大型中速柴油机连杆轴抱瓦咬合事故原因分析

一、连杆轴抱瓦咬合现象及理论原因
1、连杆轴抱瓦咬合事故现象
①第二道曲柄销A、B两侧的连杆大端轴瓦均出现咬合，轴瓦与轴接触表面出现大面积的粘连拉痕，轴瓦油槽及两侧合金熔化、脱落。

②第二道曲柄销A、B侧部分下支点均有抱瓦灼烧的现象,A侧下支点较严重,高硬度带达到380x60m m,局部硬度最高值达到640H B。

2、轴瓦咬合理论原因
（1）装配尺寸
①轴瓦与轴颈的配合间隙过大,不能形成可靠的润滑油膜;间隙过小,不能形成良好的油膜导致干摩擦,轴瓦的耐磨合金层剥落或熔化。

②连杆大端老化变形，轴承座孔失圆,润滑油泄漏。

③曲轴主轴颈变形，主轴瓦有严重磨损,进入曲柄销的润滑油减少而引起轴承润滑不良。

（2）润滑油
①润滑油品质劣化。

主要表现在粘度异常升高造成机油在油道中流速过慢，含水量增加造成机油乳化、变质,碱值变低机油的清净性与中和能力下降等。

②供油压力低,机油难以供应到指定润滑位置,形成轴瓦干摩擦。

③油道堵塞，通往曲轴的机油油道受到杂质阻隔。

（3）轴瓦质量
连杆轴承在工作时受到气体压力和活塞连杆组往复惯性力的冲击作用,轴承很容易发热和磨损,这就要求减磨合金的机械强度高,耐腐蚀、耐热性和减磨性要好,否则会导致轴瓦变形、过热甚至直接烧坏，引发抱瓦烧轴事故。

（4）其它
①连杆大端螺栓松动，轴瓦加速磨损。

②由于附加作用力引起连杆大端轴瓦过载。

③柴油机低负荷运行。

④试机流程不规范，柴油机磨合不充分。

二、连杆轴抱瓦咬合实际原因分析
1、可排除的因素
（1）曲柄销形状误差
曲柄销颈的磨损极限椭圆度规定为0.08m m。

对曲柄销的直径进行测量,椭圆度误差均小于规定值0.08m m,未超差。

（2）连杆大端长螺栓拉伸
曲柄销轴承上下部分长螺栓的紧固程度规定为：标准拉伸尺寸0.8±0.05m m。

测量结果表明，所有轴承拉伸尺寸在0.75-0.84m m之间，均符合标准。

（3）曲轴开档差的检查
曲轴检查开档差规定：
投入使用的柴油机第1道拐(输出端）的开档差限定值：
+0.05~-0.30m m，2~8道拐的开档差限定值:-0.12~+0.12m m。

根据测量数据，大修前后各道曲轴开档差均在限定范围内，说明曲轴轴线状况良好，轴承产生过大附加载荷的可能性排除。

（4）润滑油
①润滑油的理化指标。

使用中的润滑油需要满足以下几项指标变化要求:
粘度变化值不得低于新油的20%、不高于新油的30%;闪点约190C;含水量最大为0.2%;总不溶解物低于25%;碱值应不低于新油原碱值的60%。

从润滑油化验报告查到，事故机组润滑油粘度值(40℃)由新油的125.9Cs t升高至149.3C s t,升高18.59%;碱值由新油的
52.9m g K O H/g m降低至46.0m g K OH/gm，为原碱值的86.96%;含水量0.07%,闪点229℃,总不溶解物0.59%。

②润滑油供油压力及油道。

润滑油运行压力为 5.6B a r,符合要求;串油时润滑油可以从缸套、活塞、曲轴、主轴承油道油孔正常流出,流量稳定;管道没有发现泄漏点，油罐液位标尺刻度没有异常。

（5）其它
①打开机组防爆门检查内部状况，没有发现拉缸现象,排除轴瓦过载可能性。

②该机运行负荷一般在 6.5~8.0M W(额定容量10M W),大修时对全部轴颈进行修磨去除轴面台阶,排除长时间低负荷运行造成抱瓦的可能性。

2、可能引起事故的因素
（1）连杆大端轴承座
按照《维修手册》规定，连杆大端轴承座在带瓦与不带瓦时椭圆度不能超过0.08m m，直径不能小于364.92m m，垂直间隙应在0.22-0.35m m范围。

