术人员赴试验场检查异响问题，对油底壳机油做过检查，发现并无碎屑，根据以往烧瓦经验，烧瓦可在油底壳检查到铝屑等杂质。同机型发动机后续台架试验72hr时，又发生一缸缸体破洞，连杆断裂，活塞破裂等故障，缸筒无划伤，连杆断口

7、平整，如图15，连杆为同批次。故障现象与路试机极为相似。但一缸连杆瓦除挤压变形外，无剥落和异常磨损，如图16。图J5图⋯综上，说明连杆瓦不会有问题，连杆先断可能性极大。■一黑一一一蒙一蒋海勇王际君：某机型连杆断裂故障分析392．6连杆问题2．6．1连杆设计强度a)连杆杆身疲劳强度计算，安全系数1．88，判定ok，如表3：表3项目／参数符号／公式单位数值备注最大往复部F㈣=T(￡，2／g。(1+I／2A)惯性力Xmf阿^∥1122．70=0·爆发荷重C=rrB2xP／400kr．f一2986．6最大压缩荷几～=0．9F。。+Ckef—197620=20-计

8、算重与判连杆部振幅广=0±(23F。。一3C)／8Ⅳ1442．8MMC定荷重实际