某大功率柴油機主軸瓦化瓦原因分析及預防措施

0 引言

隨著工業的快速發展，大功率柴油機應用市場越來越廣，如船舶動力、社會發電、油田鉆井等。為了滿足客戶在各種工況下發動機反應速度的需要，柴油機在出廠前要進行發動機的磨合試驗和性能試驗，但在試驗過程中會出現各種質量問題。

上一節探討了電影與新聞之間“跨世界通達”的普遍性。這一節我們將結合“底本”與“述本”這一對觀念來分析電影敘述與新聞敘述之間通達關系生成的基本機制。

某大功率H12V190ZL型柴油機額定功率為1740kW，轉速1500rpm。該發動機在磨合試驗過程中，柴油機呼吸器突然冒藍煙，發動機被迫人工緊急停車，發動機無法順利進行試驗，拆檢機器發現主軸瓦化瓦。本文以主軸瓦化瓦為例進行原因分析。

1 主軸瓦的結構和運動特點

1.1 主軸瓦的結構形式

該機型柴油機采用對開式上下主軸瓦，結構分為：鋼背、合金層、鍍層。

1.2 主軸瓦的運動特點

主軸瓦是安裝在機體主軸承孔內，直接與曲軸主軸頸接觸，軸瓦與曲軸軸頸之間采用機油潤滑方式，如果潤滑不良，軸瓦與軸頸之間就存在直接的摩擦，摩擦會產生很高的溫度，雖然軸瓦是由特殊的耐高溫合金材料制成，但發生直接摩擦產生的高溫仍然足以將其燒壞。主軸瓦還可能由于負荷過大、溫度過高、潤滑油存在雜質或黏度異常等因素造成化瓦。

2 故障情況

2.1 故障現象描述

一臺機型為H12V190ZL大功率柴油機在磨合試驗過程中出現呼吸器冒藍煙，柴油機轉速和功率急劇下降，柴油機緊急人工停車，拆下曲軸箱觀察蓋發現曲軸主軸頸處有鋁片擠出。拆檢機器發現：主軸瓦化瓦。

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主軸瓦各層的材料成分直接決定主軸瓦承受對該批次配送來的主軸瓦進行隨機抽樣，將主軸瓦送至質量管理中心理化實驗室，對主軸瓦的合金層、鋼背、鍍層材料進行檢測，檢測結果符合技術要求見表2、表3、表4。

2.2 故障件檢查情況

對三臺故障柴油機進行拆檢，拆檢過程中，技術人員全程跟蹤，對橫拉螺栓的扭矩、主軸承螺栓的拉伸量和回彈量、連桿螺栓的扭矩等項點進行了驗證，驗證結果符合技術要求；按照工藝要求進行拆卸主軸瓦，主軸瓦按照順序放好，三臺故障機的主軸瓦均出現如下問題：①主軸瓦合金層大面積脫落見圖1；②主軸瓦上出現大量V型劃痕見圖2。

3 故障原因分析

3.2.1 設計問題

2）春季葉面噴霧小麥拔節或孕穗期病葉普遍率達2%―4%，嚴重度達1%時開始噴灑20%三唑酮乳油或12.5%特譜唑（烯唑醇、速保利）可濕性粉劑1000―2000倍液、25%敵力脫（丙環唑）乳油2000倍液，做到普治與挑治相結合。小麥銹病、葉枯病、紋枯病混發時，于發病初期，667m2用12.5%特譜唑可濕性粉劑20―35g，對水50―80L噴施效果優異，既防治銹病，又可兼治葉枯病和紋枯病。

3.1 主軸瓦本身問題

3.1.1 主軸瓦尺寸問題

在生命的遺言中，他寫道：“只有在分享之時，幸福才是真實的…我的一生非常幸福，感謝上帝。再見，上帝保佑你們每一個人。”落款是“克里斯托弗·約翰遜·麥坎德斯”，就在幾個月前，他還試圖將這個名字從人間徹底抹去，而代之以“超級流浪者”，對名字的接納宣告著他對自身“存在”的認同、對生命意義的全然接納與領悟。

主軸瓦的尺寸出現問題，發動機在工作中，出現主軸瓦化瓦的可能性較大，因此，質量管理中心對該批次配送來的主軸瓦進行隨機抽樣，抽樣結果顯示，主軸瓦主要尺寸測量結果符合圖紙上的技術要求見表1。

