滑油臟污對柴油機傷害案例的技術分析

林建偉　張學聰

摘 要：本文以某大馬力遠洋拖輪的連桿軸承并曲拐銷燒損的案例，進行了系統性地分析，得出該主機的滑油臟污以及滑油中存在的細微顆粒物，是造成該軸承及軸頸燒損的最大可能原因。同時指出，該機型的主軸瓦上瓦及連桿瓦上瓦的多孔設計，存在著積聚滑油中懸浮細微顆粒物的風險。對今后類似柴油機的修理以及軸瓦生產廠家有較大的技術參考價值。

關鍵詞：柴油機；滑油臟污；細微顆粒物；軸承燒損

中圖分類號：U664.121 文獻標識碼：A

Abstract： This paper analyzes the burning case of connecting rod bearing and crank pin on a great horsepower ocean-going tug and concludes that engine lubricating oil dirt and fine particles in the oil are the greatest possible causes of the bearing and shaft neck burning loss； the porous design of the upper bearing bush and connecting rod upper bearing shell has the risk of accumulating the fine particulate matter in the oil. It provides reference for the repair of similar diesel engine and the production of axle bush.

Key words： D

1 修理概況

某大馬力遠洋拖輪“德×”輪，主機型號為MAN B&W 8L40/54，2015年5月在我廠修理。修理工程包括：兩臺主機的常規吊缸、所有的缸頭、活塞拆吊廠修理、連桿大端軸承拆檢等。修理工程完成后，按試驗大綱的要求進行了負荷試驗，各項參數及運動部件等正常，驗收合格，交付船東使用。

該輪出廠20天后，船東報告左主機#1缸的連桿軸承發生燒毀事件。為此，再次對#1缸的連桿軸承拆解：

（1）拆前發現該連桿大端軸瓦上下瓦已經反轉（即上瓦在下方，下瓦在上方），并上下瓦均往自由端方向發生了約10 mm的位移；

（2）拆卸連桿大端軸承的緊固螺栓（液壓螺栓），拆解發現：

① 該連桿大端的上下軸瓦、白合金瓦面均發生嚴重的燒毀，上瓦鋼背發黑，在中部被兩次熱擠壓變形，并均勻地往兩邊外延展（見圖1、圖2）；

② 該曲拐銷發生較嚴重的磨損，粘接拉痕較嚴重（見圖3）。初步測量，該軸頸的橢圓度約有0.42 mm，人工打磨方式無法進行修復；

③ 其他部件未見明顯的損壞，曲拐箱內未見其他異物。

為查找左主機#1缸連桿軸承燒毀的技術成因，擴大了部件檢查的范圍：

① 將#1缸的缸頭、活塞吊出，活塞、活塞環、連桿小端軸承及活塞銷、缸套均完好，未見拉痕、燒損、拉缸現象，缸套潤滑良好；

② 檢查潤滑主軸承并連桿大端軸承的共用滑油油路通暢；拆檢進入#1道主軸承并#1缸連桿大端軸承的進油管通暢；

③ 檢查#1缸的高壓油泵油門拉桿，活絡靈動無卡阻；

④ 拆檢#1道、#2道主軸承（修船時換新的軸瓦），上下瓦有一定程度輕微的拉痕，但屬正常。該主機的主軸瓦和連桿瓦的上瓦，均為多孔設計，存在著積聚滑油中懸浮細微顆粒物的風險（見圖4、圖5）。

⑤ 測量#1道主軸頸跳動量為0.01～0.02 mm；測量#1缸的開檔差（活塞已經吊離）為最大0.07 mm；

⑥ 檢查滑油自清濾器的狀況正常；主機機帶滑油泵、主機滑油分油機的工作狀況正常；主機的滑油管路、管系等正常。

2 左主機#1缸連桿大端軸承及曲拐銷燒損的原因分析

從上述的拆檢及部件的損傷情況來看，我們可以進行如下的可能原因分析：

（1）船方誤操作的原因

從輪機日志、主機機帶滑油泵的工作狀況、滑油自清濾器的清洗情況、主機滑油分油機的工作狀況、#1缸的高壓油泵油門拉桿活絡靈動無卡阻現象，以及主機的滑油管路及管系未見跑冒滴漏的現象、潤滑主軸承并連桿大端軸承的共用滑油油路通暢、進入#1道主軸承并#1缸連桿大端軸承的進油管通暢等情況來看，均屬正常。因此基本排除了由于船方誤操作的原因而造成左主機#1缸連桿大端軸承及拐銷燒損的可能。

