摘要：曲柄连杆机构是柴油机的主要运动件，它可以把燃料燃烧产生的能量，通过活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮转变成机械能传递出去。其中曲轴起着至关重要的作用，曲轴将所有的运动部件连接到一起，受力相当复杂。并且对于一台柴油机来说曲轴的价值占比常高达整台柴油机的1/3。而平时对曲轴的维护和检查及修理相当困难，修理所需的费用和所需要的时间非常大，下面介绍两种关于日本大发6DK-36机型出现的故障及现象，原因分析及解决方案。

关键词：轮机工程;故障解决方案;检查修理;曲轴;柴油机;运动件;受力

1  6DK-36L型柴油机概述

天骅船2台舱内泵柴油机是日本大发柴油机，型号：6DK-36（L），汽缸数：6，缸径：360mm，行程：480mm，发火顺序：1-3-5-6-4-2，额定功率：3310kW，额定转速：600rpm，喷油提前角：12°，喷油器喷射压力：343kgf，最大爆发压力：15.7MPa，汽缸安全阀起跳压力：19.2MPa，进排气阀间隙：0.7mm（冷态），临界转速：350rpm，此款柴油机工作稳定，性能出色。但经过长时间使用，发现其曲轴会出现部分问题，如果未及时修复，易导致严重船机故障。

2  6DK-36L型柴油机曲轴常见故障一

2.1 曲柄销尺寸发生异常变化

6DK-36L型柴油机运转使用到一个大修周期（16000-24000小时）时，一定要仔细测量柴油机曲柄销的尺寸，特别是运转使用到第二个大修周期时，曲柄销的受力是比较复杂的，所以曲柄销的尺寸更容易出现异常变化;然而是否百分之百在第二个大修运转周期会出现这种现象，这需要根据柴油机的日常使用情况以及平时的维护保养情况来具体看待，但本人经历过的以及同行业同类型船舶的同种机型在第二个周期内出现尺寸变化的情况是比较多的。

这种尺寸变化的现象是曲柄销中间部分（5至10cm左右宽度范围）在360度圆周内某些位置会有突起形成凸点，变化的范围是不规律的，主要集中在曲轴油孔两侧30°的圆周范围内。

然而对于主轴颈来说，一般的大修是无法测量主轴颈的尺寸的，只能等到曲轴出仓，进厂的时候才能进行更专业、更细致的检测。

根据日本大发柴油机说明书的要求轴的表面是不允许有任何的毛刺、裂纹、划痕、光洁度要好，并且整段曲柄销的尺寸要均匀不能出现非正常的变化。虽然6DK-36L型柴油机只有6个缸，体积大，但其对于技术精度要求极高，曲柄销这种尺寸的变化是大发机说明书中严格禁止的，如果曲柄销中部某些位置直径的变化出现了正值的情况或者直径有变大的趋势，必须采取修理措施。如若不采取修理措施，也许当时柴油机未立即出现问题，但随着柴油机的使用会有很大几率出现抱瓦的情况，因为在曾经的使用经验中发生过数次这样的故障并导致了严重的后果。

2.2 曲柄销出现高点原因分析

再优秀的东西也会有缺点，这款柴油机也不例外。曲轴对于柴油机来说是至关重要的，曲轴的受力非常复杂。

2.2.1 曲轴受力

曲轴在周期性变化的气体压力、运动质量惯性力及其力矩的作用下工作，在其内部产生迅速变化的拉、压、弯、扭交变应力。

2.2.2 单个曲柄上所受的外力

①由气体力和活塞连杆组往复运动惯性力所产生的法向力和切向力。②连杆大端回转质量的离心力及曲柄销离心力，曲臂不平衡离心力。③平衡重的离心力。④主轴承支座处曲柄平面内的支反力（由法向力引起）。⑤主轴承支座处与曲柄平面相垂直的支反力（由切向力引起）。⑥由前面气缸传来的扭矩。⑦由本曲柄后面的曲柄传来的反作用力矩。

