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柴油机紧固件损坏的检修

2016-05-14

农家顾问 2016年7期
关键词:紧固件连杆螺纹

为了调整、拆装方便,柴油机上大量采用了可拆卸的连接,如螺纹连接、键及紧配合等。这些零件主要依靠配合件之间的摩擦力来维护相对位置,如果没有防松装置或防松装置失效,在长期反复载荷(尤其是交变载荷)的作用下,便很容易松动。因此,对工作中承受交变载荷的连接部件及没有自动防松装置的连接件,应经常检查连接紧度,若发现必须及时旋紧。

柴油机紧固件常见的损坏形式有如下方面。

1.延迟断裂 材料承受的应力低于静载断裂强度,但由于应力腐蚀、疲劳、蠕变等方面的原因,经一段时间后发生的断裂。主要发生在螺栓、螺柱等外螺纹紧固件上,这是一种外力并不超过设计允许的静载荷或动载荷情况下,随使用时间增加,在数月或数年后发生的突发性断裂。据已有的研究表明,导致延迟断裂的原因很多,如车辆使用环境、零件采用的材料及制造过程、零件形状与强度对延迟破坏的敏感性等。现在已能从设计、制造中加以预防,如采用对延迟破坏敏感度低的材料,避开采用敏感的强度区、减少或避免采用可能使氢渗入零件的工艺过程(如电镀、过度酸洗等)或通过事后处理将氢驱除等等。

2.疲劳断裂 零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象就叫作疲劳断裂。由于螺纹件特有的缺口敏感结构,疲劳断裂是螺纹紧固件在动载条件下最易见的断裂形式,似乎通过对零件的动载疲劳强度设计,留有足够余地即可安然无恙了。但实际情况并非完全如此,原因在于零件的疲劳寿命往往有某种限度,而且影响其离散程度的因素复杂,若其疲劳寿命低于整车寿命,显然将在整车使用中某时刻断裂。疲劳断裂还是车辆使用中可能发生的突然故障的意外因素。

3.不规范的紧固 螺纹紧固的可靠与否取决于联结设计、紧固件和紧固几方面,维修中会常常更换、拆装紧固件。遍布全国、水平差异悬殊的维修点,势必存在不规范的紧固操作,劣质的紧固同劣质紧固件一样是另一个发生意外故障的因素。

4.劣质紧固件 如果使用了劣质的零配件,就很有可能在行驶中出现故障甚至造成事故。车用紧固件包含用于不同部位、重要程度差异极大的众多品种,对其重要程度进行评价并予以有区别的控管,对提高整车使用安全性有重要意义。用于维修配件的劣质紧固件的泛滥,必然导致那些符合设计要求本来绝无问题的部位引发故障,甚至致命故障。这是又一个暗藏意外故障的因素。

对柴油机进行状态监测和故障诊断非常重要,而且技术越来越先进。在柴油机可能发生的故障中,连杆螺栓松动、连杆轴承主轴承与活塞缸套之间的间隙不正常等故障占有一定比例。有关零件在气体力和往复惯性力的互相作用下间隙过大或过小,都会使发动机动力性能发生变化,从而使柴油机的振动幅值和性质发生变化。例如柴油机气缸内的活塞裙部间隙变化时,在相同侧推力的作用下,活塞撞击气缸套的速度及能量、撞击次数及位置随之发生变化,从而引起缸套振动特征的改变。这种振动特征的变化可以被安装在发动机适当位置的传感器所接受,并传递给测振仪或频谱分析仪进行处理,与标准谱图对照便可做出发动机状态的诊断。连杆螺栓松动或大头轴瓦磨损后,会造成连杆轴瓦与曲柄销之间的间隙异常。连杆轴瓦间隙的变化,在曲轴箱上可测得振动响应功率频谱。间隙增大,该功率谱呈增大的趋势。由此可以识别连杆螺栓松动或轴瓦磨损故障的冲击特征。从功率谱上不难找到发动机连杆螺栓松动时的特征频率。

在柴油机的维护修理中,对新换的螺栓和使用中的连杆螺栓,要仔细检查后再安装使用,其检查要领:使用放大镜或肉眼检查有无缺陷,特别要注意检查螺栓的头部、螺纹和螺纹根部;用牙规和直尺检查螺距和弯曲情况;装上螺帽,看其是否过松来检查螺纹的磨损情况,尤其要检查螺帽和螺栓头部与轴承的接触面是否均匀接触,贴合是否好;将螺栓用丝绳吊起来,用手锤敲打,与新的螺栓比较它们的声音来判别有无缺陷和疲劳程度。

螺栓若在轴承上、下两半紧配处的孔中松动,则轴承盖由于离心力而移位,就会使螺栓受到剪切力作用。若在上下轴承合缝处露出白合金,则在安装螺栓时会将其挤出来,或者由于孔边缘有毛刺,易使螺栓咬死。检查连杆螺栓和螺栓孔的配合间隙,必须符合设计要求;检查定位销是否松动或磨损;拧紧螺帽插入开口销时,应检查开口销是否与螺帽表面接触;测量连杆螺栓的总长以及检查其伸长量。

中型以上的四冲程发动机连杆螺栓的寿命约为1.5万~2.0万小时,超过这个时间,即使外表无异状也应更换。

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