徐魯杰，王江偉，韓 莉，張青鋒

（1.海裝駐某地區(qū)軍代室，河南 洛陽 471039；2.河南柴油機(jī)重工有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471039）

1 故障現(xiàn)象

某高速柴油機(jī)1 000 h 摸底試驗(yàn)順利完成后對柴油機(jī)進(jìn)行拆檢。拆檢過程發(fā)現(xiàn)如下問題[1-2]。

1）連桿瓦拆檢情況。A8 檔上下瓦和B8 檔下瓦均有不同程度的圓周方向上貫穿性磨損，區(qū)域集中在連桿上下瓦的中間，寬度約8.5 mm；A8 檔連桿上瓦和B8檔連桿下瓦中間的主承載區(qū)域漏銅。連桿瓦磨損漏銅位置示意圖見圖1，其余瓦未見異常。同時曲軸的A8 檔、B8 檔連桿軸頸上包裹油孔的徑向區(qū)域有可見的劃痕[3-6]。

圖1 連桿瓦磨損漏銅位置示意圖

2）主軸瓦拆檢情況。主軸瓦第7 檔、8 檔、9檔均存在不同程度穴蝕，主要為柳葉狀穴蝕，其余主軸瓦未見異常。主軸瓦穴蝕位置示意圖見圖2。

圖2 主軸瓦穴蝕位置示意圖

2 故障原因分析

根據(jù)現(xiàn)場拆檢情況，結(jié)合可能造成軸瓦異常磨損原因，梳理形成故障樹。主軸瓦穴蝕及連桿瓦異常磨損故障樹如圖3 所示[7]。結(jié)合故障樹，對列舉的各項(xiàng)進(jìn)行逐一排查。

圖3 主軸瓦穴蝕及連桿瓦異常磨損故障樹

1）機(jī)體。復(fù)測機(jī)體主軸孔同軸度（機(jī)體所有主軸孔同軸度要求不大于0.08 mm、相鄰兩檔主軸孔的同軸度要求不大于0.02 mm），符合技術(shù)要求。

2）柴油機(jī)運(yùn)行情況。柴油機(jī)按照1 000 kW、1 800 r/min 工況運(yùn)行，無超負(fù)荷運(yùn)行情況。但柴油機(jī)在運(yùn)行時，進(jìn)氣壓力波動范圍為85～98 kPa，排氣壓力波動范圍為121～165 kPa，與正常試驗(yàn)工況差異較大，進(jìn)排氣壓力長期高頻率大幅波動；另一方面，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速波動變化較大，波動范圍最大可達(dá)40 r/min（工藝要求轉(zhuǎn)速波動15 r/min）。因此，柴油機(jī)運(yùn)行工況的因素不能排除。

3）機(jī)油質(zhì)量。試驗(yàn)過程中根據(jù)試驗(yàn)大綱要求，提取機(jī)油進(jìn)行理化分析，機(jī)油黏度、閃點(diǎn)、成分均無異常。

4）軸瓦質(zhì)量。試驗(yàn)后對軸瓦進(jìn)行復(fù)測，主軸瓦第7、8、9 檔存在穴蝕；連桿瓦A8 檔、B8 檔出現(xiàn)漏銅，其余軸瓦外觀檢查無異常、尺寸（開口尺寸、壁厚等）合格。

5）連桿加工及組裝質(zhì)量。連桿蓋和連桿體安裝時有標(biāo)記，復(fù)查連桿蓋無裝反問題。連桿加工完成后，在入庫前有檢驗(yàn)合格證，包含大頭孔圓柱度、連桿平行和扭曲檢測，均符合技術(shù)要求。連桿瓦壓裝后有尺寸測量記錄，包含壓裝后內(nèi)孔尺寸和橢圓度檢測，均符合技術(shù)要求。試驗(yàn)后復(fù)測，均未達(dá)到磨損極限。

6）曲軸。曲軸軸頸跳動和直線度復(fù)測結(jié)果均符合技術(shù)要求。但在涂色檢查時，發(fā)現(xiàn)A8 檔、B8檔連桿軸頸上，在覆蓋油孔的徑向區(qū)域存在不同程度的異常磨損帶，涂色檢查發(fā)現(xiàn)該區(qū)域貼合度較差，與A8檔和B8檔連桿瓦吻合的曲軸連桿軸頸區(qū)域出現(xiàn)較寬的接觸亮帶，局部漏銅。A8 檔、B8檔曲軸連桿軸頸見圖4。

圖4 A8檔、B8檔曲軸連桿軸頸

7）清潔度控制。柴油機(jī)裝配和試驗(yàn)中拆檢等操作過程中均嚴(yán)格控制清潔度。拆檢后的軸瓦工作表面無雜質(zhì)鑲嵌或異物劃傷等情況。

8）軸承間隙。試驗(yàn)后復(fù)測主軸承和連桿軸承間隙合格。

3 機(jī)理分析

結(jié)合故障樹的排查分析，A8 檔、B8 檔連桿瓦產(chǎn)生的異常磨損主要是因?yàn)榍SA8檔和B8檔連桿軸頸上覆蓋油孔的徑向區(qū)域存在局部高點(diǎn)，使A8檔和B8檔連桿瓦相應(yīng)區(qū)域接觸面較小、應(yīng)力較大，局部過載導(dǎo)致了該區(qū)域油膜較難建立，出現(xiàn)了異常磨損的故障。

穴蝕是一種純機(jī)械性質(zhì)的低周疲勞現(xiàn)象，柴油機(jī)工作時，由于曲軸軸頸在軸承間隙較大的位置變化，在重力及離心力的作用下，局部地區(qū)產(chǎn)生渦流，使某些部位的瞬時油壓降為負(fù)值，油膜中產(chǎn)生氣泡。隨后，曲軸軸頸急劇做向心運(yùn)動，使?jié)櫥蛪毫υ黾?，氣泡移動到壓力較高位置發(fā)生破裂，氣泡周圍的潤滑油迅速補(bǔ)充到原氣泡處，形成射流，并因此產(chǎn)生較高的壓力波，沖擊軸瓦局部表面，使其承受劇烈沖擊載荷。本次柴油機(jī)軸瓦處出現(xiàn)的穴蝕與運(yùn)行工況相關(guān)，柴油機(jī)在運(yùn)行時，進(jìn)氣壓力、排氣壓力波動范圍較正常工況值的波動范圍大，進(jìn)氣壓力、排氣壓力長期高頻率大幅波動，加劇軸瓦載荷的波動；另一方面，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速波動變化較大，造成油壓不穩(wěn)。載荷波動和油壓不穩(wěn)加劇了軸瓦的穴蝕。

4 采取的措施及驗(yàn)證

1）對曲軸進(jìn)行涂色及直線度檢測，著重對涂色質(zhì)量較差的A8 檔、B8 檔連桿軸頸部分區(qū)域進(jìn)行拋修。重新涂色滿足要求，后續(xù)復(fù)裝時，抽取B8檔連桿瓦進(jìn)行拆檢，進(jìn)一步檢驗(yàn)維修質(zhì)量。

2）通過復(fù)查調(diào)整氣閥間隙，清理清潔空濾、增壓器葉片，檢查清潔燃油系統(tǒng)等，降低進(jìn)氣壓力、排氣壓力波動率，觀察轉(zhuǎn)速波動情況，防止軸瓦穴蝕。

通過以上操作，對柴油機(jī)再次進(jìn)行100 h 的試驗(yàn)，拆檢柴油機(jī)相關(guān)零部件，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)軸瓦的異常磨損情況，說明以上措施可行有效，達(dá)到預(yù)期效果。