第39卷(2017)第1期
使用维修
柴油机 Diesel Engine
水冷柴油机曲轴断裂原因分析
Vol. 39(2017) No. 1
李建惠，刘英华，王学兵"，刘文义，李萍"，王连群"，刘辉”，樊丰”，陈振虎
（1.河北华北柴油机有限责任公司，河北石家庄050081；2.中国人民解放军驻5413厂军事代表室，
河北石家庄050000；3.中国人民解放军驻5460厂军事代表室，河北石家庄050081）
摘要：某柴油机台架试验中曲轴主轴颈发生断裂，对故障曲轴做化学成分、机械性能、金相组织、萍火硬度、断口形等进行检测和分析。结果表明：主轴颈油孔内较深的加工刀痕恰巧位于表面热处理后基体硬度降低区，由此形成较大的应力集中，在使用中出现裂纹并逐渐扩展，最终导致曲轴断裂。
关键词：柴油机；曲轴；断裂；加工
中图分类号：TK423.3；TK428 0引言
文献标识码：B
某水冷柴油机台架试验时出现异响，停机后，检查机油，未发现异常；再次起动，仍然有异响。为了查找异响的具体原因，整机下台架拆检。拆检后发现：曲轴从止推轴颈润滑油孔处断裂。本文对该故障的原因进行综合分析。
拆检情况 1
拆检情况如下：
（1）曲轴在第3主轴颈处沿主轴承油道孔断裂，见图1；
(2）第3主轴瓦损伤严重并旋转，曲轴箱第3 主轴承孔摩擦受损；
（3）第3、6缸连杆轴瓦有划痕；
（4）止推片严重磨损、飞轮端摩擦片损坏，减振器连接法兰与曲轴端面有摩擦痕迹；
（5）第3主轴承右侧垂直螺栓力矩变小；（6）油底壳有大量金属末。
图1曲轴断裂情况
曲轴第三主轴颈通过两个斜油道孔分别向第
3、6缸连杆提供润滑，由于曲轴断裂造成第3道主轴瓦磨损旋转，其脱落的金属层又造成第3、6 缸连杆轴瓦异常磨损。
文章编号：10014357(2017)01-0057-03
2综合分析 2.11
设计原因
如果曲轴设计强度不足，有可能导致曲轴断裂。因此对曲轴的结构强度进行校核分析，结果如下：
（1）按42CrMoH材料的抗拉强度≥850MPa，对曲轴的拉压疲劳强度进行分析计算。曲轴工作时最大应力出现在第一主轴颈与曲柄臂的圆角处，最大等效应力为338.35MPa，安全系数为1.37，满足疲劳强度要求。
部位
当量应力幅a/MPa当量平均应力a/MPa
主轴颈过渡圆角处连杆颈过渡医角处
153.35 96.46
338.35 230.06
（2）对曲轴的扭转振动及扭转应力进行分析，轴系简化计算模型及扭振振型如图2所示。振型结点在第一曲拐上，第三主轴颈不是扭振最薄弱的部位，即使扭振减振器失效，扭振形态也不会发生明显改变。
从强度计算分析的结果看，曲轴整体设计具有足够裕度。且最大主应力出现在第二主轴颈与第一曲柄臂交接的圆角处，因此设计原因不会导致第三主轴颈处的断裂。
结合其它几个500h的台架考核，均未发生曲轴任何形式的损坏的实际情况，可以排除设计原因
导致曲轴断裂。 2.2使用原因
如果考核过程中发动机出现过载或减振器损坏等现象，有可能导致曲轴承载过大，进而损坏。