船用柴油机连杆断裂原因分析与处理

1 故障发生经过

某艇3#主机 (MTU16V396TE94，船用高速柴油机)出厂后总计工作672 h，工厂保修后150多小时，其间滑油滤芯已经更换。该艇海上航行，主机海上以四车进三 (1 560 r/min)运行1 h后，主机各技术参数正常。主机车令改为四车进四(185 0 r/min)出现异常响声 (这时在曲轴箱部位可听到“嗒嗒”的敲击声，敲击声由小变大)，不到1 min，主机LOP面板滑油压力低于0.45 MPa开始报警，同时伴随停机讯号、增压器超速、启动连锁限制等一连串报警信号，然后主机自动停机。

2 故障勘查情况

故障发生后，立即组织对故障主机进行勘查。初步检查发现，B4缸连杆断裂，排气阀顶杆及喷油头变形，汽缸套破裂，散落大量碎片，A4、A5缸之间油底壳裂开宽约5 mm，长90 mm。该型主机属于船用高速柴油机，最大2 240 kW(约3 047 hp)，最大转速2 055 r/min，最低转速600 r/min。主机LOP面板主要监控内容 (发动机转速、主机油压、冷却水温及齿轮箱油压)。通过上艇现场勘查及调阅艇上相关文件，艇员能按主机管理要求及维护保养制度工作，未发现违章和超负荷使用现象，主机监控装置也工作正常。

3 故障原因分析

从该主机局部拆卸检查的结果分析，造成主机捣缸的根本原因是连杆折断。曲轴箱油底壳等处未发现铜末，各滑油通道畅通，所有主轴承、连杆轴承及其轴颈以及连杆上下铜套均光滑完好，无烧坏咬死现象;缸套与活塞表面光洁，无咬缸现象，各缸上部无异物;增压器及其它零部件均未发现损坏。可以排除滑油质量及冷却润滑差的原因。从断裂的连杆看，多处断口有锻造过程中留下的夹渣，同时在小端下油孔处有老伤。因此，连杆断裂不可能是受力过大引起的，而是连杆在长时间的工作中首先在夹渣处产生裂纹，且裂纹逐渐向上延伸至工字形截面时，在连杆强度最弱的截面上劈开，最后裂断，导致主机出现重大捣缸故障。

据悉，1年来该型主机捣缸在其它艇上发生过2起。柴油机捣缸是属于破坏性较大的机械故障，除气门落缸、汽缸进水引起捣缸外，笔者在平时的装备管理中发现大多数捣缸主要由下列因素引起。

1)连杆螺栓力矩过大过小，或螺栓滑扣、轴瓦间隙过大，引起连杆螺栓折断。力矩过大，超过了螺栓材料的屈服极限，使连杆螺栓出现屈服变形，使之在冲击载荷的作用，因过度伸长而断裂。

2)材料加工缺陷及热处理工艺问题也会导致连杆断裂。同时活塞销制造质量差，有微裂纹，引起应力集中，或者是活塞销与铜套间隙过大，导致活塞销窜出，也能使活塞连杆组运动失去控制。

3)平常不定期检查维护，或更换曲轴后平衡块紧固螺栓拧不紧，工作时螺栓松动而折断，使平衡块飞出造成捣坏缸体。

4)发动机出现飞车事故或活塞在汽缸内烧死的故障，会导致曲轴、连杆折断，活塞、缸套断裂后而捣缸。

4 排除及预防方法

1)新换连杆及螺栓装前仔细检查，不能有缺陷，如头部、导向部分螺纹是否有裂纹或螺距是否异常，否则坚决不用。

2)选用配套生产的连杆螺栓。

3)平时运行中如果发现运行不平稳有异常响声，应及时停机检查。如果发现个别轴承与轴瓦间隙过大，应更换，同时更换连杆螺栓。

4)装配连杆盖时，应用扭力扳手按规定标准扭紧，防止扭力过大过小。初次安装预紧扭矩 (160+16)N·m，第2次以后的安装预紧扭矩 (120+12)N·m。

5)日常维护时，必须按规定力矩将连杆螺栓、平衡块螺栓拧紧，气门锁片也要安装牢靠。定期检查，发现连杆螺栓、活塞销的缺陷，及时更换，还要在使用中防止发动机飞车。