2.2.3 由于振动而产生的附加应力

曲轴的各种振动除了产生附加振动应力，影响曲轴强度外，还影响到发动机的其它工作性能，因此，在设计曲轴时，力争使曲轴有较大的刚度、较小的惯量、尽量短的长度，避免在工作转速中出现共振是非常重要的。

2.2.4 曲轴的应力分布和应力集中

曲轴由于横截面沿轴线方向的急剧变化，以及外力的作用、分布不均匀等，都将使曲轴过渡圆角区及润滑油孔周围产生高度的应力集中现象。

应力集中是曲轴破坏的主要原因，疲劳裂纹的发源地大部分产生在应力集中最严重的过渡圆角和油孔处。要避免疲劳破坏，设计者必须精心设计曲柄的形状，采用足够粗的曲柄销和主轴颈，足够厚的曲柄臂，选用适当的材料，油孔和圆角的尺寸要适当，加工要细致光洁以及采取必要的强化工艺等措施来提高曲轴的疲劳强度。以上的曲轴受力是柴油机所面临的通用受力，但受力后每种柴油机所表现出的问题是不一样的。对于6DK-36L柴油机来说，根据它自身的设计、产品材料、安装工艺等方面特性就出现了曲柄销产生变形的情况。

2.3 曲柄销问题解决方案一

按照如下步骤邀请大发机工程师上船修理曲轴，或者是修理该种曲轴非常专业的厂家。

2.3.1 检查部位

曲轴轴颈也能产生微小的不均匀，但再常规保养中无法修正，所以当大修吊缸时，应按同样程序检查曲柄销轴。（图1）

2.3.2 检查不均匀位置和數量

在检查工具上涂薄薄的红丹漆，在曲轴轴承部位前后移动检查工具，检查均匀度。（使用直行刀具等作为检查工具）（图2）

2.3.3 修复过程（图3）

2.3.4 确认

①根据检查程序第一步，检查所有曲柄销轴周围的不均匀被正确修正。②最终确认。

2.4 曲柄销问题解决方案二

照以上步骤将曲柄销修理到标准数值后，连杆瓦最好更换新的结构的连杆瓦，此方案是配合方案一衍生出来的解决方案，是为了保证即使柴油机在没有大修和检查的情况下，曲柄销出现了高点的时候也不会改变油隙，不会出现抱瓦、烧瓦的情况。

老样式的连杆瓦下瓦只有两侧瓦口位置有油槽，这种结构的瓦本身的材质、制造工艺、结构是没有问题的，但一旦曲柄销中部尺寸发生变化出现高点，造成油隙变小，就极有可能出现抱瓦的现象。

新式瓦结构发生了明显的变化，下瓦油槽是通槽，这样就可以有效的避免了曲柄销某些位置出现高点，抱瓦的危险。

3  总结

①柴油机是每艘船舶的动力来源，也是设备管理的重中之重，应按照柴油机技术要求制定合理的维护保养计划并严格执行。特别是与本文中同型号的柴油机更要严格按照说明书的要求定期安排检查，曲轴横动量，拐档差及弹性联轴器。②针对不同的工程和施工工况，应制定合适的施工方案，尽量避免柴油机负荷大幅度波动，确保柴油机在相对稳定的工况下运转，改善设备的工作环境。③文中同型号的柴油机在大修时，也须重点检查主轴颈，必要时要将曲轴出仓进厂检查，主轴颈也会出现高点。④定期对柴油机及各运转设备进行振动检测分析。振动检测是一种设备状态检测技术，通过测量设备振动频谱、幅值等，判断设备的振动趋势、各部件的工作状态，为设备维修提供依据。⑤柴油机是船舶的心脏，只有管理好、使用好、保养好、才能保障船舶生产顺利进行、提高生产效率。

参考文献：

[1]李斌.船舶柴油机[M].大连海事大学出版社，2014.

[2]日本大发柴油机株式会社，6DK-36柴油机操作使用说明书，2008.

作者简介：张仕田（1986-），男，天津人，助理工程师，专科，研究方向为柴油机曲轴常见故障原因分析及解决方案。