发生抱瓦咬合的第二道曲柄销A侧即咬合更严重的一侧连杆大端椭圆度不带瓦时为-8/-3/-10/-6 (单位:1/100m m)，带瓦时为-10/-8/-11/-8(单位:1/100m m )，略有超标；而B侧椭圆度不
带瓦时-19/-18/-21/-17(单位:1/100m m),带瓦时-18/-23/-18/-22(单位:1/100m m)，超标较多。

测量带瓦的连杆大端垂直间隙数据，A 侧为+24/+23(单位:1/100m m ); B侧为+20/+20(单位: 1/100m m) 小于允许范围，存在一定风险。

测量数据超差B侧更严重，但轴烧损情况却轻于A侧。

再根据轴面拉痕和灼烧严重情况分析事故更有可能是由 A 侧先出问题然后引到B侧，也就是说事故实际现象和测量数据结果略显矛盾。

总之，事故曲轴连杆大端椭圆度和垂直间隙毕竟都有一定超标，由此引起抱瓦的可能性存在但并无法断定为确定原因。

（2）轴瓦质量
事故轴装复时更换了新瓦，测量两套新轴瓦的中心厚度和边缘厚度，并计算厚度差均符合要求；轴瓦与轴径接触面光洁度正常，无明显划痕、裂纹或合金剥落现象。

虽然从轴瓦尺寸和外观上没有发现质量问题，但回顾同类事故发现即使是正规厂家的轴瓦仍有一定数量的次品，装配时无法通过肉眼鉴别，使用时却极可能发生内表面合金脱落现象。

所以认为轴瓦自身质量有缺陷导致曲轴抱瓦的可能性不能排除。

（3）曲轴主轴颈与主轴瓦
①对第二道曲轴主轴颈进行跳动量检测，结果表明，该主轴颈跳动量为0.03m m，低于限定值0.05m m。

②当主轴承与主轴颈之间的间隙值超过0.21~0.37m m时，同样会造成润滑油泄漏量增加，使进入连杆大端的润滑油减少，导致润滑状况恶化，甚至发生咬合。

由于缺少间隙值的测量数值，因而该原因尚无法排除。

③根据测量数据，第1~3道主轴瓦没有产生异常磨损情况，磨损量均不高于0.03m m，低于允许的最大磨损量(0.07m m)范围。

（4）试机流程
试机期间机组需多次起动至怠速运行（350转/分钟）进行相关安全试验和怠速升正常转速（500转/分钟）试验。

机组每次起动时轴瓦需要克服静摩擦力，受力会大于怠速和正常转速运行时的受力，而怠速升正常转速时抱瓦事故最容易发生。

机组每次起动后到试验停机前应使转速稳定后尽可能多运行一段时间以保证运行部件的充分磨合与润滑，一般应不低于5-10分钟。

根据本次试机时间表，事故机组在起动试验以及怠速升正常转速前，机组多次频繁起动，起动后机组运行时间只有2-4分钟。

因此，试机时机组起动后至各项试验间隔时间太短，导致轴瓦磨合和润滑不良并最终造成抱瓦的可能性是存在的。

三、分析结果及预防措施
1、分析结果
柴油机抱瓦向来都难以确定单一原因。

根据本次事故各类资料、数据，分析认为柴油机连杆轴抱瓦咬合事故是由连杆大端轴承座超标、轴瓦质量问题、主轴承间隙过大以及试机流程不规范等因素综合性引起。

2、预防措施
①严格按照《维修手册》提高检修规范度和数据测量准确性。

试机要保证机组充分磨合。

②加强柴油机曰常检查，特别注意润滑油压力变化，及时检查油泵、管路。

③定期进行润滑油理化指标化验。

④使用正规厂家轴瓦，仔细检查否存在质量缺陷，定期检查轴瓦与曲轴轴径的活动间隙。