柴油机重大机械故障原因分析

陈立艳

摘 要：对柴油机重大机械故障捣缸、飞车、曲轴折断的原因进行了分析，提醒广大使用者在使用中注意预防，避免故障发生，减少机械损失，延长柴油机使用寿命。

关键词：柴油机；重大机械故障；原因分析

中图分类号：S218.05 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.02.043

捣缸、飞车、曲轴折断等被称为柴油机重大机械故障，轻则造成基础件损伤，重则导致重大机械事故的发生，所造成的损失也是巨大的。我们要了解这些重大机械故障产生的原因，以便在使用中注意预防，避免事故发生，减少机械损失，延长柴油机使用寿命。

1 捣缸

在柴油机所有事故中，捣缸是很严重的。轻者使缸套损坏，连杆弯曲或折断；重者机体被打穿，油箱被打漏，曲轴、连杆、活塞、缸盖、平衡轴等都被损坏。捣缸发生前，在曲轴箱部位可听到如用小锤轻击耐火砖时的“嗒嗒”声，敲击声由小变大，然后连杆螺栓突然折断，捣缸事故产生。分析捣缸产生的原因有以下几点：

（1）活塞销折断引起捣缸。在压缩和作功行程中，活塞销承受的负荷较大，若其质量不好，强度不够，或热处理不当有微观裂纹，产生应力集中，并在交变载荷作用下，将活塞销折断，引起捣缸。

（2）连杆折断。造成连杆折断的原因有：①连杆制造有缺陷，内部有裂纹、孔穴，未经磁力探伤，未发现缺陷。②连杆弯曲、扭曲，校正后未经探伤，存有裂纹等隐患。③连杆热处理不当，硬度过高或过低。④飞车时未采取紧急措施。以上几点都能使连杆强度减弱或承受不了过大的载荷而折断，导致捣缸事故。

（3）连杆螺栓折断。连杆螺栓折断后，螺纹损坏刹那间能使曲柄连杆机构、缸套、平衡轴、机体及卧式柴油机油箱遭到破坏。折断原因有：①飞车时未采取紧急措施。②未做好连杆螺栓的磁力探伤。③连杆螺栓扭紧力矩过大，装配应力超限，发生屈服变形破坏。④连杆螺栓扭紧力矩过小，未达到规定的数据，工作中松动。⑤连杆螺栓使用时间较长，有了内伤而未觉察。因此，当发现有拔长的螺栓，以及发生过严重飞车的螺栓，都应更换。⑥两个连杆螺栓扭紧力矩不等，使其中一只受力过大。⑦连杆瓦盖支承面贴合不好。⑧使用不合格的螺栓，也会造成折断。连杆螺栓与螺母都是用40铬钢经热处理制成的，具有较高的强度，不能用其它螺栓代用。

（4）气门掉入汽缸。气门掉入汽缸的原因，是由于气门杆折断（折断部位通常在安装锁瓣和安装卡簧的部位，或气门大头根部）。此外，气门锁瓣在工作中脱落，安全卡簧失去作用，整个气门也会掉入汽缸中。

（5）缸套脱缸。缸套在上部台肩与缸体接触台肩处折断，会使活塞、连杆、曲轴及机体等零部件损坏。主要原因是缸套材质不好、处理不当或内部有砂眼、裂纹等。

2 飛车

飞车多发生在使用1000 h左右或经第一次检修后的柴油机，空载启动不久即发生飞车。个别也有在突卸负荷后发生飞车的情况。柴油机一旦飞车，转速急剧增加，超过正常转速（2000 r/min）的2～3倍，并发出尖厉的怪叫声，如不采取紧急停车措施，轻则曲轴、连杆拉断，重则机体、飞轮炸裂，甚至酿成人身事故。分析柴油机飞车产生的原因有以下几点：

（1）油泵故障。①拆修喷油泵后，未将油泵柱塞的装配记号对准调节齿轮记号而偏向于大油门处，致使供油时油量过大，小油门时又断油不灵。②往齿轮室盖上装高压油泵时，未把齿条凸柄球头插入调速拨叉槽中，造成油门失灵。③拆修高压油泵后，清洗不净，有杂物将油泵齿条卡死在大油门处，致使供油量大增，调速器失灵。

（2）调速器故障。①调速器飞块销轴磨损后脱落，使调速器失灵。②调速器上的小推杆尾部磨损，造成开口销断裂，调速失灵。

（3）吸入机油过多。①正时齿轮室内的呼吸器脱落，油气不能很快分离，致使大量机油通过气嘴螺栓通管进入气道，严重烧机油引起飞车。②缸盖气门导管孔磨损严重，致使缸盖罩内的机油被吸入汽缸，引起飞车。③柴油机正在运转时，突然发生前倾（超过30°）或向齿轮室盖侧翻倒。如手扶拖拉机翻入路旁沟内、带动水泵的柴油机座倾斜等，此时如来不及熄火，就会造成大量机油通过呼吸器塑料管吸入汽缸，引起飞车。

3 曲轴折断

曲轴折断一般都有一个从量变到质变的过程。当曲轴颈轴肩处有细小裂纹时，故障征兆尚不明显；随着裂纹的扩大加深，曲轴箱内会发出沉闷的敲击声，抖动油门时敲击声加大，柴油机冒黑烟；不久，敲击声增加，柴油机明显抖动，此时若不立即熄火，曲轴便会折断。分析柴油机曲轴折断的原因有以下几点：

（1）机体各道主轴承中心线不重合（不同心），导致高速运转时，曲轴受交变应力的作用，而发生折断事故，这主要是修理装配或刮瓦不当引起主轴承不同心。

（2）磨修曲轴时，曲轴主轴颈和连杆轴颈的圆角几何尺寸及粗糙度不符合技术要求，使曲轴圆角处产生较大的应力集中。尤其是经过多次磨修后，由于轴颈尺寸相应减小，更易折断。

（3）曲轴安装的平衡块不符合要求，或安装时错位，以及曲轴磨修时采用偏心法，使曲轴半径超差，破坏了原来的平衡，运转时产生较大的惯性力，使曲轴疲劳而折断。

（4）飞轮连接螺栓松动，运转时曲轴发生抖动而失去平衡，产生较大的惯性力，使曲轴疲劳，极易在其尾端折断。

（5）曲轴弯曲变形超差，使不平衡量大大超过允许值，在不平衡离心力的作用下，轴承超载，发动机产生强烈振动，使曲轴折断。endprint