某型柴油机连杆弯曲度超标原因的探讨

某型柴油机连杆弯曲度超标原因的探讨

何世清

广州华南船舶修造厂，广州 510715

摘要:简述了某型柴油机连杆弯曲度超标情况进行探讨，通过相应的排除措施进行分析，最后找出连杆弯曲度超标的原因。对船用柴油机在使用、修理中出现的故障排除具有一定的借鉴意义。

关键词:船用柴油机;连杆;弯曲度;分析

中图分类号: U6XX. XX文献标识码: A文章编号:

一、引言

本文提到的某型柴油机是90年代初国内引进德国MTU公司生产的高速柴油机，主要用作船用电站原动机和推进主机。2019年10月份，我厂承接了两台该型柴油机修理任务，客户要求拆检两台机器共32个缸套和32把连杆活塞的运行情况，拆出后检测过程中发现两台机器中有9把连杆弯曲度超过0.04mm的标准要求，最大值达到0.21mm，据了解两台机器自上次大修后才运行2000小时的，工厂以前很少发现类似的现象，由于数量较多，引起了我们的注意，为了确保修理质量必须尽快找到原因加以解决。

二、可能原因的分析

柴油机中连杆是重要零件之一，它在工作中要承受很大的冲击力和拉升力，担负着柴油机各缸由直线运动转换为旋转运动的功能。针对两台柴油机连杆弯曲度超差的情况，进行了分析，导致连杆弯曲度超差的可能原因如下:

1、测量工具和人员操作的方法不正确，测量的数据有误差。

2、气缸内有异物撞击或液击，活塞上行后由于没有余隙，连杆受挤压导致出现弯曲。

3、压缩比偏大或爆炸压力偏大，柴油机产生爆燃导致连杆弯曲变形。

4、曲轴总的轴向间隙超标。

5、柴油机机体使用后，关键尺寸超差。

6、曲轴曲柄销中心线与主轴颈中心线不平行。

7、连杆本身质量问题。

三、可能原因的排查

1、针对测量工具和人员操作的方法是否有误差。

我们将弯曲度超标的连杆送到第三方重新检测，其测量结果与我厂测量的数据基本相同，证实连杆确实是存在有弯曲超标的现象，可以排除测量工具和人员操作的误差。

2、关于气缸内有异物撞击或进水液击，活塞上行后由于没有余隙，连杆受挤压导致出现弯曲的原因。

翻查所有记并与舰员了解情况，机器在使用过程中未曾有异物或气缸进水的现象，在现场拆检过程时也没有发现异常现象，从而可以排除气缸内有异物或进水导致连杆受挤压造成弯曲的原因。

3、压缩比偏大或爆炸压力偏大，柴油机产生爆燃导致连杆弯曲变形，从以下几个方面进行排查，可以排除这些可能性。

（1）、查阅舰上的运行记录情况，两台柴油机最大功率仅为单机功率的60%负荷，日常使用中没有出现过超负荷及爆燃等现象。

（2）、检查上次修理时燃烧室容积的检测记录，其活塞顶存气间隙、缸头垫片厚度等均符合标准要求，压缩比和爆炸压力正常。

（3）、检查喷油提前角，均符合标准要求。

4、曲轴的轴向间隙排查。

对曲轴的轴向间隙进行测量，左机曲轴的轴向间隙为0.54 mm,右机曲轴的轴向间隙为0.52 mm,符合最大不超过0.74 mm的标准要求，可排除曲轴的轴向间隙超差的原因。

5、曲轴连杆曲拐轴颈中心线与活塞销中心线不平行的问题。

检查测量活塞与缸套的配合问题为0.225～0.33 mm,均在要求规范内,没有偏磨现象；检查连杆轴瓦厚度平均为3.47 mm，厚度均匀，没有偏磨现象，可以排除中心线不平行的问题。

6、柴油机机体使用后，关键尺寸超差的原因，主要对以下关键尺寸进行检测。

（1）、主轴承孔尺寸标准为150.00 ～150.025 mm，经检测，左机主轴承孔个别测量点尺寸比标准偏小0.015 mm;右机主轴承孔尺寸均符合要求。

（2）、机体主轴承孔同轴度，设计图纸标准要求相邻孔不超0.03 mm、总长度不超0.12 mm;经检测，符合技术要求，其中左机主轴承孔同轴度最大0.116 mm，主轴承孔与主轴颈配合间隙为0.121 mm～0.20 mm；另外曲轴跳动量要求最大不超过0.03 mm，而机体主轴承孔同轴度过大无法保证曲轴同心运转，从配合间隙方面和曲轴跳动量标准来看，主轴承孔同轴度测量数据偏大。

（3）、机体气缸套孔与主轴承孔垂直度，设计图纸标准要求在缸套孔长度295 mm上允许偏差0. 03 mm，左机因机体缸孔测量基准表面腐蚀，基座面不平整，仅对满足测量条件的A4、A5、B4、B6缸进行测量，其中B6缸0.035 mm,不排除其它缸缸孔与主轴承孔垂直度超标的可能性，且缸孔基准面腐蚀会影响缸套安装垂直精度；右机全部缸孔符合测量条件，其数据均符合要求。

综上分析，不排除柴油机机体使用后，气缸与主轴承孔垂直度超差、主轴承孔同轴度偏大引起连杆弯曲度超标的原因。

7.关于该型柴油机连杆本身质量问题的排查。

（1）、MTU公司查询了全球的保修系统和质量反馈系统，近五年没有收到关于该型柴油机连杆弯曲/扭曲度超标的类似问题的反馈，从侧面主观反馈近五年的该型柴油机连杆不存在质量问题，但不能客观的证明连杆质量不存在质量问题。

（2）、关于连杆热处理不到位，杆身残余应力未完全释放的原因。随机抽检1把弯曲度超标的连杆送到广东省工业分析检测中心做化学成分和力学性能检测，检测结果未见异常，但不能排除个别连杆残余应力偏大在使用后应力释放导致连杆弯曲变形，检查结果和化学成分分析结果见下表：

四、连杆超差的主要原因

1、左柴油机机体缸孔基准面腐蚀，影响缸套垂直定位精度，气缸与主轴承孔垂直度超差、主轴承孔同轴度偏大综合作用下引起连杆弯曲度超标。

2、不排除个别连杆残余应力偏大在使用过程中应力释放导致连杆弯曲变形。

五、修理措施

1、左机更换机体、中间体及弯曲度超标的连杆，右机更换弯曲度超标的连杆。

2、对新换的连杆及原来符合要求的连杆送检测中心进行应力释放，重新合格后再装机。

3、机器装复投入运行2000小时之后，择机抽检连杆检查其弯曲度变化情况。

结束语

采取了上述措施，对该型柴油机连杆弯曲故障进行综合治理，柴油机总装后，按试验大纲进行试验，柴油机运行正常，投入使用至2020年底，两台机器共运行了2100小时，结合修理期间，两台各抽出4把连杆进行检测，连杆弯曲度符合要求，排除连杆弯曲度超标现象。

参考文献

[1] CB/T3536-94 船用柴油机连杆修理技术要求。

[2] CB699-68 柴油机连杆技术条件。

[3] HJB136-95 海军舰用某型TC型柴油机修理技术标准，1995。

[4] MTU系列柴油机维修技术规范， 国营第六-六厂。

作者简介:何世清(1976 -), 男，工程师， 从事船舶轮机维修管理工作