STEYR类重卡WD615发动机 事故案例分析

2009年02月26日，我单位受理一潍坊客户销售滨州渤海活塞股份有限公司活塞（型号为：WD615 E2-3A）。发动机在更换缸体、曲轴、四配套后不久出现严重的捣缸事故。因客户没有提供全部的损坏部件，我们只能根据客户提供的损坏活塞、活塞环、气缸套、连杆，组织有关技术人员进行事故原因分析。 
    根据了解，此用户在更换缸体、曲轴、四配套后；在负载磨合期间，司机在感觉发动机有异响的前提下继续行驶了2-3公里，直到发动机因捣缸而停车。当地的维修站笼统的说是因为活塞的产品质量问题导致此现象，下面我们来做详细的分析：
●  一、事故现象：

    A、此缸付的活塞、活塞环、气缸套均严重破损，成碎块状，连杆小头沿轴向方向弯曲。

    B、活塞可以找到的相对大的碎块如上图，其中的破损表现了很多形式上的特征。

    C、气缸套的损伤也是多种形式的。



    D、活塞环基本是粉碎性断裂，活塞销卡簧磨损严重。

    E、气缸套从支撑肩出断裂，且断茬极其不规律。
●  二、 事故分析：
    活塞被称为发动机的心脏，它是发动机中最重要的零件之一，由于活塞是在高温、高压的燃气作用下，不断地做高速往复运动，从而承受着高温高压的热负荷和机械负荷，其工作条件十分恶劣。活塞是发动机主要运动部件中惟一的铝件，发动机中与之相关的任何一个部件或发动机工作状态发生故障都极有可能导致活塞受损或破碎，因此，发动机的故障也往往暴露在活塞上，但其真正引起发动机故障的部件并不一定是活塞，需要根据具体情况进行具体的分析。很多朋友面对一堆破损零件却不知如何下手进行分析，其实通过现象看本质，在掌握足够的基本知识后，只要细细推敲还是可以分析出来的！
    1、 活塞碎块分析：

    燃烧室内的一块碎块（下图）有可能是因为活塞因外力作用断裂的一部分插入后，在与气缸盖发生碰撞后与活塞头部脱开。

 

    对于这个猜测，我们将下图的两个碎块将送到山东滨州渤海活塞股份有限公司做金相化验。

    2、活塞环断块分析：

    一般活塞环出现这种断裂成数段的情况比较少见（通常在不是因为气缸套支撑肩断裂的情况下；活塞环出现这种问题大部分是由于在高速、大负荷的情况下，因活塞环的环高在磨损后尺寸变小，导致活塞环出现自振频率与高速、高爆发冲击频率接近后出现共振导致断裂），但是这个事故中的第一道活塞环既有磨料磨损、熔着磨损的痕迹也有因为外力作用导致的变形区域。

    上图这种严重的磨料磨损通常发生于早期的轻微拉缸现象当中，当活塞环的润滑效果变差，气环与活塞的镍铁镶环出现半干摩擦后，机油中的杂志夹在当中形成这种磨损。
 对于装有E2-3A活塞的欧Ⅱ发动机来讲，第二道气环一般选用的是反扭曲矩形环，这种结构既可以有效的减少机油的消耗量，又可以更好的提高气密性。但是此事故中的第二道气环通过观察发现其在装配的过程中出现把第二道气环装反的现象！ 


    因发动机的油环已经完全破损，所以在此我们不做图解分析。
    3、 活塞销卡簧
    活塞销卡簧的作用就是限制活塞销的轴向蹿动。在正常情况下，因为活塞环支撑作用及气体压缩的作用，活塞相对在气缸套内属于半浮动状态；所以活塞销很少对活塞销卡簧有轴向冲击力的表现，当在活塞与缸套之间的配合公差超限或活塞环磨损严重失去支撑作用后，有一部分的分力会导致活塞销产生轴向蹿动，导致活塞销卡簧磨损。当如果气缸套破损后，活塞直接丧失导向后，这种轴向分力增大会导致卡簧严重磨损！


    4、 气缸套及缸套支撑肩：




    5、连杆：
    右图红色标记为气缸盖；黄色区域为假设气缸套在支撑肩断裂后下行，因第一道活塞环卡在气缸套的断茬上，导致活塞从第一道气环位置出现局部撕裂的部分。当气缸套被活塞环牵拉到一定位置，曲轴的曲拐臂在旋转的过程中和气缸套发生冲撞，导致气缸套严重破损。

    活塞上行时，因为失去支撑，在黄色的活塞残块的阻挡下，活塞会继续上行但是方向会发生改变，极有可能和缸体的缸套承孔发生挤压，因发动机的缸套承孔与缸体水道之间的组织结构在相邻的两个气缸之间（轴向）最薄（强度低）所以，一般发生挤压破损的位置都大部分在轴向方向，当残余的活塞连杆组被曲轴带动继续上行受阻后，连杆发生轴向弯曲。
●  综述：
    此发动机出现捣缸事故并不是因为活塞断裂导致。活塞经过滨州渤海活塞股份有限公司化验，材质属于合格产品。（过多的铁、钙的含量来自与冷却系统内部的残渣）。