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柴油發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組件常見斷裂原因及預(yù)防措施

文檔作者：賀大元文檔來源：中鐵九局機(jī)械設(shè)備分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月06日
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柴油發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組件常見斷裂原因及預(yù) 措施
中鐵九局機(jī)械設(shè)備分公司 賀大元
工程機(jī)械廣泛使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，連
桿組件是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)氣壓能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的
重要構(gòu)件。經(jīng)過走訪、調(diào)查并參考有關(guān)資料，進(jìn)行了
分析研究發(fā)現(xiàn)，造成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組件斷裂的原
因除了司機(jī)使用維護(hù)不當(dāng)外，連桿組件自身也存在
一定制造、安裝質(zhì)量問題，且事故形成是一個(gè)漸進(jìn)
的、長(zhǎng)期積累的過程，諸多因素都起到了推波助瀾
的作用。
1 連桿組件斷裂的原因分析
(1)司機(jī)遇事緊急剎車，未踩離合器，制動(dòng)器不
靈敏，輪胎老舊，磨損嚴(yán)重，附著力低，車輪抱死使車
輛滑行，車輪和地面強(qiáng)烈摩擦，發(fā)動(dòng)機(jī)滅火；連桿組
件承受較嚴(yán)重的沖擊動(dòng)載荷，所受應(yīng)力超過極限強(qiáng)
度而折斷；車輛急轉(zhuǎn)彎，因速度過快而猛剎車，使連
桿組件過載。
(2)車輛裝載過多，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)荷高溫高
速運(yùn)行，長(zhǎng)期惡劣復(fù)雜的運(yùn)行工況使連桿組件負(fù)荷
過重，加快了連桿及連桿螺栓“初始裂紋”(如鍛造缺
陷、加工過程中的劃傷、切痕等)的擴(kuò)展速度，在較大
沖擊力作用下，“裂紋”發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。
(3)發(fā)動(dòng)機(jī)缺機(jī)油或潤(rùn)滑油路堵塞，連桿軸瓦
過熱抱死，連桿組件在高溫、高速下強(qiáng)制運(yùn)行，加上
沖擊載荷，造成連桿組件損壞。
(4)連桿及連桿螺栓在多次重復(fù)拆卸、安裝和
搬運(yùn)中碰傷、劃傷，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，降低了構(gòu)件
疲勞強(qiáng)度，以傷痕為裂紋源，在沖擊載荷作用下，發(fā)
生擴(kuò)展，最后失穩(wěn)斷裂。
(5)車輛維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，調(diào)整柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴
油時(shí)間過晚或過早，使連桿組件受力失常，磨損加
快，在運(yùn)行到某位置時(shí)產(chǎn)生較大彎矩和彎曲變形，超
過連桿組件所能承受的應(yīng)力極限。
(6)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)不好，失保失修，缸套嚴(yán)重磨
損，使氣缸壓縮力下降，造成下排氣，即廢氣向下竄
人曲軸箱，使連桿組件長(zhǎng)時(shí)間工作在惡劣環(huán)境中，廢
氣中的酸性物質(zhì)會(huì)使連桿組件發(fā)生腐蝕，若連桿組
件表面存在裂紋時(shí)更增加了腐蝕的敏感性，降低了
連桿組件的疲勞強(qiáng)度，增加了其斷裂的可能性。
(7)為了增強(qiáng)連桿螺栓聯(lián)接的可靠性和緊密
性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑
移，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中，連桿組件要受到預(yù)緊力
的作用。若預(yù)緊力過大，在沖擊、振動(dòng)及交變載荷作
用下，易使螺栓所受應(yīng)力超過強(qiáng)度極限而折斷；預(yù)緊
力過小，不能保證聯(lián)接的強(qiáng)度和可靠性，會(huì)發(fā)生松
動(dòng)，產(chǎn)生較大沖擊、振動(dòng)，同樣會(huì)發(fā)生連桿組件損毀
事故。
(8)零部件材料本身存在缺陷或因設(shè)計(jì)、制造
工藝不當(dāng)導(dǎo)致零部件產(chǎn)生應(yīng)力集中。
2 預(yù)防措施
2．1 規(guī)范使用與維修
(1)對(duì)司機(jī)進(jìn)行定期理論及實(shí)際操作培訓(xùn)教
育，使其牢固掌握內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造原理、設(shè)備使用方法、
日常維護(hù)注意事項(xiàng)和了解一般故障的處理技巧、排
除方法。不斷提高操作者的技術(shù)素質(zhì)，發(fā)揮其主觀能
動(dòng)性，以人為本，增強(qiáng)操作者的責(zé)任心、事業(yè)心，以經(jīng)
濟(jì)手段實(shí)行管理。
(2)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，規(guī)范操作，并定期
路及其應(yīng)用[J]，鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006(1)：39--42．
f2】Ding Jianning，Meng Yonggang，Wen Shizhu．Magnetcoil
Force Actuator for Mierotensile Test Device [J】，Chinese
Journal Of ScientifiC Instrument，2000(21)：441—445．
[3】崔亦飛，程強(qiáng)，張偉，等．光纖傳感器實(shí)驗(yàn)研究[J]，大學(xué)
物理實(shí)驗(yàn)，2003(1 6)：1 1-13．
[4]于建均，陳千平，孫亮，等．基于雙閉環(huán)的液壓伺服系統(tǒng)
