彭陳

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院航海學(xué)院）

船舶柴油機(jī)連桿螺栓是連接桿體與連桿端蓋的一種特殊螺栓, 螺栓承受載荷大, 受力情況復(fù)雜, 連桿螺栓發(fā)生斷裂將會(huì)引起嚴(yán)重的事故, 輕則打壞缸蓋、缸套、連桿變形, 嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致曲軸斷裂, 機(jī)器損壞.據(jù)統(tǒng)計(jì)在柴油機(jī)機(jī)損事故中, 連桿螺栓斷裂引起的比例高達(dá)50%以上, 因此筆者結(jié)合工作實(shí)際分析桿螺栓斷裂的原因, 提出一些預(yù)防措施。

1　故障現(xiàn)象

韓國(guó)現(xiàn)代船廠2007年造18萬(wàn)t級(jí)散裝船, 主機(jī)型號(hào)為HYUNDAI-MAN B&W 6S70MC, 在任職期間內(nèi), 該輪發(fā)生螺栓斷裂事故, HYUNDAI-MAN B&W 6S70MC型柴油機(jī)的連桿大端結(jié)構(gòu)如圖1所示, 連桿大端為斜切口、齒形結(jié)合, 薄壁軸瓦。

2　故障原因分析

1) 連桿螺栓根部應(yīng)力集中以及尺側(cè)出現(xiàn)縫隙.從斷裂的螺栓分析, 斷裂處基本都是在螺紋的根部, 連桿螺栓、螺孔及其配合是發(fā)生斷裂的主要原因.船舶柴油機(jī)連桿螺栓是固定在連桿大端的螺紋上, 每次柴油機(jī)連桿螺栓更換, 但是螺孔的螺紋卻是不變的, 柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)之后, 連桿螺栓與螺紋之間會(huì)發(fā)生一定的磨損, 這樣就會(huì)造成連桿螺栓與螺孔的螺紋不是很匹配.船舶柴油機(jī)連桿螺栓的根部比較容易發(fā)生應(yīng)力集中, 而且螺紋的根部恰恰位于連桿大端軸承齒形接觸的分界面上, 所以連桿螺栓的根部比較容易發(fā)生斷裂.柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)之后, 連桿大端軸承上下齒形接觸面?zhèn)让婺p, 出現(xiàn)尺側(cè)間隙, 軸承從動(dòng), 連桿大端螺栓承受橫向彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力, 導(dǎo)致連桿螺栓松動(dòng), 螺栓在周期性沖擊力作用下產(chǎn)生疲勞破壞而斷裂。

2) 連桿螺栓預(yù)緊力不正確.在柴油機(jī)連桿螺栓裝配過(guò)程中, 連桿螺栓預(yù)緊力過(guò)大或者過(guò)小, 導(dǎo)致事故發(fā)生.如果預(yù)緊力過(guò)大, 會(huì)超過(guò)連桿螺栓的屈服極限, 造成連桿螺栓的變形, 柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之后, 產(chǎn)生很大的爆發(fā)力, 連桿螺栓處在應(yīng)力交變得環(huán)境下, 裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展, Z后會(huì)發(fā)生斷裂.如果預(yù)緊力過(guò)小, 柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之后, 在往復(fù)慣性力的作用下, 連桿接合面會(huì)長(zhǎng)生間隙, 螺栓會(huì)受到很大的慣性沖擊力, 導(dǎo)致連桿螺栓斷裂。

3) 連桿蓋安裝錯(cuò)誤.安裝時(shí)要將做過(guò)同一標(biāo)記的連桿大端與連桿螺栓緊固, 裝配錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致連桿大端接合面配合松動(dòng), 進(jìn)而柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中連桿蓋松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致連桿螺栓斷裂。

4) 飛車或活塞在氣缸內(nèi)燒死.柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中, 如果出現(xiàn)“飛車”故障或者活塞在氣缸內(nèi)發(fā)生拉缸故障, 會(huì)使連桿螺栓承受負(fù)荷過(guò)大而發(fā)生斷裂。

5) 連桿螺栓質(zhì)量不過(guò)關(guān).連桿螺栓在工藝和材質(zhì)上要求很高, 一般是合金鋼和優(yōu)質(zhì)低碳鋼, 不能用一般螺栓材料和劣質(zhì)材料.一般螺栓的材質(zhì)在加工工藝與熱處理等方面不能完全達(dá)到技術(shù)規(guī)范.有些螺栓質(zhì)量不過(guò)關(guān), 連桿螺栓還沒(méi)有達(dá)到承受載荷下就發(fā)生變形而斷裂。

