如何提高曲轴疲劳寿命

机车进厂大修时,曲轴已经运行了一个大修期,主轴颈和连杆颈一般都存在拉伤现象,内部缺陷也由于受到工作循环应力的作用而有所发展。对检修曲轴而言,化学成分、材料纯度、显微组织、热处理状态和使用环境已经确定,不容易再在这些方面采取措施。据统计,机械的断裂事故中,80%以上是由金属的疲劳引起的。从曲轴的断口形貌分析,所有的断裂面上都可以清楚地看到疲劳源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区的分布情况。由此可以准确地判定,曲轴的断裂也有属于疲劳断裂引起的。因此,如何提高曲轴疲劳寿命，我们可采取以下相应措施:

(1)强化氮化工艺,0级手工修的曲轴也要进行氮化。

(2)改变曲轴解体工艺,拆卸铝堵方法由加热拆堵改为机械钻堵。

(3)严格控制检修曲轴的轴颈表面粗糙度,确保检修质量

(4)对曲轴圆根处进行圆根滚压。滚压后,不仅在此处能够形成残余压应力,而且还可以提高圆根处的表面粗糙度,从而提高曲轴的疲劳强度。

(5)对曲轴油堵孔处和曲柄上的去重部位及其它加工部位进行倒角或倒圆处理,去除锐棱、飞边、毛剌,减小应力集中状况,避免因应力集中过早出现疲劳裂纹而产生对曲轴疲劳强度的不利影响。

(6)采用超声波探伤对曲轴内部加强探伤。检修工厂目前采用磁粉探伤和着色探伤两种方法进行探伤。这两种方法中,磁粉探伤适用于零件表面和次表面的缺陷的探伤,着色探伤适用于表面开口缺陷的探伤。由于曲轴经过长时间的运行,一些原始缺陷有可能已经有所发展,从而超出了标准规定的要求,成为事故的隐患。为此可以采用超声波进行曲轴内部探伤,检查内部缺陷的发展情况,杜绝事故隐患,有效地防止曲轴断裂的发生。

(7)提高柴油机组装质量,确保曲轴轴线的跳动、机体同轴度和螺栓紧固顺序的要求,避免对曲轴产生附加应力。

(8)对曲轴实行寿命管理,建议超过12年的曲轴比较好不再使用。

通过采取以上措施,曲轴轴裂问题得到了有效的控制。截至到目前,曲轴断、裂的发生率只有未采取措施前的15%左右,说明以上措施是行之有效的。

随着整个铁路的不断提速,对内燃机车的要求也越来越苛刻。在提速之前,DF4型机车柴油机很少满负荷运转,但在提速之后,一些区段运行的柴油机从机车起步到列车进站基本上都处于满负荷运转,否则就不能满足铁路运行图的需要。速度的提高,对柴油机的各大部件是严峻考验,使机车故障率有所提高。曲轴断裂、活塞碎、碾瓦等故障严重威胁着行车安全。

举个例子，内燃机车检修过程中,饱受困扰的一个质量问题就是16V240ZJ型柴油机球铁曲轴断裂问题,它不但影响了工厂机车大修的形象,也带来了巨大的经济损失。近年来每年都会发生曲轴发生断、裂的事故。

我们知道曲轴在运用过程中,主要受到以下3方面力的作用:

①周期性变化的燃气压力和运动质量惯性力;

②轴系扭振振动和横向振动的附加载荷使曲轴承受附加应力;

③由于轴承不同轴,轴承与轴颈的摩擦以及机体、支座弹性变形等原因引起曲轴轴线不正而产生的作用力。

由于曲轴受到了交变载荷的作用,曲轴不可避免地要产生疲劳。造成零部件断裂的原因是很多的,有过载、低温脆性、应力腐蚀、氢脆和疲劳等。据统计,机械的断裂事故中,80%以上是由金属的疲劳引起的。从曲轴的断口形貌分析,所有的断裂面上都可以清楚地看到疲劳源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区的分布情况。由此可以准确地判定,曲轴的断裂属于疲劳断裂。

曲轴的安装 下轴瓦装妥后，即可安装曲轴。为使曲轴轴心线成一直线并使曲轴与主轴承保持一定的装配间隙，常常在装配过程中靠采用拂刮主轴承耐磨合金的办法，来达到装配的技术要求。

拂刮轴瓦时可以假轴为准，也可以主轴颈为准。假轴是用铸铁或钢板焊接制成的圆柱形空心管，其长度与机座的长度相同。假轴与轴承配合的部分经精磨加工，其直径正好等于主轴颈直径加上两者之间间隙值。使用假轴拂刮时，可使用起吊轻便省力。用此刮出的轴瓦是一个正确的圆柱形，工作时很容易形成液体摩擦楔形油膜。而直接按主轴颈拂刮出的轴瓦，经加工上油隙垫片后并不是一个正确的圆柱形。但在单件修理中，使用假轴极不经济。

拂刮后，应使用主轴颈与轴承均匀而紧密贴合，用涂色油方法检验要求主轴颈与下轴瓦贴合90~1200夹角范围内;为了将润滑油保存在轴承内，主轴承边缘应在3600内都能紧贴在轴颈上，用0.05mm厚的塞尺不得从轴瓦边缘插入。轴颈与轴瓦贴合部分，色油斑点要均匀，(25X25)mm2面积上不少于3~4个点，并且要求没有大雨(30X40)mm2的空白处。所有空白处不得在一直线上或统一垂直截面上。

主轴颈与轴瓦配合良好并能说明曲轴轴心线已成一直线，还需要跟云曲轴的臂距差来确定因此，在拂刮轴瓦的同时，应随时根据所测得的曲轴臂距差进行校正。直到不但主轴颈与轴瓦配合良好，而且曲轴臂距差也在规定的范围之内为止。 进行上述操作时，要求主轴颈的轴向串量不得超过规定的标准。