一种油底壳破裂故障的问题分析和解决方案

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1 工件结构和故障的介绍油 底 壳 部 件 是 润 滑 油 容 器 ，安 装 在 柴 油 机 的 下 方 ，以 保 证 各 运 动 副 的 润 滑 。本 文 介 绍 的 是 - 种 中 大 功 率柴 油机 的 油底 壳 ，壳 体采 用 厚 3 nlm 的低 碳钢 板 冲压成形 ， 中间隔 板 采用 厚 6 mm 的低碳 钢 板 与壳 体焊 接为- 体 。 由于 壳体太 大 ，中间设 4道 隔板 ，对壳 体起 到刚 度 加 强 作 用 。隔 板 下 方 开 口 .其 作 用 是 既 防 止 了 油 底壳 内的机 油整 体晃 动太 过剧 烈 ，又保 证 了隔 板之 间 的机油 在下 部相互 联通 为 -体 ♂构示 意 如 图 l所示 。

柴 油 机 试 验 之 初 没 有 问 题 ， 问题 出 现 在 耐 久 试 验到 第 40多 个 小 时 之 时 ，油 底 壳 出 现 裂 纹 ，机 油 泄 露 。经过拆 检 ，发现 裂纹 出现 在 油底壳 隔板 与壳 体 底部 焊接处 (如 图 2所示 )，裂缝 以隔 板焊 缝 内侧 端点 日”和 C”为切 点 ，沿壳 体 纵 向 (与 隔板 焊 缝方 向垂 直 )在壳 底 母收稿日期：2012年 l0月2013/3材 上 扩 展 形 成 裂 缝 。

这 种 裂 缝 发 生 的 特 点 是 ：- 旦 出 现 微 裂 纹 .就 会 迅速 扩 展为 大 裂缝 ，而且 在 几道 隔 板 的 曰、c点 处 相继 出现 。 问题 出 现 之 初 ，设 计 者 分 析 是 焊 接 工 艺 方 面 的 原因 。更换 了 电焊 工 ，采 用更加 规 范的焊接 工艺 和更 加严格 的检验 标 准 ，结 果油 底壳 经过试 验 之后 ，问题 依 旧没有 改 善 。

2 裂缝形成的原因由 于 中 大 功 率 柴 油 机 的 振 动 较 大 . 油 底 壳 内装 的机 油 量 也大 ，机油 随 机器 振 动 ，呈 上 下颤 动趋 势 ，施 加在 壳体 底面 上 的作 用力 也就 很大 。如 图 2所 示 的隔板 。

较 短 的 A-曰段 和 C-D 段分 别 与壳 底 焊 接 ，而 很长 的- C段 悬空 ，未 与壳底 焊接 ，成 为壳 底 刚度最 薄 弱部位 。这个 薄 弱部 位 随机 油上 下振 动 ，形成 了 以 、C为支点 ，类 似 重槌 敲击鼓 面般 的颤动 。柴 油机 曲轴 的转速为 1 000～l 500 r/min，壳底 钢板 也会 依 此频 率颤 动 ，且以 、C为支 点作 微 量 的交变 弯 曲 ，使 钢 板首 先 在此 处疲 劳变 脆 ，从 而 出现 裂纹 ，裂纹 扩展 ，最 终导 致 壳底 钢板 破 裂 。笔者认 为 ，这 种破 坏主要 与壳 体 的刚度 和隔板的设计 结构 有关 ，与焊 接工 艺 、焊接 质量 以及 焊接 应力的去 除等 因素关 系不 大 。

3 改进隔板结构经 过 以 上 分 析 . 解 决 问 题 思 路 应 从 提 高 油 底 壳 壳底 刚度 方 面考虑 ，有 以下 3种 方案 可供选 择 ：1)增 加壳体 材 料厚度 ：2)在 壳体底 面 压制起 伏筋 ，以增 加壳底 刚度 ；3)合 理改进 油底 壳 隔板形状 。

增加壳 体材 料厚 度法 .会 使工 件重 量 和成本 大 大增 加 ；底面 压 制 起伏 筋 法 ，对 小批 量 多 品种 产 品 ，设 备和模具 投入 费用 较大 。鉴 于前 两种不 理想 方案 ，笔者采用 了第 3种 方案 ，设计 了如 图 3所 示 的隔板 ～ 原来 的- 个 大 开 口分 成 四个 小 开 口 . 隔 板 与 壳 底 的 5个 接 触机械制造51卷 第583期