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。
2曲轴失效分析
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。
3曲轴如何安装
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。
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