船用柴油机连杆大端变形的分析与修理意见

船用日产DAIHATSU 6PSHTC－26D柴油机，额定功率为650千瓦，日常使用的功率为350～400千瓦，额定转速为750转／分，随着这些柴油机投入使用以及船龄的老化，近年来该型号的柴油机在日常检修中，先后发现连杆大端变形的现象，具体表现为连杆大端螺栓按说明书的要求力矩700～750N.m上紧后，连杆的曲拐销上难以用螺丝刀拨动，也就是说连杆大端轴承与曲拐销的间隙已小于正常数值。如果继续使用会因轴承间隙过小，油膜难以形成，影响散热，轴承热摩擦加大，造成轴承发热，严重时将使轴承缺油，轴瓦和曲拐销烧毁，甚至有可能发生柴油机连杆大端固定螺栓损坏，连杆外伸的恶性机损事故。对此应引起我们的高度重视。目前所采用的措施是：加强机器的内部检查，尤其是连杆大端轴承和曲拐销的检查，对发现连杆大端在曲拐销上用螺丝刀拨动偏紧时，应及时拆检连杆，对大端轴承座进行测量以确定是否因连杆大端轴承座变形所引起，并考虑及时更换备用新连杆，避免机损事故的发生。对于DAIHATSU－26D柴油机连杆发生上述的故障，经分析我们的意见如下，供大家参考。

   一、连杆大端轴承座内径的磨损变形

船员在日常检修中发现该型号柴油机的连杆大端螺栓按力矩要求700～750N.m上紧后，连杆大端轴承在曲拐销上用螺丝刀拨不动或偏紧时，将连杆拆出机外，连杆大端上下轴瓦抽出后再将连杆大端螺栓按力矩要求700～750N.m上紧，测量连杆大端轴承壳内径会发现其上下方向（如图A所示的a－b方向）的尺寸小于正常值（该型号柴油机的连杆大端轴承壳内径的标准值应为∮205+ 0.029mm）。而（如图A所示的c－d方向尺寸尚在正常值范围内，连杆大端轴承座呈椭圆状变形。当其上下方向尺寸小于标准尺寸∮205+0.029且超过0.05mm，即a－b小于204.95mm时，若连杆大端轴承装在曲拐销上，将难以用螺丝刀拨动连杆大端轴承，在这种状态下运行的连杆大端轴承的油膜将被破坏，影响轴承的润滑、散热、增加热摩擦，拆下检查时会发现上下轴瓦在箭头所指的位置C（如图B所示）有局部脱铅的痕迹。

造成连杆大端轴承座变形的原因主要是：当连杆大端螺栓未能按说明书力矩要求上紧时，连杆大端轴承在运转中即受到活塞连杆往复惯性力和回转离心力的作用，同时又受到大端螺栓预紧力的约束，使连杆大端轴承在随曲拐销以曲轴轴线作圆周运动的同时，其连杆大端上下轴承座作微量的一张一合相对运动，正因为长年累月连杆大端上下轴承座的微量的一张一合相对运动，致使连杆大端上下轴承座的锯齿型接触面发生磨损，正常力矩上紧也会有磨损，但未达到正常力矩上紧时磨损尤为严重。在连杆大端轴承座的锯齿型接触面磨损达到一定值后，当大端螺栓按标准力矩上紧时，就会使连杆大端轴承座呈椭圆变形。这种起因所造成的大端轴承座变形，不应误认为是连杆结构疲劳所至。这完全是因锯齿型接触面磨损所造成的磨损变形，这样的连杆式可以通过机械加工的方法进行修理而恢复使用的。

二、大端轴承座齿形面的磨损和疲劳

由于连杆大端螺栓预紧力不足，运转中连杆大端的锯齿型接触面不断相互冲击，发生相对摩擦；又因为摩擦磨损所至连杆螺栓的上紧力变的更小，而且锯齿面的啮合变得越来越不均匀（如图B所示），啮合的齿数和接触面积减少，会引起接触面的负荷相对集中；恶性循环的结果，最终使连杆大端轴承座锯齿接触面的金属疲劳，在连杆大端轴承座锯齿根部产生裂纹。当裂纹发展到一定程度，就会使齿型接触面产生较严重的磨损或变形。此时，齿型结合不能完全承受工作冲程中所产生的巨大的冲击力作用而产生移位，以致在大端螺栓上产生异常的附加的剪切应力。如不及时发现继续使用就有可能使连杆螺栓产生疲劳折断，导致连杆外伸的事故发生。当检查中发现连杆大端轴承座锯齿结合面存在裂纹并达到一定程度时，该连杆就不能继续使用，而且失去了修复的价值，应作报废处理。

三、造成连杆大端螺栓上紧力不足的原因

从以上的分析，不难看出，引起PS-26D柴油机连杆大端轴承座内经变形，以至发展到连杆外伸恶性事故发生的直接原因，主要是连杆螺栓上紧力不足，造成连杆螺栓上紧力不足的因素，有主观人为造成的，也有客观方面的原因。

大量地现场调查得知：

其一，过去不少船舶在平时的吊缸保养中，未按说明书力矩要求上紧连杆螺栓，说明书要求连杆螺栓上紧力矩是700—750N.m，并规定要用专用的力矩扳手上紧连杆螺栓。但一些船员往往并不注重使用力矩扳手，而是以拆前的原始记号为准的所谓“原拆原装”。实际上，连杆螺栓经过上时间的使用和多次的拆装后，连杆螺栓由于屈服变形而永久伸长、连杆螺纹的磨损、连杆螺栓座处平面的磨损以及连杆上、下轴承座接触面之间的磨损的等诸多因素都会使螺栓长度发生变化。因此，不用力矩扳手严格按要求力矩值上紧连杆螺栓，而采用以记号为准的“原拆原装”必将造成连杆螺栓上紧力度不足。

