船舶小型柴油机曲轴断裂主要原因及预防措施.docVIP

船舶小型柴油机曲轴断裂主要原因及预防措施简述船舶小型柴油机曲轴断裂发生时的故障现象与紧急处理，为轮机人员处理曲轴断裂事故提供参考；对曲轴断裂的部位和实例断面进行了简要阐述，着重分析曲轴断裂原因，对船舶小型柴油机曲轴断裂提出了较为详细的预防措施，以减少曲轴断裂在机务管理中的出现概率。 船舶小型柴油机曲轴多为钢模锻或球墨铸铁材料制成，曲轴断裂是指在柴油机运行过程中,发生曲轴突然折断为二节的现象，发生断裂的部位多为曲轴中间部位的曲臂上。曲轴断裂在船舶柴油机运行中出现的概率是很低的,一旦发生,很可能造成机毁人亡的重大事故,因此预防船舶柴油机曲轴断裂事故的发生,是备受机务管理人员的重视和关注的。 船舶小型柴油机曲轴断裂发生时的故障现象与紧急处理 当柴油机曲轴发生断裂后，柴油机转速陡然下降，发出十分少见的“咯隆、咯隆”沉闷声音，当班轮机人员应立即停止该柴油机的运转，如是船舶主机，须同时报告当班驾驶员，尽可能减少事故损坏范围的扩大。 曲轴断裂的部位和实例断面分析 从理论上分析，对整体曲轴来说，它在受到弯曲作用力时，应力最集中的区域，即强度最薄弱的部位是在曲柄销与曲柄臂以及主轴颈与曲柄臂相连接的过渡圆角部位，因此主轴颈或曲柄销与曲柄臂连接处均有足够大的圆弧过渡且光洁，以降低应力集中。由于曲轴最大附加弯曲交变应力多处于曲轴的中间部位，因此曲轴断裂的部位多发生在曲轴中间部位的曲柄臂上，具体断面的起点位于主轴颈与曲臂的过渡圆角处，末端位于曲柄销与曲臂的过渡圆角处，如六缸小型柴油机多发在三缸或四缸的曲臂上，见图1所示。 图2是6160柴油机曲轴断裂的实拍照片，断裂处位于第三缸曲柄销与第四道主轴颈间的曲臂上。图中断面下边缘就是主轴颈与曲臂的过渡圆角处，是曲轴断裂的起始处，金相组织比较光滑，是曲轴在旋转过程中裂纹不断张合摩擦所致；断面上部，特别是上边缘金相组织比较粗糙，是裂纹扩展到一定程度突然断裂的部分。通过对这个曲轴断裂实例研究分析，结论为曲轴中心线弯曲变形严重，产生过大的附加弯曲交变应力，曲轴在长期运转过程中，超过材料疲劳极限，而引起的曲轴断裂，从产生裂纹到疲劳脆性断裂，是在很短的时间内形成的。 曲轴断裂的原因 曲轴本身材料缺陷（如内部有气孔、夹有杂质等）引起的曲轴断裂，由于出厂前均要进行超声波严格检测，在小型柴油机中很少遇到。 由于船体变形而引起的机座变形，造成曲轴中心线误差超过标准，这是曲轴断裂的主要原因，在实际工作中遇到的曲轴断裂大多属这一原因。 船舶轴系中心线与曲轴中心线的连接误差曲折与偏移超标，这也是曲轴断裂的主要原因，在实际工作中遇到的曲轴断裂案例较多。 曲轴表面裂纹引起的曲轴断裂，这在小型柴油机中是很少见到的，这是因为疲劳裂纹从产生到疲劳脆性断裂的时间是很短的，很难也不大可能在预防检查中发现；同时小型柴油机曲轴由于材料缺陷引起的裂纹在实际工作中也极少见到。 主轴承不均匀过度磨损引起的曲轴断裂，在小型柴油机中也极少见；因为小型柴油机主轴承价格低、更换方便，同时由于主轴承不均匀过度磨损引起的曲轴中心线误差并不大，产生的附加弯曲交变应力通常不足以造成曲轴断裂。 临界转速下运转引起的曲轴断裂，实际工作中是能够避免柴油机在临界转速下运转的。 由于缺断润滑油而引起的烧瓦抱轴事故，这在实际工作中虽有发生，但瓦抱轴会对曲轴有一定的损伤，通常不会引起曲轴断裂。 曲轴断裂的预防措施 1、船体变形引起的小型柴油机曲轴断裂事故 因为缸径小于200mm的柴油机是不需要测量曲轴臂距差同时也没有测量曲轴臂距差的条件，曲轴中心线误差超标不易早发现；特别是在缸径大于150mm以上的小型柴油机，曲轴相对要长一些，由于没有手段测量曲轴臂距差，加之船体变形是渐进的，往往不能及时发现船体变形的情况，因此船体变形往往就容易造成小型柴油机的曲轴断裂事故。但通过对小型柴油机实例曲轴断裂事故分析研究后，发现船体变形是有先兆的，是可以被较早发现的。 缸套测量数据异常：新缸套内径数值应介于“标准缸径”数值与“标准缸径+0.04mm”数值之间；运行数百小时后，由于活塞存在横向侧推力的原故，缸套通常是在柴油机横向产生磨损，纵向基本没有磨损；船体未变形时，测量数据应是缸套横向尺寸因磨损而变大，纵向尺寸因磨损很小而基本不变。若船体变形（机座中心线呈上凸时）较大时，则测量数据成为缸套横向尺寸变化不大甚至还减小（缸套磨损较少时），而纵向尺寸却异常变大。若船体变形（机座中心线呈下凹）较大时，则测量数据成为缸套横向尺寸大得异常（磨损+变形量），而纵向尺寸却异常变小。轮机人员通过分析缸套纵向尺寸变化情况，就可判断船体是否有变形。 吊缸套很难：缸套未变形时，缸套内径磨损成椭圆形而缸套外径仍是圆