（2）安裝修理不當的原因

從拆卸#1缸連桿大端軸承的油壓1 200 bar來看，是符合說明書要求的，說明連桿大端螺栓的預緊力是符合要求的。

從燒毀的#1缸連桿大端的上軸瓦情況來看，其變形部位位于軸瓦的中部，均勻地向兩邊--熱壓--外延展，并兩邊均可見兩條清晰的壓痕。分析認為是：當軸瓦發熱到一定的程度（滿足鋼背發生塑性變形時的最低溫度），在受到氣缸爆炸壓力的作用下，上軸瓦鋼背發生了塑性變形，并向自由的空間延展。

兩條清晰的壓痕，說明上瓦鋼背發生了兩次塑性變形，壓痕為上軸瓦座的邊緣所致，說明軸瓦燒損時上軸瓦仍在原安裝位置，沒有發生圓周向或軸向的位移，否則變形的部位、壓痕、變形量則必然是另外一種狀況。

拆前所發現的該連桿大端軸瓦上下瓦已經反轉并上下瓦均往自由端方向發生了約10 mm的位移，這是軸承燒毀后發生的情況，不是軸承燒毀前或燒毀時的狀況。因此也基本排除了是由于安裝修理不當的原因而造成連桿大端軸承燒毀及曲拐銷燒損的可能。

（3）滑油斷流的原因

從滑油管路的連接結構來看，一根主油管分支8路進入到各主軸承油路，經主軸承上軸瓦經主軸頸上的油孔，從曲拐銷孔流出到連桿大端軸瓦，中間沒有另外的閥門并檢查通暢。因此也排除了#1缸連桿大端軸承因滑油斷流而燒毀的可能，否則燒毀的就不是一個缸或一道軸承了。

（4）主軸頸光潔度不夠的原因

從主軸頸的光潔度來看基本符合要求；從#1、#2道主軸承的拆檢情況來看，兩道換新的主軸瓦其白合金面有一定程度的輕微拉痕但仍屬正常，故也基本排除了由于主軸頸的光潔度不夠而產生了主軸瓦的輕微拉痕。

（5）滑油臟污的原因

經過上述的分析，各種可能性都基本排除了，余下的可能就是滑油的品質問題了。為此，對滑油進行了取樣化驗，化驗結果滑油的含水量、酸堿度等指標均正常，同時滑油分油機、滑油自清濾器也是正常的，換言之，滑油中的大顆粒物、水分等雜物是可以分離除去的。

但從滑油的顏色來看是漆黑的，由此我們確信滑油中必定還含有分油機不能分離的細微顆粒物的存在，從而造成滑油的漆黑；同時該船也有很長的時間沒有更換新滑油了，主機底部的滑油循環柜也有N年沒有打開清潔了。

從滑油管路的連接結構來看，一根主油管（主機前、后的水平方向）通徑約100 mm，滑油從自由端（#8缸）處供油，如果滑油中存在顆粒物，則可（下轉第頁）（上接第頁）

能在滑油泵開動的初期或過程中在滑油主管路的末端（#1缸）處積聚，而其他缸的滑油入口則積聚較少。

從滑油走向來看，滑油先進入主軸承上瓦再經主軸頸的油孔---曲拐銷的油孔才到連桿大端軸承。如果滑油中存在大的顆粒物，首先可能燒毀的是主軸承，然后才會是連桿大端軸承。但實際發生的情況是連桿大端軸承燒毀，而主軸承沒有被燒毀。

因此，我們可以得出這樣的分析意見：是滑油中存在的細微顆粒物，它們隨著滑油進入到主軸承上瓦，一部分被帶入到主軸瓦中，從而劃傷了主軸瓦的白合金；但更多的懸浮細微顆粒物因為上瓦的多孔設計，懸浮并積聚于多孔處，當達到一定的量時，會突然較大量地沖入到主軸頸上的油孔中，被帶到了連桿大端軸瓦處，劃傷了白合金，產生拉痕、發熱，進而造成了連桿大端軸承的燒毀及曲拐銷的燒損。至于符合上述特征的懸浮細微顆粒物是如何產生的，作者認為最大的可能是燃油在氣缸中燃燒后生成的、并被活塞環刮入到曲拐箱滑油中的燃燒積碳或燃燒后生成的細微顆粒物。

3 結論

作者認為，造成“德×”輪左主機#1缸連桿大端軸承燒毀及曲拐銷燒損的最大可能成因是：該主機的滑油臟污以及滑油中存在的細微顆粒物所造成；同時，該機型的主軸瓦上瓦及連桿瓦上瓦的多孔設計，是存在著積聚滑油中懸浮細微顆粒物的風險的。

通過本文的實際案例及技術分析，我們可以知道滑油在柴油機運行中的重要作用，以及滑油的臟污對柴油機軸承所造成的嚴重傷害。希望對今后類似柴油機的修理以及軸瓦生產廠家有較好的技術參考價值。