其二，船员上紧连杆螺栓方法不正确，说明书要求两根连杆螺栓需使用力矩扳手分两步，均匀上紧至额定值；而在实际工作中有得船员却忽略了这一点，错误地用力矩扳手一步上到位，使先上紧螺栓的预紧力实际上大于后上紧的螺栓预紧力，造成了两根螺栓的实际受力不等。

其三，船员在检修柴油机上紧连杆螺栓时，虽然使用了力矩扳手，也遵循了两步上紧的步骤进行操作，但是，由于柴油机的长期使用，连杆螺栓经过多次的吊缸和拆检，既会使连杆螺栓底部与连杆螺栓大端下盖的接触平面产生表面粗糙，由于这部分额外增加的摩擦力的影响，用力矩扳手上紧连杆螺栓时，表面看来上紧力矩已达到要求，而实际上紧力矩不足。另一方面，船上长期使用的力矩扳手本身没有进行定期的效验，其精度下降甚至超过10-20%，从而使连杆螺栓上紧力不足。

其四，连杆螺栓长期使用并没切实记录螺栓的连续使用时间，未按说明书要求的时间间隔进行更换，致使螺栓产生拉伸疲劳或上紧其伸长量不符合要求，同时又未引起足够重视。

四、安装上紧连杆大端螺栓的注意事项

综上所述，连杆螺栓安装的正确与否将直接影响到螺栓的上紧力矩是否足够和预紧力是否均匀，因此在安装柴油机连杆大端螺栓时应注意以下几点：

1）连杆在安装前应将螺栓的螺纹及连杆本体上的螺孔清洁干净，尤其注意检查螺栓上螺纹、连杆本体螺孔、螺栓与大端下轴承座的接触面上有无毛刺，如有发现应用油石或砂纸将其毛刺和表面粗糙的部位消除。

2）在连杆螺栓的螺纹部分及螺栓底面涂抹适量的润滑剂。

3）拆卸螺栓前要做好对应的螺栓、螺孔标志，以便装复时，一一对应地装入原螺孔内。

4）尽可能用手将螺栓拧入连杆大端螺孔内，以确认螺栓、螺孔螺纹的啮合是否正常。

5）采用分两步上紧螺栓的操作，用手拧入螺孔使轴承下座贴紧上轴承座，将力矩扳手调至350N.m分别将左右两根连杆大端螺栓均匀地拧紧后，将力矩扳手调至750N.m后再继续将连杆螺栓均匀地拧到位。

6）绝对不允许采用对记号的错误方法来上紧连杆大端螺栓。

五、柴油机使用中的定期检查

柴油机在使用中应定期对连杆大端螺栓轴承进行必要的检查，以确保柴油机的安全运行。为此建议定期作如下的检查：

1每次船舶厂修时，安排将连杆大端螺栓的专用力矩扳手进行力矩效验，建立力矩扳手效验记录卡，将每次效验情况记录在案。

2柴油机每运转1000小时按说明书的要求使用连杆大端螺栓专用的力矩扳手对连杆大端螺栓进行力矩效验，并做好检查记录。

3我们知道连杆大端轴承的变形不是突变的，而是逐渐变化的，因此，在每次吊缸检修中要求主管轮机员要特别注意，务必认真测量连杆大端轴承座的内径，（按图A.所示a–b及c–d两个位置进行测量），并在柴油机检修记录本上作好记录，将每次的测量记录加以对照，就不难做到及时发现连杆大端轴承座内径的变形。当测量发现连杆大端轴承座内径小于∮204.95mm时，连杆就不宜装机了。应更换备件将超极限的连杆送厂修理。

六、连杆大端轴承内径变形后的修理意见

当例行检查发现连杆大端轴承内径变形时，应及时更换备用连杆，将轴承内径已发生变形的连杆送到修理厂进行检验和修理，对送厂进行修理的连杆，建议提出如下的处理要求：

1修理前的检验

连杆进行修理前应安排对连杆进行必要的检验，测量连杆本体的重量，用以校核修理后连杆重量减少的量，对连杆大端上下轴承盖锯齿进行着色探伤及表面蓝油检查，通过锯齿接触面的蓝油检查，来判定锯齿面的接触面积大于总面积的70%，通过锯齿面的着色探伤检查来确认锯齿面是否存在裂纹，如果发现裂纹，一般经验认为：对于单位个齿面的裂纹的长度不超过10mm其裂纹的深度不超过2mm，所有齿面裂纹的总长度不超过30mm，可以用研磨机消除裂纹的方法进行修理。

2修理要求

修复连杆大端轴承内径前，应先对磨损的大端轴承座锯齿面进行修复，将锯齿面上的因磨损已出现的台阶消除，使连杆大端上下轴承座锯齿面的接触面积大于锯齿面总面积的85%以上，按说明书力矩要求（750N.m）将连杆大端螺栓上紧，以连杆小端轴承中心线及连杆大端平面作为机械加工的基准，连杆大端轴承座经机械加工后的尺寸，要求保证连杆大端轴承中心线与连杆小端轴承中心线的距离为距离为610mm，连杆大端轴承座内径的标准值应为∮205+ 0.05mm，不允许出现负公差，椭圆度小于0.03mm，大端轴承壳内径的标准值为∮205+0.029mm.