某船副机伸腿故障实例

根据曲轴主轴颈跳动量的测量数据和无损磁力探伤的结果，判断曲轴已无法修复，必须换新。

副机修理人员对拆除的活塞连杆进行检查测量，发现连杆大端轴承座孔变形，椭圆度均超过说明书规定的 0.03 mm 的极限，应予修理或换新。

副机修理人员将副机解体，移出机架和曲轴，对机座进行外观检查，除经金属扣合修复处外未发现其他损坏。

机架和机座的金属扣合修理情况见图 7。

图 7 机架和机座的金属扣合修理情况

副机修理人员对凸轮轴及传动机构进行拆检，对燃油高压油泵进行解体检修。

船舶在卸货港开航后，副机修理人员对副机主轴承进行全面检查。

第4道主轴承表面全部磨损漏铜。

除第7道外，其他主轴承下瓦表面也磨损漏铜。

将主轴承盖装复到机座上，用千分尺测量主轴承座孔直径，直径为 190.05～190.06 mm，认定副机机座状况良好。

4月初船舶西行至新加坡锚地锚泊，厂家对机座上的主轴承座孔及中心线进行激光检查，见图 8。

图 8 激光检查机座主轴承座孔

检测结果显示: 轴孔中心线对中以及座孔内径尺寸在允许范围内，机座未变形。

在新加坡收到供船的翻新曲轴和其他备件后，船舶开往波斯湾。

用时4d将1号副机装复，用时2d进行试车、调整各工作参数，按 85% 额定功率进行负荷试验1h，各工作参数正常。

在未延误船期的情况下，船上经过约一个半月的检修工作，最终副机恢复正常。

此次故障修理换新副机曲轴，7 道主轴承，6 副连杆总成( 包含连杆、螺栓、大端轴承和小端轴套) ，1个缸套，1个活塞，1个缸盖及附件，所有进排气阀及弹簧、排气阀顶杆，全套活塞环，以及修理所需的各种备件、密封件等。

船舶管理公司提出的故障分析为: 

连杆大端螺栓首先松动，连杆大端轴承间隙变大，造成活塞压缩间隙消失，在排气冲程后期排气阀还未关闭时活塞已顶至排气阀，造成排气阀的卡块脱落和阀杆弯曲，活塞顶部撞击排气阀。

连杆撞击缸套造成缸套损坏以及活塞拉缸卡阻，缸套被拉断，连杆螺栓断裂，连杆轴承座孔开口击穿右侧机架和机座。

笔者比较认可船舶管理公司关于连杆螺栓首先松动的说法，但对于每个单独损坏的发生情况有不同的看法，具体分析如下:

1.排气阀损坏

副机的连杆大端螺栓松动后连杆大端轴承间隙增大，活塞连杆的惯性力也增大，连杆螺栓进一步疲劳拉伸，连杆大端轴承椭圆度逐渐增大，活塞的上行位置逐渐上移，活塞在排气冲程的后期撞击到还未关闭的排气阀，打弯排气阀和排气阀杆，排气阀在弹簧作用下趋于关闭。

排气阀杆被打弯，排气阀杆和卡块、弹簧座不能对中，卡块无法正常卡入到位，直至卡块弹出，造成排气阀脱落，阀桥受力不平衡而扭转离位。

弯曲变形的排气阀在缸套内受活塞撞击上下运动，直至活塞在缸套下部停止运动后，其中1个排气阀落入缸内。

2.缸套和活塞下部的损坏

随着连杆螺栓拉伸、连杆大端椭圆度增大，连杆上行及左右摆动幅度加大，打碎缸套和活塞下缘，击中缸套润滑油喷嘴。副机连杆伸腿也可能造成上述损坏。

3. 缸套断裂和连杆伸腿损坏

连杆螺栓松动、大端轴承间隙增大，使得大量滑油由连杆大端漏入曲轴箱，经连杆中间油孔上行至连杆小端及缸套的滑油量急剧减少，引起缸套和活塞的冷却与润滑不良，活塞和缸套过热、摩擦加剧，造成活塞咬缸、缸套被拉断，缸内高压气体瞬间进入冷却水腔，使得附近的冷却水腔压力突然增高，缸盖的冷却水接头绷开。

同时，活塞咬缸使得连杆螺栓受力增大，导致连杆螺栓突然断裂，大端轴承盖落入油底壳，连杆大端向右甩出，其开口上部击碎道门下框，开口下部击穿机座。

在事故发生过程后期，副机第3缸无法做功，甚至消耗其他缸的功率，使得副机频率降低、自动卸载次要负荷并发出自动解列报警。

由于缸套过热损坏和机架破损，水蒸气、油气喷出触发火警。

直至值班轮机员到达现场，副机仍在空转，此时第3缸连杆等运动部件已与曲轴脱离接触。

连杆大端轴承呈右上左下斜切口，将切口的右上接触面连杆侧称为 U 面、轴承盖侧称为 U1 面，轴承盖背面与螺栓的接触面称为 U2 面; 将切口的左下接触面连杆侧称为 L 面、轴承盖侧称为 L1 面。