對該批次配送來的主軸瓦進行隨機抽樣，對主軸瓦進行金相組織檢測，金相顯示軸瓦的分層與圖紙相吻合見圖4。

此主軸瓦不僅在該機型上使用，在同類結構的機型也廣泛使用，該機型前期裝機也全部使用此主軸瓦，均未發生過主軸瓦化瓦問題，因此可以排除設計的問題。

對隨機抽樣的主軸瓦，利用紅單粉在主軸承座孔內壁涂抹均勻，主軸瓦安裝到主軸承孔內按照工藝要求進行安裝，壓緊后拆下主軸瓦，觀察上下主軸瓦鋼背貼合度，貼和面積符合技術要求，軸瓦的散熱情況較好，也說明在半瓦高度合格的情況下，軸瓦與座孔的過盈量充足。

因此，可排除主軸瓦鋼背貼合度不良、散熱效果不好造成主軸瓦化瓦的因素。

3.1.3 主軸瓦材料問題

另兩臺該機型柴油機在試驗過程中，也出現上述現象。

3.1.4 主軸瓦的金相組織問題

3.1.2 主軸瓦貼合度問題

3.2 其他問題

通過對故障機進行拆檢，根據主軸瓦化瓦現象分析，造成主軸瓦化瓦的原因是主軸瓦合金層大面積脫落。而合金層脫落的直接原因是曲軸與軸瓦之間潤滑不充分，造成曲軸與軸瓦之間的油膜劃破，使軸和軸瓦干摩擦，引起溫度升高，在高溫作用下軸瓦熔化和曲軸黏著在一起，曲軸高速旋轉后合金層脫落。導致主軸瓦化瓦的可能原因：一是主軸瓦本身存在問題；二是由于設計問題、裝配問題、機體曲軸加工問題、試驗問題、清潔度問題等造成的其他問題。基于此問題建立主軸瓦化瓦故障樹見圖3。

主軸瓦安裝在主軸承座孔內，技術要求：壓緊狀態下，外圓面的貼合度應不小于鋼背面積的85%，補貼和面應呈5散5布，其中最大集中面積應不大于鋼背面積的10%。

3.2.2 機體、曲軸加工問題

雞皮刺螨感染引起的鵝體表寄生蟲病要選擇高效驅蟲藥物進行針對性治療。本次治療選擇使用伊維菌素，使用劑量為2 mg/kg體重，連續使用5 d。同時，將養殖舍內的墊料全部清理，堆積發酵，殺滅墊料中存在的成蟲。選擇使用0.005%的溴氰菊酯或精制敵百蟲外用藥物，配成2%的溶液對養殖舍墻角、縫隙、飲水器、水管等處進行噴灑消毒，一定要噴灑徹底，上述藥物交替使用，1周噴灑2次，連續使用2周。通過采用上述綜合處理手段處理2周后，該養殖場有75只鵝死亡，剩余患病鵝恢復健康，病情得到切實有效的控制。

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機體主軸承座孔尺寸和主軸瓦鋼背配合，主軸承座孔的尺寸大小直接決定主軸瓦安裝后瓦孔尺寸，尺寸過大，曲軸主軸頸與主軸瓦之間的間隙過大，潤滑不良；曲軸主軸頸和主軸瓦合金層配合，曲軸主軸頸的尺寸大小直接決定曲軸安裝后，主軸瓦和曲軸主軸頸之間的間隙，間隙過大或過小都影響曲軸和主周五之間的潤滑效果；技術人員檢查該機型機體配送記錄，記錄顯示各主軸承座孔尺寸符合技術要求；檢查曲軸配送記錄，各軸頸尺寸符合圖紙要求；因此可排除機體瓦孔尺寸和曲軸軸頸加工問題。

1.3 統計學分析 用SPSS22.0統計軟件處理，計數資料用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

