摘  要：柴油机斜切连杆的大端的紧固螺栓是柴油机重要联接螺栓，由于连杆自身的运动和受力比较复杂，导致螺栓的损坏时有发生，人为的装配和使用不当是螺栓损坏的重要因素。一旦紧固螺栓发生断裂性事故，其后果不堪设想。本文从连杆的受力和人为的两个角度出发，论述其损坏原因。

        关键词：柴油机连轩  预紧力  拉伸应力  拧紧力矩

   

    引  言

        柴油机斜切连杆是传递曲轴与活塞运动和动力的高负载构件，由其自身的运动关系，大端的受力较小端更加复杂，对连杆的受力状态和大端处的应力分析，已有大量的研究成果。但对大端处紧固螺栓的状态分析，仍然比较少见。螺栓的损坏，可认为产生较大的轴向，横向塑性变形，螺纹或螺栓表面处出现较为严重的损伤以致断裂等现象，这类问题一般出现其工作时间较长，所以不能排除长期复杂的交变载荷的综合作用效果。同时，装卸和使用不当，也是其重要原因，本文从螺栓损伤、受力分析和人为因素三个方面进行分析和讨论。

 

      螺栓常见损伤

       1、螺栓断裂

        螺栓沿螺栓某处或螺纹的横截面处断裂。大体可分为两种形式：

        (1)螺栓有较大的塑性变形后断裂，其原因有： ①柴油机超载运行，或产生飞车，严重拉缸等故障，均属操作不当。②装配预紧力过大，产生过大塑性变形，使螺栓有效截面积减小，而引起应力过大，装配时支撑面与螺栓孔线不垂直度过大，拧紧后产生过大的弯曲应力。③螺栓自身存在材质和热处理缺陷，造成较大应力集中。而引起螺栓断裂的主要原因是由正拉力所引起，截面应力为正应力值。

       (2)螺栓无较大塑性变形后断裂：当螺栓自身存在财质缺陷和不当热处理时，造成较大应力集中或微裂纹，在交变式冲击载荷作用下突然断裂。

        2、螺栓轴向塑性变形

        螺栓过大的塑性变形是损伤类型之一，1(1)所述原煤均能使螺栓产生过大轴向塑性变形。

        3、螺栓横向塑性变形

        斜切面的螺栓产生横向的塑性变形。主要由斜切连杆的斜切面上产生较大的剪力引起。

        4、螺栓表面损伤

        由装配或由拉，弯、剪等应力引起。

        以上均为常见的螺栓损坏现象，一旦出现，应分析原因及时更换。

 

      受力分析

        螺栓所受应力比较复杂。一般为：预紧应力：包括由拉伸所引起的正应力和拧紧时拧紧力矩所产生的剪应力。工作应力：由连杆的平面运动所产生的惯性力和惯性力矩，惯性力主要由活塞的变速往复运动所施加，惯性力矩由连杆的摆动力矩引起，工作应力为拉伸的正应力和弯曲产生的正应力、大头斜切，斜切面又存在在较大的剪应力。交变应力：由连杆的往复运动除预紧力外，工作应力的一部分形成交变载荷而产生变动应力。故螺栓实际处于：正拉力P，弯矩：M和剪力：Q 螺栓的应力计算，可将轴瓦的圆形认为是平面曲紧，并按平面曲紧形式计算出由拉、弯、剪所引起的应力值。拉伸和剪切应力包括预紧力所弓j起的拉应力和拧紧力矩所引起的剪应力。并按第四强度理论计算(计算略)，由平面曲紧的计算结果和对摞栓损坏的情况分析：引起螺拴破坏的主要因素是拉力．

　　螺栓所受预紧力Pv与变形△L1之间呈线性关系．其直线斜率由螺栓刚度CS所决定：tga=■=C，大头轴承受P■作用后，首先夹紧轴瓦，  由于转瓦本身刚度极小，直线比较平坦。当连杆大端大头分开面之间间隙全部压实，所需预紧P■，轴瓦变变形量△L■，达到直线拐点，再施加预紧力压缩，  即为压缩连杆大头本身，由其大头刚度很大，直线很陡上升，斜率由大头刚度C■决定：tgβ=■=CP，图中PB为柴油机满负荷时螺栓所受的工作拉力，P■为螺栓工作时所受的交变形动变力。由图2可看到，螺栓预紧力P■是螺栓所受到的主要作用力，在外载荷稳定，不发生工作故障的条件下，正确控制预紧力，规范操作程序，是螺栓安全工作载荷上叠加变动力值，螺栓在长期交变应力条件下工作，将引起疲劳效应，螺栓的疲劳损伤主要由此引起，P■的影响可按交变应力的力幅校核疲劳强度。值得考虑的是，螺检的损坏往往出现在螺纹处，其原因是螺纹根部产生较大应力，应力集中与P■时的长期作用，将加速疲劳现象的出现。除此之外，螺栓材料、装配，加工，热处理等影响因素也不容忽视：影响疲劳极限的因素一般有：

        (1)螺栓的公称尺愈大，疲劳极限愈低。

        (2)细牙螺纹的疲劳极限比普通螺纹高。

        (3)高强度合金螺纹的疲劳极限比普通碳素钢高，但不显著。

 

    人为因素

        从以上螺栓的受力分析我们看到。螺栓的损坏情况虽与连杆运动所产生的工作应力：正应力(拉伸、弯曲)和剪应力及交变动载荷有关，但最主要的破坏应力是预紧应力所引起的正应力。在实际工作中，人为的装拆，配合，维护工作的不规范化行为较为常见，这也是造成构件损伤的重要人为因素，在机械设备中，不能完全排除由设计、加工等方面所引起的构件损伤问题。对构件的损伤和破坏的原因是多方面的，人为因素占有比较大的比重。所以对提高并强化操作者规范化管理水平，提高管理人员的业务素质，规范业务范畴，强化管理人员和广大操作者敬业爱岗精神，才能真正形成集约化管理生产方式。

 

        结束语