仔细查看连杆大端轴承座孔右上接触面 U 和U1 的梯形齿，发现梯形齿顶边 2 个棱角已变得圆滑，而左下接触面 L 和 L1 的梯形齿顶边 2 个棱角比较完整( 梯形齿起横向定位作用，用 于 承 受 横 向力) 。

这说明连杆大端轴承座孔斜切口的上接触面U 与 U1 之间发生过相对的错位撞击且持续一段时间，使得梯形齿顶边的棱角变圆滑。

查看轴承盖背面，发现螺栓与轴承盖的接触面U2 也发生损坏。

由此推断连杆大端轴承的右上螺栓首先松动，轴承盖与连杆接触面有错动撞击，右上螺栓被逐渐疲劳拉伸，最后突然断裂。

右上螺栓断口平整，断裂的螺栓从轴承盖上脱落。

连杆大端轴承座孔斜切口的左下接触面 L 与L1 之间保持紧密的连接，2 个接触面之间未发生错动撞击，梯形齿顶边的 2 个棱角状况较完好; 

但随着右上螺栓被拉伸，左下螺栓受力增加，并受到额外的横向交变弯曲力，左下螺栓弯曲、疲劳后断裂( 也可能是轴承盖撞击之后断裂) 。

右上螺栓的断口平整; 左下螺栓的断口不平整且逐渐弯曲折断，导致断裂的左下螺栓因弯曲变形而卡阻于螺栓孔内。

综上描述，第3缸右上连杆大端螺栓首先异常塑性拉伸( 可能性较大) 或其紧固螺母松动，导致连杆大端紧固预紧力丧失，最终导致第3缸一系列损坏故障。

1. 首先检查曲轴是否弯曲变形、主轴颈和曲轴销表面是否损坏、平衡重是否损坏。

拆检第3缸邻近的主轴承，并查看主轴承的表面情况，在此主轴承未安装的情况下用千分表检查主轴颈的跳动量。

若情况正常则装复此主轴承，拆检另一邻近主轴承，测量其主轴颈跳动量。

其次检查曲轴是否有裂纹，一般情况下需要专业人员用强力磁力探测设备进行无损探伤检查。

裂纹可由超机械负荷所致，也可由过热产生的热应力造成，过热造成的裂纹是细碎成片的多个裂纹。

应尽早判断曲轴是否能够原地修理、进厂修理或换新;建议尽早找到翻新曲轴或曲轴备件，以便替换损坏的曲轴。

2. 确认机架是否有变形、损坏，以及是否可以修复或需要换新。

机架是铸件，若机械损伤未造成严重裂纹，一般不会引起大的变形，可采用金属扣合的方法修复，如本案例损坏处为非主要受力部位，经过修补保证完整性和密封性即可。

因为缸体铸件形状复杂，受热后容易产生裂纹和变形，应避免采用热加工( 如电焊) 方法进行修理。

3.检查机座是否变形、损坏，以及是否可以修复或需要换新。

机座变形分机械应力和热应力 2 种情况。

机械应力可能造成裂纹或变形，使得轴承孔中心不正或失圆。

过热产生的热应力往往造成轴承座孔变形，如轴承座孔收口，若采用新轴承将难以装复，如果强行装入，轴承背面可能出现间隙( 用塞尺检查轴承背面与座孔的贴合情况) ，导致轴与轴承之间的周向间隙分布不正常。

若在这种情况下试车，轴承和轴颈容易在短时间内过热，可能造成轴承烧熔和曲轴轴颈过热裂纹。

检查机座主要查看基座外表是否有裂纹、损坏及主轴承座孔是否对中，一般采用激光照射法。

4. 检查连杆大端轴承座孔。

在不装轴瓦的情况下安装轴承盖，按正常安装力度拧紧连杆螺栓，测量连杆大端轴承座孔的内径，如果测量结果超出规定标准 (本机 为 0.03 mm) ，则连杆必须修复或换新。

副机严重超速可造成连杆螺栓拉伸松动和轴承损坏。

应定期对副机超速保护装置进行检查和试验，确保其超速自动停车功能正常、超速自动停车的实际动作值准确无误。

正确认识副机超速的危害，为避免发生更大的损坏，超速之后的检查至关重要，应特别注意副机连杆大端螺栓的拧紧力度和检查进排气机构，若发现异常，应立即对副机做进一步的打开检查，彻底消除超速造成的隐患。