3.2.3裝配問題

裝配問題主要包括裝配人員資格問題、扭力扳手問題、工藝執行問題：①人員資格問題：主軸瓦質量問題出現后，技術人員根據裝配記錄裝配人員簽字情況，對參與該機型裝配的人員進行人員資質審查，經查，參與該機型發動機裝配的操作者均為內燃機裝配高級工，上崗前由技術人員進行了培訓并考試合格。后續裝配過程中，對裝配過程進行多次工藝紀律檢查，裝配人員完全按照工藝要求進行裝機，未發現違反工藝現象；②扭力扳手問題：技術人員對該機型所涉及的扭力扳手校驗記錄進行檢查，檢查結果：扭力扳手檢驗嚴格按照某公司《扭力扳手校驗方法》進行校驗，“一天或者裝配5臺機器進行校驗”；技術人員對扭力扳手校驗過程進行檢查，未發現有違反相關規定的現象，另該機型在拆檢過程中，對主軸承螺栓的拉伸量、橫拉螺栓的扭矩進行了檢查，檢查結果符合技術要求；③工藝執行問題：工藝問題是影響發動機質量重要因素，操作人員不按照工藝進行裝配，發動機的各個參數都會產生變化，影響到發動機的各個零部件，最終發動機發生質量問題。該機型配有相應的《工藝規程》，工藝規程中明確了工裝、計量器具、設備等要求，技術人員對操作人員后續裝機進行全程監控，操作人員的裝配流程和使用的工具完全符合《工藝規程》中的相關要求。

3.2.4試驗問題

發動機的試驗是檢驗發動機性能的重要環節，但操作人員為了節省時間，加快生產進度，偶爾會出現發動機開機后突加突減負荷，造成發動機出現重大質量問題；技術人員檢查該發動機試驗記錄，記錄顯示，該機型進行了發動機對中、泵油、起動試驗、磨合試驗，該機器完全按照該機型發動機試驗大綱進行試驗，相關試驗流程和測量記錄符合發動機試驗技術條件要求。

4 結論

發動機在工作中，硬質顆粒夾雜在機油中經油孔進入主軸瓦，硬質顆粒在曲軸高速旋轉下，嵌入主軸瓦合金層后沿著曲軸的旋轉方向被碾碎形成V字形，曲軸長時間旋轉，造成曲軸與主軸瓦之間潤滑不良，溫度升高，導致主軸瓦合金層大面積脫落，最后造成主軸瓦化瓦。

根據以上原因分析，最終確定造成該機型主軸瓦化瓦的原因為機油濾清器濾后零部件清潔度不合格。

5 預防措施

針對主軸瓦化瓦為機油濾清器濾后零部件清潔度不合格問題，制定如下預防措施。

①同等溫度和時間下，水分上升27.7%，糊化度提高60%；②同等水分和時間下，溫度上升44.4℃，糊化度提高4%；③同等溫度和水分下，時間增加44.4 min，糊化度提高2%。這表明在淀粉糊化的過程中，水分含量的升高對于提高其糊化度的作用最明顯。

①發動機在裝機體、曲軸前，使用內窺鏡檢查各油孔清潔度，觀察濾后油管內壁清潔度，保證發動機各個零部件清潔度合格后方可裝機見圖5。

②在發動機試驗前增加大型發動機潤滑系統透油清潔裝置（簡稱透油裝置）圖6，通過該裝置將發動機油底殼、主油道、油冷器、油濾器以及潤滑系統管路形成閉式回路，精確控制沖油裝置中潤滑油的溫度、壓力，模擬發動機運行過程中潤滑油的流動狀態，在完成發動機裝配后進行出廠試驗前，使潤滑油在潤滑系統內循環流動，實現對各零部件反復沖洗。同時，在系統中設置有過濾器對進入發動機潤滑系統的潤滑油進行精確過濾，過濾器設置有磁棒檢測裝置，通過檢測磁棒表面吸附的顆粒物情況，保證裝機后的零部件清潔度達標。

6 效果驗證

為了驗證H12V190ZL型柴油機主軸瓦化瓦的原因為零部件清潔度問題，根據生產情況，用該批次的主軸瓦裝配3臺該機型，裝配之前對機體、曲軸、連桿、油管等零部件進行了清潔度檢查，裝配和試驗過程均由技術人員全程監督，3臺柴油機在整個試驗過程中均未發生主軸瓦化瓦問題，制定的預防措施有效實用。

[1]黃世元，黃學良.質量管理體系培訓教程[M].中國質檢出版社，中國標準出版社，2016.

[2]焦鳳菊.機械零部件清洗及清潔度控制技術[M].化學工業出版社，2018.

[3]徐兵.機械裝配技術[M].中國輕工業準出版社，2005.

[4]馮明志.柴油機，中國船舶重工集團公司第七一一研究院，2016.