船舶发电柴油机连杆故障分析

彭 陈

（江苏海事职业技术学院 南京 211170）

船舶发电柴油机连杆故障分析

彭 陈

（江苏海事职业技术学院 南京 211170）

以发电柴油机连杆断裂故障为例，通过对故障现象分析，找出引起此次连杆断裂的主要原因是疲劳断裂，并提出连杆断裂预防措施。

发电柴油机 连杆断裂 分析

1 引言

船舶柴油机连杆是将活塞的往复运动传递给曲轴，对外做功，连杆承受气缸内气体压力、往复惯性力等作用，船舶柴油机连杆不但运动复杂，而且受力也很复杂，很容易产生疲劳而断裂，造成严重后果。杆裂纹甚至折断是由于材料疲劳和机损事故而发生的，所以为了保障柴油机的正常工作，应定期对连杆、连杆螺栓进行相应的保养与检查。

2 故障现象

某轮发电柴油机型号为Sulzer6AL25/30，功率为600千瓦，转速为700RPM，涡轮增压器型号为VTR250N，转速为11000RPM，此发电柴油机大约运行400小时连杆在大端螺纹处断裂，在曲轴箱部位出现异常声音，有“嗒嗒”的敲击声，声音越来越大，同时增压器超速，轮机员立即停止此机运转，启动备用发电机，机舱人员立即对故障发电机检查，发现发电柴油机连杆断裂，气缸套破碎，碎片散落，断裂的连杆与曲轴、机体相撞，导致机体与曲轴损坏。

3 故障原因

根据检查发现，造成此次事故的主要原因是连杆断裂导致捣缸故障，根据轮机员反应，此台发电柴油机的操作完全是按照说明书技术规范要求，现场情况表明，油底壳有充足的油量，各个部件润滑良好，油底壳也没有铜末，轴承也无咬死现象；缸套与活塞表面光洁，无咬缸现象；增压器也没有发现损坏现象；从以上基本可以判断不是滑油质量以及润滑不良的原因。

从连杆断裂宏观断口外形分析，连杆断裂属于疲劳断裂。连杆断裂部位仔细观察呈现放射条纹状，并向材料内部延伸，最后产生断裂，引起发电柴油机捣缸故障。为便于分析连杆断裂原因，连杆结构如下图1所示。

引起柴油机连杆断裂原因主要有以下几个方面：

图1 连杆结构图

（1）连杆螺栓上力矩不当，力矩过大会导致连杆螺栓超过屈服极限，产生屈服变形，在载荷的冲击下发生连杆断裂。如果预紧力不够，柴油机运转过程中，连杆接合面产生缝隙，螺栓受冲击力作用会产生疲劳破坏而断裂。

（2）定期维护保养不到位，维修或者更换曲轴后紧固螺栓预紧力不到位，柴油机准装一定时间，预紧力螺栓松动，没有及时恢复。

（3）材料加工工艺以及热处理不当也会导致连杆断裂。同时，活塞销质量差，长生裂纹，活塞销会窜出，导致连杆断裂。

（4）柴油机发生“飞车”事故以及活塞在气缸内发生烧死现象，会发生连杆断裂。

4 故障排除及预防对策

（1）为防止连杆螺栓断裂事故发生，连杆螺栓安装前必须认真检查，不符合要求及时换新，一般修复难度比较大、费用高，周期也较长。如果换新，检查零件有无缺陷，用手锤敲打螺栓，听听声音，查看有无疲劳强度与缺陷，尤其是螺栓头部、螺纹与螺纹根部，有裂纹坚决不能使用，选用配套生产的连杆螺栓。

（2）螺帽、螺栓头部与轴承的接触面要完好，螺栓不能轴承孔中松动以及轴承空中有毛刺等，易使螺栓咬死；螺栓与螺栓孔之间的配合间隙不能过紧，定位销不能松动，否则会发生磨损；上紧连杆螺栓时要按照拆卸时的标记装复，不能装错；装复时垫片与轴承表面要清洁，接触良好。

（3）如果柴油机在运转过程中发生螺栓断裂，将发生机毁的重大事故，因此必须按照说明书的要求上紧，如安装预紧力的大小、预紧方法、预紧次序等。上紧连杆螺栓时要按照拆卸时的标记装复，不能装错；装复时垫片与轴承表面要清洁，接触良好；螺栓上紧要用扭力扳手，两边螺栓均匀交替上紧，不能单边紧固；预紧力不能过大，否则会致使螺栓疲劳。

（4）检查连杆螺栓的伸长量，参考技术要求，如不符合要求，要及时换新，同时中型以下四冲程柴油机连杆螺栓的使用时间为15 000-20 000小时，如果超过使用寿命，即使表面无异状也要换新。

（5）采取螺栓防松措施，正确的固紧与锁紧是避免发生断裂的有效措施。拧紧后的螺栓要有防松措施，科学的防松措施是依赖螺纹的自锁能力，因此在高速柴油机上采用细牙螺纹，减小导程角，使导程角远小于摩擦角，对螺纹部分镀铜，以增加螺纹间的贴合度及摩擦系数，提高防松效果。目前在一些新产品中不采取任何防松措施，而是靠提高细牙螺纹的精度，确保预紧力来达到防松目的。实践表明，正确的固紧与锁紧是避免发生断裂的有效措施。图2所示是螺母锁紧防松的方法，图3、图4是常用的防松装置。

（6）经常检查柴油机日常工作状况

图2 螺母锁紧方法

图3 防松垫片法

图4 开口销防松法

柴油机运转过程中，如果发现异常情况，及时停车检查。当螺杆出现松动或者被拉长，会出现较大的敲击声，立即停车，检查轴瓦，如果轴瓦间隙过大，更换连杆轴承或者加大轴瓦。定期检查连杆螺栓的紧固情况，查明原因，检查螺栓损坏情况，使用扭矩扳手按照规定上紧。

5 结语

通过对Sulzer6AL25/30型号发电柴油机连杆断裂事故分析，笔者认为造成连杆断裂原因包括预紧力不均、螺纹表面不清洁、螺纹配合过松或过紧、柴油机发生拉缸或者咬缸事故等，连杆断裂极易引起捣缸和烧瓦，为防止此类事故发生，在操作以及装配过程中必须严格按照技术规范，确保柴油机安全。

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Analysis of the Malfunction of Connecting Rod in Marine Diesel Engine

PENG Chen

(Jiangsu Maritime Institute Nanjing Jiangsu 211170 China)

This paper takes the fracture of connecting rod in power generation diesel engine as an example. Through the analysis of the malfunction phenomenon, it finds out the main cause of the fracture of the connecting rod is overuse, and puts forward the prevention measures.

power generation diesel engine fracture of connecting rod analysis

A

1673-1816(2016)04-0085-03

2016-04-02

彭陈（1983-），男，工学硕士，讲师，研究方向轮机工程、船舶与海洋工程。

江苏省航海学会课题（2015C03）。