6) 安裝時(shí)工作不細(xì)心.由于工作不細(xì)心, 連桿螺栓有劃傷、裂口, 螺栓與螺母配合松動(dòng), 就進(jìn)行裝配會(huì)造成連桿螺栓的斷裂。

3　連桿螺栓斷裂的預(yù)防措施

1) 裝配前仔細(xì)檢查.為防止連桿螺栓斷裂事故發(fā)生, 連桿螺栓安裝前必須認(rèn)真檢查, 不符合要求及時(shí)換新, 一般修復(fù)難度比較大、費(fèi)用高, 周期也較長(zhǎng).如果換新, 檢查零件有無(wú)缺陷, 用手錘敲打螺栓, 聽(tīng)聽(tīng)聲音, 查看有無(wú)疲勞強(qiáng)度與缺陷, 尤其是螺栓頭部、螺紋與螺紋根部。

螺帽裝復(fù)不能過(guò)松否則螺紋會(huì)發(fā)生磨損, 螺帽以及螺栓頭部與軸承的接觸面要完好;螺栓與螺栓孔的配合間隙要合適;上緊螺帽插入開(kāi)口時(shí), 應(yīng)檢查開(kāi)口銷是否與螺帽表面接觸。

檢查連桿螺栓的伸長(zhǎng)量, 參考技術(shù)要求, 如不符合要求, 要及時(shí)換新, 同時(shí)中型以下四沖程柴油機(jī)連桿螺栓的使用時(shí)間為15 000~20 000 h, 如果超過(guò)使用壽命, 即使表面無(wú)異狀也要換新。

2) 按照規(guī)定的預(yù)緊力和正確的方法裝配.如果柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生螺栓斷裂, 將發(fā)生機(jī)毀的重大事故, 因此必須按照說(shuō)明書的要求上緊, 如安裝預(yù)緊力的大小、預(yù)緊方法、預(yù)緊次序等.上緊連桿螺栓時(shí)要按照拆卸時(shí)的標(biāo)記裝復(fù), 不能裝錯(cuò);裝復(fù)時(shí)墊片與軸承表面要清潔, 接觸良好;螺栓上緊要用扭力扳手, 兩邊螺栓均勻交替上緊, 不能單邊緊固;預(yù)緊力不能過(guò)大, 否則會(huì)致使螺栓疲。.

3) 采取螺栓防松措施.正確的固緊與鎖緊是避免發(fā)生斷裂的有效措施.擰緊后的螺栓?有防松措施, 科學(xué)的防松措施是依賴螺紋的自鎖能力, 因此在高速柴油機(jī)上采用細(xì)牙螺紋, 減小導(dǎo)程角, 使導(dǎo)程角遠(yuǎn)小于摩擦角, 對(duì)螺紋部分鍍銅, 以增加螺紋間的貼合度及摩擦系數(shù), 提高防松效果.目前在一些新產(chǎn)品中不采取任何防松措施, 而是靠提高細(xì)牙螺紋的精度, 確保預(yù)緊力?達(dá)到防松目的。

4) 經(jīng)常檢查柴油機(jī)日常工作狀況.柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中, 如果發(fā)現(xiàn)異常情況, 及時(shí)停車檢查.當(dāng)螺桿出現(xiàn)松動(dòng)或者被拉長(zhǎng), 會(huì)出現(xiàn)較大的敲擊聲, 立即停車, 檢查軸瓦, 如果軸瓦間隙過(guò)大, 更換連桿軸承或者加大軸瓦.定期檢查連桿螺栓的緊固情況, 查明原因, 檢查螺栓損壞情況, 使用扭矩扳手按照規(guī)定上緊。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)HYUNDAI-MAN B&W 6S70MC型柴油機(jī)連桿螺栓斷裂事故分析, 筆者認(rèn)為造成連桿螺栓斷裂原因包括預(yù)緊力不均、螺紋表面不清潔、螺紋配合過(guò)松或過(guò)緊、柴油機(jī)發(fā)生拉缸或者咬缸事故等, 連桿斷裂極易引起搗缸和燒瓦, 為防止此類事故發(fā)生, 在操作以及裝配過(guò)程中必須嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范, 確保柴油機(jī)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭陳.船舶柴油機(jī)連桿螺栓斷裂故障分析及預(yù)防措施[J].廣州航海學(xué)院學(xué)報(bào),2016,24(04):14-15.

（來(lái)源：廣州航海學(xué)院學(xué)報(bào)）