柴油機連桿大端的受力分析和改進

連桿是柴油機重要運動部件之一,對四衝程柴油機來說,在膨脹衝程時,它將作用在活塞上很高的氣體力轉變成曲軸的旋轉力矩,在排氣衝程末和吸氣衝程開始時,則將承受著很大的往復慣性力(尤其是大端),運轉中交變十分頻繁,因此,故障比較多。

柴油機連桿大端的受力分析和改進

柴油機連桿大端的受力分析及改進:

240/275柴油機連桿在運用中曾先後發生過連桿螺釘斷裂、連桿蓋斷裂及大端短臂側齒部裂紋等故障。我廠對此幾經改進,演變成現在的G型連桿。應該說G型連桿比早期的連桿有了明顯的改善。但在大修時仍發現有些連桿在大端斜切面短臂最外側齒面有微細裂紋。為此,我們對連桿大端在運轉中的受力狀況進行了理論分析,找出了大端短臂最外側齒面微細裂紋產生的主要原因,並針用原因進行了改進。

2240/275柴油機G型連桿大端的改進

2.1對已有裂紋的G型連桿進行整修

儘管G型連桿經過一個大修期左右的運用,在大端短臂最外側齒面產生微細裂紋,但還未給運用帶來大的問題。考慮到G型連桿已大量裝用在16V240ZJB、C型柴油機上,如果對大端短臂最外側齒面已有裂紋的連桿採取一定措施,使之能繼續安全地使用一段時間,對使用者還是很有意義的。於是,我們對已有裂紋的G型連桿予以整修進行了下列可行性探索。

1)對在大修中發現已有裂紋的G型連桿,按裡卡多公司的建議,將連桿蓋最外側齒剃除,並將裂紋消除,按C型柴油機運用工況的1.1倍負荷,進行了1×107次迴圈疲勞試驗。試驗後經探傷檢查,沒有發現齒面有裂紋和其它異常現象出現(見《16V240ZJ柴油機G型連桿疲勞試驗報告》);

2)E型柴油機樣機(標定轉速為1000r/min,標定功率為3680kW)在經過包括磨合調整、全面性能試驗、100h和360h試驗,累計約550h試驗後,經解體檢查發現有13根G型連桿齒面已產生裂紋。我們對其中2根有裂紋的連桿不作任何處理,繼續裝機;

其餘11根則將裂紋消除後繼續裝機。之後,E型樣機又順利地完成了包括6000次由怠速至滿負荷的熱衝擊試驗、50h110%負荷試驗(其中1h為超轉速)、5個10h模擬機車迴圈負荷試驗、30h怠速試驗和效能複核試驗在內的更苛刻的考核試驗,累計約550h。試驗後經解體檢查發現,原來沒有裂紋的3根連桿也產生了裂紋;11根消除裂紋的連桿有2根又出現了裂紋;未作任何處理的2根連桿,齒面裂紋雖有擴充套件,但大端短臂側齒部均未出現大的破損現象。

通過上述探索,說明已有裂紋的G型連桿,如將連桿蓋短臂最外側齒剃除,並消除裂紋後,仍可繼續裝機使用一段時間(至少一箇中修期),而不會給運用帶來嚴重後果。

2.2連桿新方案的探討

儘管有裂紋的G型連桿經過適當整修後,仍可繼續裝機使用一段時間,但從設計角度來說,總不是理想之舉。於是,我們對連桿大端在運轉中的受力狀況進行了理論分析,找出了大端短臂最外側齒面微細裂紋產生的主要原因,針對原因進行改進。