2014年07月07日,山東濟南一銷售零部件單位一起WD615發動機在中修(更換曲軸、連桿、活塞運動組件)后一個月出現因連桿斷裂引起發動機搗缸的事故。我們根據客戶反饋的實際損壞情況及現場的事故現象;結合損壞的零部件圖片,進行事故原因分析。
由于發動機零件的損傷有不同的原因和表現形式,就同一損傷而言也可能有一個或多個原因單獨或同時發生,我們必須通過零件損傷的表面現象,分析出產生故障的本質原因。但在許多情況下,單從某一零件的表面損傷痕跡還不能準確地判斷其本質原因,還需要了解故障發動機的工作時間、工作條件、使用工況、維修狀況、油料的品質以及相關件的損傷情況等詳細的資料,加以綜合分析,才能找出造成故障的真正原因。
● 事故現象:
因是經銷單位銷售的產品,所以我們并未得到更多的故障圖片。


1、并未看到完全的連桿螺栓的殘骸,只有斷裂的連桿和秦燕連桿螺栓的理化拆解零部件。
2、從上圖以及之前樓層圖片可以看到,連桿瓦蓋并未嚴重變形以及沒有嚴重磕碰,鋸齒形定位槽也沒有嚴重損壞。
連桿斷茬處有宏觀觀察有明顯的疲勞痕跡。
連桿體上的鋸齒定位槽處的連桿螺栓斷茬雖有疲勞,但是因沖擊負荷過大引起瞬時斷裂的痕跡也是較為明顯。
● 事故分析:
1、一般來講發生此類問題容易引起扯皮的事情,對于經銷零部件的單位來講,不容易區分是連桿先斷還是連桿螺栓先斷,所以通常來講各持己見的比較多,類似本案例中連桿螺栓還去做了理化試驗來證明本身材料沒啥問題。
對于WD615發動機來講:
從發動機前部往后面看,發動機是順時針工作類型:
眾所周知,連桿作為往復式發動機的一個重要組成構件,承上啟下,既要承擔發動機做工沖程的爆壓,還要承受曲拐壓縮沖程在旋轉運動中的沖擊;俗稱上頂下砸。對于連桿本身來講,生產對其要求都非常嚴格。
下圖中右側的藍色箭頭也對應著本案中斷裂連桿相對應的區間;
常規來講,連桿小頭的連桿襯套在連桿轉配到發動機前是需要進行鉸削來和發動機的活塞銷進行配合測量工作的,但是作為維修市場上很多人為了降低“麻煩”等級,通常是提前裝好了所謂的免鉸連桿襯套。本案中的連桿就是使用類似產品,但是在實際使用中,這個襯套已經發生了嚴重的沖擊負荷下引起的斷裂裂紋。
2、對于連桿本身來講,引起運動特性,在其工作的過程中會存在幾個高應力區,對于WD615發動機這種斜切口連桿來講,主要的三個應力區集中分布在連桿小頭,連桿體下部,連桿瓦蓋的部分區間。如下圖綠色區域分布:
正如上圖所示,本案中的連桿在連桿體斷裂的地方基本上位置符合高應力區位置,而且如果是左側連桿螺栓斷裂在先的情況下,通常連桿體會因定位的丟失引起連帶甩的狀態,那么正常來講連桿高應力區以及瓦蓋都會沖擊到右側凸輪軸位置(早期有事故案例特寫),而本案中無此現象。
3、就剩下的連桿體的連桿螺栓斷茬來看,除了存在幾個硬性疲勞顯像線條外剩下的基本上是瞬斷,沒有出現較為明顯的拉伸變形:
4、在觀察連桿的過程中還發現存在砸瓦的痕跡:
● 事故綜述:
本案中幾個疑點:
1、連桿襯套在短時間內就存在單邊裂痕,懷疑和活塞銷的配合間隙存在問題以及本身襯套的加工以及強度問題,不管是因未更換活塞銷還是連桿襯套在鉸削的過程中數值超標;
2、連桿殘體有存在砸瓦的痕跡,連桿斷裂面存在疲勞損傷,
3、連桿的高應力面部分結構和原廠連桿有差別,較原廠的加強部分單薄;
從目前宏觀的觀察看,本案是相對因連桿疲勞后斷裂引起事故,但是中間牽扯到個零部件的配合數據也存在問題,多方面引起的一個綜合事故,切不可單獨看局部。