曲軸連桿機(jī)構(gòu)故障案例分析——康明斯NTA855—C400型柴油機(jī)曲軸斷裂
（1）故障現(xiàn)象 一臺(tái)礦用汽車采用康明斯NTA855—C400型柴油機(jī)，在大修一次后，該型柴油機(jī)一度連續(xù)出現(xiàn)曲軸斷裂事故，前兩次是經(jīng)磨削加工二級(jí)軸后（標(biāo)準(zhǔn)軸主軸頸為114.3mm，二級(jí)軸加大尺寸0.51mm），第二道主軸頸與曲柄相連處斷裂；后一次是在后端第六主軸頸與曲柄相連處斷裂。
（2）故障查找分析 進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)觀察分析，有兩個(gè)方面的原因?qū)噍S影響較大。
1）磨削加工方面的原因。折斷的3根曲軸全是柴油機(jī)大修現(xiàn)中經(jīng)過磨削加工后的二級(jí)曲軸，且在磨削加工時(shí)曲軸的過度圓角“R”都存在處理不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。
康明斯NTA855-C400柴油機(jī)是引進(jìn)美國(guó)強(qiáng)化系列直列六缸機(jī)型250~360馬力（1馬力=735.5W）的改進(jìn)型，是重慶康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)廠在原康明斯NT系列的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)組裝的，該型柴油機(jī)是在NT系列柴油機(jī)主要基礎(chǔ)部件不變的情況下，采用增壓、PT燃料系統(tǒng)、耐高溫性能更強(qiáng)的活塞等組裝而成，屬于超強(qiáng)化的柴油機(jī)。
其曲軸是由高錳合金鍛造而成，軸頸經(jīng)過高頻滲碳電感應(yīng)硬化處理（硬化層深1.00mm），然后又經(jīng)過表面滾壓以提高過度圓角處的抗疲勞強(qiáng)度。在大修時(shí)需要磨削加工二級(jí)軸，磨掉了軸頸上50%的硬化層，導(dǎo)致軸頸強(qiáng)度減弱，而此時(shí)曲軸過度圓角處理過小，增加了斷軸可能。
2）軸軸扭轉(zhuǎn)減振器失效。曲軸工作時(shí)，各軸段產(chǎn)生相互的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，由于曲軸支承多，跨度小，彎曲振動(dòng)的固有頻率高，而該礦用汽車柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速經(jīng)常為1450~1550r/min，產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率非常接近，易產(chǎn)生共振，造成曲軸扭斷。
為了減少曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，該柴油機(jī)專門設(shè)計(jì)了硅油扭轉(zhuǎn)減振器。在分析研究曲軸斷裂原因時(shí)，把和斷軸相配的硅油扭轉(zhuǎn)減振器進(jìn)行車削和鉆孔分解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)減振器已失效，里面硅油全無，只有磨損后的鐵粉。實(shí)踐證明，這是柴油機(jī)曲軸斷裂的主要原因之一。
由以上分析可知，檢修NTA855-C400柴油機(jī)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：①要確保過度圓角“R”的大小符合設(shè)計(jì)要求。②在每一次大修柴油機(jī)時(shí)都要認(rèn)真清洗硅油扭轉(zhuǎn)減振器，并放進(jìn)熱水中浸泡檢查有無漏油現(xiàn)象，如有問題要及時(shí)更換。③組裝柴油機(jī)時(shí)做好曲軸的靜平衡試驗(yàn)及磁力探傷。
實(shí)踐證明，采取以上措施后，可有效地預(yù)防和杜絕康明斯NTA855-C400柴油機(jī)的曲軸斷裂事故。
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