曲轴断裂的原因及预防

     柴油机曲轴是重要的潍柴发动机配件。曲轴工作时，承受着拉、压、弯等周期交变应力作用和扭转振动，受力复杂。我们来探讨曲轴修理和使用过程中，如何预防曲轴断裂问题。
     一、曲轴断裂面特征
     1.曲轴断口与位置
     作为潍柴配件来讲，所有曲轴断口上均有明显的光滑区和粗糙区。说明曲轴是在疲劳破坏下发生断裂的。曲轴外部形状尺寸突然变化，具备局部应力集中的条件，在复杂的拉、压、弯、扭等周期交变应力作用和扭转振动作用下，会在应力集中处首先形成初始微观裂纹，分散的微观裂纹经过集结沟通，将形成宏观裂纹即疲劳源。裂纹扩展过程中，裂纹的两个侧面在交变载荷下，时而压紧，时而分开，多次反复，形成断口的光滑区。粗糙区则是在裂纹达到临界零件尺寸后，在应力循环次数较少的情况下迅速断裂形成的。
     在所考察的曲轴中，断裂位置均发生在主轴颈与连杆轴颈之间和连杆轴颈段，有两种情况：
     (1)在主轴颈圆角处与连杆轴颈圆角处之间的截面。主轴颈过渡圆角处具有明显的占截面较小份额的光滑区，而其对面的连杆轴颈过渡圆角处具有较大的粗糙区，说明裂纹是先从主轴颈过渡圆角处产生的，逐步扩大之后，通过曲柄臂发展到连杆轴颈过渡圆角处断裂开。
     (2)在连杆轴颈靠近曲柄的圆角处的截面。用同样的方法可以判断出裂纹是先从连杆轴颈过渡圆角处开始产生，逐步斜向远离曲柄位置发展，扩大之后断裂。
     二、预防曲轴断裂的措施
     1.设置柴油发电机组工作转速时，避开临界转速，即1400r/min和933r/min。
     2.改变连杆轴颈表面油道口位置和油道方向。当连杆轴颈表面承受连杆较大的单位面积作用力时，避免油道口附近表面处于较高压力位置；通过改变油道方向提高润滑油的相对流动速度，从而改善连杆轴颈内侧磨损大的现象。避免在一次大修周期内连杆轴颈偏磨或减小连杆轴颈偏磨，就可以在大修时按照修理标准要求不磨曲轴或减少磨削量。
     3.加大过渡圆角半径。使得R/D=0.05或R=0.05～0.06D(R：圆角半径，D：主轴直径或连杆轴径)，减小有效应力集中系数。
     4.渗氮。磨轴磨削量超过一定厚度后，进行表面渗氮处理，以增加曲轴的耐磨性和抗挤强度。
     5.做动平衡试验并配重。每次曲轴磨修完后，做动平衡试验并配重，保证大修质量。