滑油臟污對(duì)柴油機(jī)傷害案例的技術(shù)分析

林建偉　張學(xué)聰

摘 要：本文以某大馬力遠(yuǎn)洋拖輪的連桿軸承并曲拐銷(xiāo)燒損的案例，進(jìn)行了系統(tǒng)性地分析，得出該主機(jī)的滑油臟污以及滑油中存在的細(xì)微顆粒物，是造成該軸承及軸頸燒損的最大可能原因。同時(shí)指出，該機(jī)型的主軸瓦上瓦及連桿瓦上瓦的多孔設(shè)計(jì)，存在著積聚滑油中懸浮細(xì)微顆粒物的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)今后類(lèi)似柴油機(jī)的修理以及軸瓦生產(chǎn)廠(chǎng)家有較大的技術(shù)參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；滑油臟污；細(xì)微顆粒物；軸承燒損

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yuǎn)洋拖輪“德×”輪，主機(jī)型號(hào)為MAN B&W 8L40/54，2015年5月在我廠(chǎng)修理。修理工程包括：兩臺(tái)主機(jī)的常規(guī)吊缸、所有的缸頭、活塞拆吊廠(chǎng)修理、連桿大端軸承拆檢等。修理工程完成后，按試驗(yàn)大綱的要求進(jìn)行了負(fù)荷試驗(yàn)，各項(xiàng)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)部件等正常，驗(yàn)收合格，交付船東使用。

該輪出廠(chǎng)20天后，船東報(bào)告左主機(jī)#1缸的連桿軸承發(fā)生燒毀事件。為此，再次對(duì)#1缸的連桿軸承拆解：

（1）拆前發(fā)現(xiàn)該連桿大端軸瓦上下瓦已經(jīng)反轉(zhuǎn)（即上瓦在下方，下瓦在上方），并上下瓦均往自由端方向發(fā)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(fā)現(xiàn)：

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

② 該曲拐銷(xiāo)發(fā)生較嚴(yán)重的磨損，粘接拉痕較嚴(yán)重（見(jiàn)圖3）。初步測(cè)量，該軸頸的橢圓度約有0.42 mm，人工打磨方式無(wú)法進(jìn)行修復(fù)；

③ 其他部件未見(jiàn)明顯的損壞，曲拐箱內(nèi)未見(jiàn)其他異物。

為查找左主機(jī)#1缸連桿軸承燒毀的技術(shù)成因，擴(kuò)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(huán)、連桿小端軸承及活塞銷(xiāo)、缸套均完好，未見(jiàn)拉痕、燒損、拉缸現(xiàn)象，缸套潤(rùn)滑良好；

② 檢查潤(rùn)滑主軸承并連桿大端軸承的共用滑油油路通暢；拆檢進(jìn)入#1道主軸承并#1缸連桿大端軸承的進(jìn)油管通暢；

③ 檢查#1缸的高壓油泵油門(mén)拉桿，活絡(luò)靈動(dòng)無(wú)卡阻；

④ 拆檢#1道、#2道主軸承（修船時(shí)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(jī)的主軸瓦和連桿瓦的上瓦，均為多孔設(shè)計(jì)，存在著積聚滑油中懸浮細(xì)微顆粒物的風(fēng)險(xiǎn)（見(jiàn)圖4、圖5）。

⑤ 測(cè)量#1道主軸頸跳動(dòng)量為0.01～0.02 mm；測(cè)量#1缸的開(kāi)檔差（活塞已經(jīng)吊離）為最大0.07 mm；

⑥ 檢查滑油自清濾器的狀況正常；主機(jī)機(jī)帶滑油泵、主機(jī)滑油分油機(jī)的工作狀況正常；主機(jī)的滑油管路、管系等正常。

2 左主機(jī)#1缸連桿大端軸承及曲拐銷(xiāo)燒損的原因分析

從上述的拆檢及部件的損傷情況來(lái)看，我們可以進(jìn)行如下的可能原因分析：

（1）船方誤操作的原因

從輪機(jī)日志、主機(jī)機(jī)帶滑油泵的工作狀況、滑油自清濾器的清洗情況、主機(jī)滑油分油機(jī)的工作狀況、#1缸的高壓油泵油門(mén)拉桿活絡(luò)靈動(dòng)無(wú)卡阻現(xiàn)象，以及主機(jī)的滑油管路及管系未見(jiàn)跑冒滴漏的現(xiàn)象、潤(rùn)滑主軸承并連桿大端軸承的共用滑油油路通暢、進(jìn)入#1道主軸承并#1缸連桿大端軸承的進(jìn)油管通暢等情況來(lái)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(jī)#1缸連桿大端軸承及拐銷(xiāo)燒損的可能。

