一台6130柴油机在更换气缸体、曲轴和连杆后,行驶到5000km时发生了因连杆螺栓断裂而导致第二缸捣缸(打坏机体)事故。
故障诊断:该柴油机连杆为模锻件,杆身具有工字形断面。在捣缸事故发生后,第二缸的连杆呈如下状态。
(1)连杆已断裂成两部分。
(2)连杆断口(A)基本平滑,有明显的规则条纹,其外边缘(①)处光亮平滑,且刚好在连杆大头螺栓孔的尖角形根部截面上(其内侧有一个尖的拐角)。
(3)在连杆盖与连杆的接合面(B)处,右连杆螺栓折断成两段;其中
a段仍留在
连杆大头的螺栓孔内,b段可以从连杆盖的螺栓孔中取出。
(4)连杆螺栓的断口粗糙,a, b两段断口的形状完全对应;断口处的直径较细,b段
②处的拉伸变形远大于③处,见图所示,且b段向外侧(相对于a段)明显地弯曲。
驾驶人曾反映,在拆卸连杆螺栓时,发现连杆螺栓的拧紧力矩竟达300N·m,而其标准值为250-280N·m。由此他认定:由于修理工把连杆螺栓拧得过紧,致使连杆螺栓被拉长、变细而折断,最终发生连杆脱落、捣缸事故,所以捣缸事故是修理质量问题引起的。
故障分析:根据连杆断裂后的状态,分析认为
(1)连杆断口外边缘处于螺栓孔的尖角形根部截面上,此处有较大的应力集中,容易产生裂纹;该断口平滑,且有明显的规则条纹,具有疲劳破坏的特征。因此,连杆断裂的过程是:首先在受力较大且有较大应力集中的①处产生裂纹,然后裂纹逐渐扩展,使在该处截面上承受负载的面积逐渐减小,最后连杆因不能承受负载而断裂。这说明连在使最杆的断裂属于疲劳断裂,是由于连杆有质量问题而引起的。
(2)在连杆断裂后,连杆盖与连杆只靠1只连杆螺栓(右连杆螺栓)连接。这时,曲轴力的作用下右连杆螺栓受到以连杆盖与连杆接合面外边缘为支点的力矩的作用右连杆螺栓所受的拉力远远超过其允许值,以至它被拉长而变细,并且b段向外弯曲终被拉断。右连杆螺栓的断口粗糙,说明该连杆螺栓的质量是好的。
(3)虽然在装配时连杆螺栓的拧紧力矩超过了标准值,但第二缸曲轴连杆轴颈和连杆轴瓦的工作表面均完好,这说明该拧紧力矩尚不至于使连杆折断。
综上所述,柴油机产生捣缸事故的原因是连杆有质量问题。首先连杆发生疲劳断裂,然后右连杆螺栓被拉断,使得连杆大头脱落而打坏气缸体。