某钢铁公司所属的矿山使用的17台别拉斯540A自卸车，改用康明斯NTA-855-C360发动机后，曾有一段时间内，先后出现8次曲轴的断轴事故。为此，技术人员进行了深入的分析研究，提出了解决此类问题的措施。
1 曲轴修理磨削中的工艺问题分析
在发动机维修过程中，由于工程机械、大型或重型车用的发动机曲轴制造成本较高，加工中，多采用磨削的方法来恢复其使用性能，以便重复使用。在曲轴断轴事故中有80%是使用经过磨削修理的II级曲轴，断裂发生在曲柄臂和轴颈之间的过渡圆角处。
在发动机工作中，曲轴受力条件十分复杂，既要承受燃烧气体压力、往复运动质量的惯性力、回转质量的离心力，还要承受这些力所形成的弯矩和扭矩，这样就使过渡区的应力剧激，极容易产生疲劳，出现裂纹，严重时造成断裂。为了防止过渡区的应力集中，曲轴在设计、制造过程中应增加过渡圆角Ｒ，并采取了相应的工艺处理。
该NTA-855-C360发动机主轴颈过渡圆角为Ｒ5.5mm，连杆轴颈为Ｒ4.5mm。在对断裂的曲轴进行检验后发现，Ｒ角均小于原标准值。在对曲轴磨削修理的现场进行考察发现，企业加工曲轴是在一台曲轴磨床上要磨削各种规格的曲轴，磨削完轴颈小的曲轴后，直接磨削大轴颈的曲轴，在此期间没有更换砂轮和修整Ｒ角，致使其低于原标准值，显然，这给曲轴安全使用留下了隐患。
2 曲轴扭转减振器损坏的原因分析
分析断轴原因时发现有60%的断轴其扭转减振器已经损坏。
在矿山的施工现场笔者看到车辆要从海拔－200m深的坑底向上重载行驶，发动机长时间在1450~1550r/min的转速下工作，而这个转速正是NTA-855-C360发动机的临界转速。此时发动机曲轴极容易发生扭转共振现象，而共振对曲轴危害极大。
为了消除曲轴扭转振动，该发动机在曲轴端部装有曲轴扭转减振器，以保护曲轴。发动机长期工作在临界转速范围内时，曲轴扭转减振器一旦损坏，极容易造成曲轴的断裂损坏。因此，曲轴扭转减振器的失效是引起断轴事故的一个重要原因。
３ 活塞连杆组的平衡分析
曲轴连杆机构主要包括活塞连杆组和曲轴飞轮组，它可以把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的扭矩，并向外输出机械能。由于该机构是将活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动，所以，同时受到往复惯性力和离心力的作用。在该机构的修理过程中，要严格进行平衡检验。据调查，有两起事故都是因为更换过发动机的活塞连杆组部件，而没有进行严格的平衡检验，产生了柴油机扭振不平衡，造成曲轴断轴事故。
４ 结束语
综上分析，为了减少和避免曲轴断轴事故的发生，应采取如下防范措施：大功率发动机应尽量避免在临界转速下长期运行；在曲轴的修理过程中要严格按照修理工艺规范进行；要对曲轴扭转减振器进行定期的检查和更换；对活塞连杆组的维修要按其使用保养说明书的规定进行。
热门推荐