曲轴主轴承及轴承盖断裂故障原因及预防

2014-10-29

杜子文 四川
  曲轴、轴瓦、轴承座等是柴油机中相当重要的部件,如果出现故障,轻者导致发动机能工作,重者会导致发动机曲轴及气缸体报废。
  我们先来看一个实例。有一台正在工作的柴油发动机,突然出现一种不正常的响声,有点类似曲轴断裂的声音,低速时响声明显、清脆,逐渐提高转速,响声随之消失。
  停车检查,没有找到故障部位。拆开发动机,检查曲轴、轴瓦、轴承座、主轴承盖等处,也没有发现问题。对发动机活塞、连杆小头衬套以及发动机配气机构等部位进行细致的检查,同时对可能出现响声的部位都检查了一遍,均未发现问题,但装车后重新起动,同样的问题又出现了。
  对喷油嘴进行“断缸”试验,响声有明显变化;再对配气机构作“断缸”试验,响声没有明显变化,但故障现象仍然存在。于是,修理人员认为可能只是配气机构出现一点小问题,汽车应该可以继续运行。
  随后,汽车运行不到一小时,发动机发生严重的损坏事故。拆下发动机检查,发现曲轴从第4道主轴颈处断裂,同时气缸体上的3、4、5道主轴承盖折断,轴瓦断裂,整个发动机报废。
  导致上述故障的原因有以下几方面:
  ①气缸体铸造有问题:如果气缸体的铸造质量太差,气缸体的强度和刚度均不符合设计要求,当发动机长时间工作时,一级建造师报名,就会由于其强度和刚度的不足而发生疲劳破坏,导致主轴承座破损及主轴瓦断裂,并连带引起曲轴折断。
  ②装配质量有问题:一是发动机出厂前,没有按照规定的扭矩拧紧曲轴主轴承盖螺栓,或者是没有按照规定的拧紧顺序进行拧紧;二是在发动机的日常保养中,没有仔细检查主轴承盖螺栓的紧固情况,给曲轴留下了事故隐患,Z终导致曲轴断裂。
  ③发动机在使用过程中超载:由于汽车严重超载,作用在曲轴上的力及扭矩超过了曲轴的承载能力,导致曲轴发生弯扭变形。当曲轴工作时,首先出现动不平衡,从而引起曲轴主轴承座及主轴瓦振动过大,Z终导致曲轴断裂,并进一步导致曲轴主轴承座及主轴瓦的损坏。
  ④使用及维修方面的问题:在对发动机进行就车检查维修时,在调整曲轴主轴瓦及连杆轴瓦时,可能没有装复到原位,或者是没有按照规定的扭矩拧紧。如果拧紧力矩过小,发动机在工作时则会出现振动过大的情况,从而导致曲轴断裂;如果拧紧力矩过大,则有可能在拧紧过程当中,发动机曲轴的主轴承座或主轴承盖上就已经出现了小裂纹,而当时又不可能发现。
  当发动机工作时,曲轴承受着从连杆传来的不断变化的气体压力,自身作往复运动时的惯性力、离心力,以及由于气体压力、往复运动的惯性力引起的扭矩和弯矩的共同作用,其工作负荷相当复杂。在如此复杂的受力环境条件下,本来已有小裂纹的主轴承座或主轴承盖,其裂纹不断扩大,进而引起曲轴主轴承盖螺栓慢慢松动。在曲轴自身作往复运动时的惯性力、离心力的作用下,其主轴承座或主轴承盖便相继出现断裂,使曲轴轴瓦的同心度受到破坏,曲轴的动力得不到平衡,Z终导致曲轴、主轴瓦、主轴承座、主轴承盖等部件在交变载荷的作用下发生疲劳断裂及破坏。
  要想避免曲轴主轴承座或主轴承盖发生断裂事故,可以采取以下预防措施:
  ①在气缸体铸造过程中严格把好质量关,保证气缸体有足够的强度和刚度。同时,应保证出厂的气缸体没有变形及裂纹等缺陷。
  ②确保发动机的装配质量,在发动机出厂前,曲轴主轴承盖螺栓应按规定的扭矩及拧紧顺序进行紧固;在发动机的日常保养中,要仔细检查曲轴主轴承座及主轴承盖螺栓的紧固情况,发现问题及时处理,避免酿成严重事故。
  ③汽车在使用中应避免超载,使作用在曲轴上的力及扭矩不超过曲轴的承载能力;应保证曲轴的动、静平衡,使之不至于在使用中出现较大的振动。
  ④维修人员在进行维修时,应当将曲轴主轴瓦及连杆轴瓦装复到原位,并严格按照规定的扭矩及拧紧顺序对主轴承盖螺栓进行紧固。
来源:《汽车维修》2008年第12期