控制[J]，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(33)：261-264．
[5】艾學(xué)忠，趙丁選，唐新星，等．基于片上系統(tǒng)的工程機(jī)器
人電液伺服閥控制器的設(shè)計(jì)[J]，液壓與氣動(dòng)，2007(1)：
56—59．
通信地址： 安徽省馬鞍山市安徽工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
[243002} (收稿日期：2007-12-03)
一59—
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考核。車輛運(yùn)行時(shí)，司機(jī)要密切注視機(jī)油壓力表指
示，保持油量充足，機(jī)油壓力在0．25～0．40 MPa之
間，若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即停車檢查，排除故障。車輛運(yùn)
行中，應(yīng)保持水溫在8O～9O clC之間，經(jīng)常查看并保
持水量充足，高溫高速行車時(shí)，嚴(yán)禁驟然加入大量冷
水，防止損壞機(jī)件，正確方法是停車降溫后，再緩慢
注入冷卻水。
(3)作好車輛13常維護(hù)及強(qiáng)制保養(yǎng)，按照間隔
時(shí)間及車輛狀態(tài)進(jìn)行預(yù)修、大修，并嚴(yán)格執(zhí)行大修工
藝。對(duì)連桿組件要進(jìn)行磁力探傷，校正其彎曲及扭曲
變形，保證連桿組件尺寸、形狀位置公差符合標(biāo)準(zhǔn)且
無傷痕，保證各部件間隙。安裝、拆卸中注意不要碰
傷連桿組件，堅(jiān)持執(zhí)行走合期規(guī)定，大修車在1萬
km內(nèi)降速、降載30％運(yùn)行，確保車輛良好磨合，延長(zhǎng)
使用壽命。按規(guī)定力矩?cái)Q緊連桿螺栓。
(4)嚴(yán)禁車輛超載運(yùn)行，正確調(diào)整噴油時(shí)間；正
確選擇潤(rùn)滑油，并采用油質(zhì)分析儀，(如AOL1一RZ
型)按質(zhì)換油。平時(shí)要經(jīng)常檢查機(jī)油狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)機(jī)油
變黑，手感粗糙，有鐵屑、砂粒等雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)經(jīng)檢測(cè)后
及時(shí)換油，或認(rèn)真、仔細(xì)過濾后，確認(rèn)機(jī)油已清潔方
可再使用，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑良好。
(5)冬季用車應(yīng)加溫，緩慢搖轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)使其轉(zhuǎn)
動(dòng)輕便且機(jī)油上來以后再啟動(dòng)，待發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)溫度
達(dá)45 clC以上時(shí)，方可掛擋起步，以防無油運(yùn)行，造成
機(jī)件嚴(yán)重磨損或損壞。
2．2 改善設(shè)計(jì)、制造工藝
(1)連桿大端為螺栓聯(lián)接，在設(shè)計(jì)、制造和裝配
過程中應(yīng)力求避免連桿螺紋聯(lián)接產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)
力，降低螺栓強(qiáng)度。為了減小附加彎曲應(yīng)力要從結(jié)
構(gòu)、制造和裝配等方面采取措施，如規(guī)定螺母、螺栓
頭部和連桿端蓋支承面加工要求、螺紋精度等級(jí)和
裝配精度等。
(2)盡可能降低零部件上應(yīng)力集中的影響是
提高零部件疲勞強(qiáng)度的首要措施。零部件結(jié)構(gòu)形狀
和尺寸突變是應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)根源，應(yīng)盡量減少零
部件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸突變，使其變化盡可能平滑和
均勻，增大過渡處圓角半徑，同一零件相鄰剖面處
剛性變化盡可能小。采用卸載結(jié)構(gòu)，如采用較大的
過渡圓角、螺紋收尾改為退刀槽等，以減少應(yīng)力集
中的程度。
(3)考慮選擇新材料，對(duì)于承受沖擊、振動(dòng)或交
變載荷的連桿螺紋聯(lián)接件，可采用高強(qiáng)度材料如
一60—
15Cr、40Cr、30CrMnSi或15MnVB等，并提高連桿組
件的表層強(qiáng)度。采用表面熱處理或化學(xué)處理(如高頻
淬火、氮化、滲碳和氰化等)，或?qū)Ρ砻鎸硬捎脻L壓、
噴彈(用高速小球擊打零件表面)等冷加工方法，可
以提高構(gòu)件疲勞極限，其共同特點(diǎn)是使構(gòu)件表層產(chǎn)
生殘余壓應(yīng)力，減少出現(xiàn)表面細(xì)微裂紋的機(jī)會(huì)，達(dá)到
提高疲勞極限的目的。
(4)使用可靠的防松裝置，連桿螺栓聯(lián)接防松
一般采用止動(dòng)墊圈，螺母擰緊后，將單耳或雙耳止
動(dòng)墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊，即
可將螺母鎖住。保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)按規(guī)定檢查防松裝置是
否可靠。
3 結(jié)束語
建立落實(shí)各項(xiàng)規(guī)章制度，與廠家、商家進(jìn)行協(xié)
商，完善進(jìn)件安裝前的檢測(cè)制度，規(guī)范維修工藝，可
有效預(yù)防柴油發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組件斷裂。
搞好工程機(jī)械設(shè)備的管、用、養(yǎng)、修工作，不斷地
發(fā)現(xiàn)問題，研究解決問題，總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不斷
提高設(shè)備的完好率和利用率，保證工程施工的質(zhì)量
和進(jìn)度，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力具有重
要意義。
通信地址：沈陽市大東區(qū)工農(nóng)路337號(hào)(1111044)
(收稿日期：2007—12—26)

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