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柴油發動機曲軸斷裂故障簡析
2025-09-04
1.不平衡載荷的影響
1.1.不平衡重量。在磨曲軸時，連桿軸頸尺寸變小后，與原始出廠相比，重量會減小。
1.2.不平衡力臂。曲軸彎曲所采用的磨主軸頸的方法來保證各個主軸頸的同心度工藝，會導致主軸重量減小，主軸軸線向曲柄方向平移，產生不平衡力臂。
1.3.不平衡轉矩。不平衡重量和不平衡力臂導致不平衡轉矩產生。曲軸旋轉運動時，不平衡轉矩加劇了曲軸的扭振作用。 在柴油機曲軸的修理過程中，不平衡離心力對曲軸的工作影響不可忽視，應想辦法消除不平衡離心力對曲軸壽命的影響。
2.扭振臨界轉速的影響
柴油機運轉時，曲軸系統受到大小和方向周期性變化著的氣體壓力和運動零件慣性力的作用，這些力會使曲軸相對于飛輪發生扭轉變形而引起扭振，即強制振動。柴油機運轉時，易在工作轉速范圍內發生強烈共振，發生共振時的曲軸轉速即臨界轉速，輕則引發較大的噪聲，加劇與曲軸相連齒輪系的磨損，重則使曲軸扭斷。柴油機曲軸的自振頻率是8000次/min左右，當柴油機的轉速為臨界轉速的某一分數時，曲軸的扭振振幅也可以超出允許限度。如果柴油機工作過程中，把其轉速設置在主臨界轉速次臨界轉速這兩個轉速附近，對曲軸來說都是比較危險的。
3.修理方法不當的影響
3.1.滲氮層厚度的減少。原廠的柴油機曲軸頸表面經氮化處理，具有較高的耐磨性。經過磨修后，軸頸表面滲氮層的厚度減少，降低了曲軸的抗疲勞性和耐磨性。
3.2.未進行動平衡調試。曲軸經過磨修或矯直后，若不進行動平衡調試，未使不平衡載荷得到有效控制，曲軸的疲勞強度會大大降低。
3.3.過渡圓角變小。經過磨修后的曲軸，各個過渡圓角半徑R比設計圖紙上標注的小，致使曲軸過渡圓角處應力集中加大，易促成曲軸在此產生初始微觀裂紋。
4.局部結構不合理的影響
主要原因是連桿軸頸表面油道口的位置及油道方向不當，致使在局部形成的油膜質量變差，導致曲軸的連桿軸頸內側磨損大，軸頸橢圓度超差，從而磨修曲軸，進而導致不平衡載荷的產生。
尤其是當活塞處于膨脹做功下行過程中，連桿軸頸旋轉到某特定位置時，使其承載寬度變小，單位面積上承受的壓力相對較高，油膜易遭破壞。
其次，當連桿大頭中心旋轉至主軸軸線以下位置時，連桿軸瓦內表面相對連桿軸頸表面滑動速度較低，油膜厚度變薄，均使軸頸表面產生磨損。
油道方向不當也降低了潤滑油的相對流動速度，致使所形成的油膜質量變差。除此之外，曲軸意外負荷突增、沖擊、使用維護不當，均可促成曲軸斷裂。
（來源：天涯農機）