（2）安裝修理不當(dāng)?shù)脑?/p>

從拆卸#1缸連桿大端軸承的油壓1 200 bar來(lái)看，是符合說(shuō)明書(shū)要求的，說(shuō)明連桿大端螺栓的預(yù)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(lái)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(jiàn)兩條清晰的壓痕。分析認(rèn)為是：當(dāng)軸瓦發(fā)熱到一定的程度（滿(mǎn)足鋼背發(fā)生塑性變形時(shí)的最低溫度），在受到氣缸爆炸壓力的作用下，上軸瓦鋼背發(fā)生了塑性變形，并向自由的空間延展。

兩條清晰的壓痕，說(shuō)明上瓦鋼背發(fā)生了兩次塑性變形，壓痕為上軸瓦座的邊緣所致，說(shuō)明軸瓦燒損時(shí)上軸瓦仍在原安裝位置，沒(méi)有發(fā)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(fā)現(xiàn)的該連桿大端軸瓦上下瓦已經(jīng)反轉(zhuǎn)并上下瓦均往自由端方向發(fā)生了約10 mm的位移，這是軸承燒毀后發(fā)生的情況，不是軸承燒毀前或燒毀時(shí)的狀況。因此也基本排除了是由于安裝修理不當(dāng)?shù)脑蚨斐蛇B桿大端軸承燒毀及曲拐銷(xiāo)燒損的可能。

（3）滑油斷流的原因

從滑油管路的連接結(jié)構(gòu)來(lái)看，一根主油管分支8路進(jìn)入到各主軸承油路，經(jīng)主軸承上軸瓦經(jīng)主軸頸上的油孔，從曲拐銷(xiāo)孔流出到連桿大端軸瓦，中間沒(méi)有另外的閥門(mén)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(gè)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(lái)看基本符合要求；從#1、#2道主軸承的拆檢情況來(lái)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(chǎn)生了主軸瓦的輕微拉痕。

（5）滑油臟污的原因

經(jīng)過(guò)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(zhì)問(wèn)題了。為此，對(duì)滑油進(jìn)行了取樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果滑油的含水量、酸堿度等指標(biāo)均正常，同時(shí)滑油分油機(jī)、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(lái)看是漆黑的，由此我們確信滑油中必定還含有分油機(jī)不能分離的細(xì)微顆粒物的存在，從而造成滑油的漆黑；同時(shí)該船也有很長(zhǎng)的時(shí)間沒(méi)有更換新滑油了，主機(jī)底部的滑油循環(huán)柜也有N年沒(méi)有打開(kāi)清潔了。

從滑油管路的連接結(jié)構(gòu)來(lái)看，一根主油管（主機(jī)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(zhuǎn)第頁(yè)）（上接第頁(yè)）

能在滑油泵開(kāi)動(dòng)的初期或過(guò)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(lái)看，滑油先進(jìn)入主軸承上瓦再經(jīng)主軸頸的油孔---曲拐銷(xiāo)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(huì)是連桿大端軸承。但實(shí)際發(fā)生的情況是連桿大端軸承燒毀，而主軸承沒(méi)有被燒毀。

因此，我們可以得出這樣的分析意見(jiàn)：是滑油中存在的細(xì)微顆粒物，它們隨著滑油進(jìn)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(xì)微顆粒物因?yàn)樯贤叩亩嗫自O(shè)計(jì)，懸浮并積聚于多孔處，當(dāng)達(dá)到一定的量時(shí)，會(huì)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(chǎn)生拉痕、發(fā)熱，進(jìn)而造成了連桿大端軸承的燒毀及曲拐銷(xiāo)的燒損。至于符合上述特征的懸浮細(xì)微顆粒物是如何產(chǎn)生的，作者認(rèn)為最大的可能是燃油在氣缸中燃燒后生成的、并被活塞環(huán)刮入到曲拐箱滑油中的燃燒積碳或燃燒后生成的細(xì)微顆粒物。

3 結(jié)論

作者認(rèn)為，造成“德×”輪左主機(jī)#1缸連桿大端軸承燒毀及曲拐銷(xiāo)燒損的最大可能成因是：該主機(jī)的滑油臟污以及滑油中存在的細(xì)微顆粒物所造成；同時(shí)，該機(jī)型的主軸瓦上瓦及連桿瓦上瓦的多孔設(shè)計(jì)，是存在著積聚滑油中懸浮細(xì)微顆粒物的風(fēng)險(xiǎn)的。

通過(guò)本文的實(shí)際案例及技術(shù)分析，我們可以知道滑油在柴油機(jī)運(yùn)行中的重要作用，以及滑油的臟污對(duì)柴油機(jī)軸承所造成的嚴(yán)重傷害。希望對(duì)今后類(lèi)似柴油機(jī)的修理以及軸瓦生產(chǎn)廠(chǎng)家有較好的技術(shù)參考價(jià)值。