根據(jù)康明斯公司多年的經(jīng)驗和實踐表明，彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂是預(yù)制艙式靜音發(fā)電機(jī)曲軸的主要破壞形式，特別是彎曲疲勞斷裂更為易發(fā)。疲勞破壞形式是指主軸的橫斷面沿君軸線方向急劇變化，因而應(yīng)力分布極不均勻，很難準(zhǔn)確計算出應(yīng)力，給出強度判據(jù)。尤其在曲柄臂和軸頸的過渡圓角部分，油孔附近會產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。在循環(huán)應(yīng)力作用下，在應(yīng)力集中區(qū)便可能產(chǎn)生疲勞破壞。

　　① 光磨軸頸時，沒有使軸頸與曲軸臂（曲柄）連接處保持一定的內(nèi)圓角（通常要求軸頸的內(nèi)圓角為1~3mm之間）引起應(yīng)力集中而使主軸斷裂。

　　由于曲軸斷裂的方向是從曲軸頸圓角處開始，最后橫斷整個曲柄臂，說明主軸具體是彎矩功用下的疲勞破壞，所以計算中不考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。為大概起見，初步認(rèn)為在活塞上止點時，因為爆發(fā)壓力的作用，使主軸內(nèi)部彎曲應(yīng)力最大，下止點時應(yīng)力最小。筆者選取了此款發(fā)電機(jī)組最大轉(zhuǎn)矩點工況進(jìn)行講解，此時，發(fā)電機(jī)組爆發(fā)壓力最大，主軸所受的彎曲應(yīng)力也最大，對發(fā)電機(jī)組在上止點附近的最大爆發(fā)壓力點和下止點分別進(jìn)行了有限元靜力解惑，得到主軸頸斷裂處的彎曲應(yīng)力數(shù)值，為此處的圓角疲勞強度計算提供了計算依據(jù)。該曲軸的材料為40Cr整體調(diào)質(zhì)（斷裂圓角處為車削加工，未做特殊處理），查得該曲軸材料的彈性模量E＝206 GPa，剪切模量G＝79.38 GPa，泊松比u＝0.3，抗拉強度σb＝750 MPa，屈服強度σs＝550 MPa、彎曲疲勞極限σ-1=350 MPa。

　　該發(fā)電機(jī)組在最大轉(zhuǎn)矩點、1個做功循環(huán)內(nèi)的缸內(nèi)燃?xì)鈮簭娙鐖D2所示，闡明得知，在主軸轉(zhuǎn)角14°附近，缸內(nèi)燃?xì)鈮簭娺_(dá)到峰值約為80 bar，選購此位置對整個曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力計算，為圓角處最大應(yīng)力的有限元計算提供載荷要素。

　　如圖2所示，最小彎曲應(yīng)力時的曲柄連桿裝置受力在a＝180°（爆發(fā)下止點）時，氣體爆發(fā)壓力約為1 153 N；a＝540°（換氣下止點）時，爆發(fā)壓力約為347 N。為得到圓角最小彎曲應(yīng)力，選取a＝540°作為計算工況點，此時β＝0°，求得裝置受力情況。

　　用磁力探傷器進(jìn)行驗看，先把曲軸用磁力探傷器磁化，再用鐵粉末撒在需要察看的部位，同時用小手錘輕輕敲擊曲軸。這時注意觀察，如有裂紋撬裝發(fā)電機(jī)組，在鐵粉末聚積的中間就會發(fā)現(xiàn)有清楚的裂痕線條。

　　先消除黏附在曲軸表面上的油污，然后用煤油或柴油浸洗整個曲軸，再取出主軸將其抹拭干凈，最后將曲軸的兩端支撐在木架上，用小手錘輕輕敲擊每道主軸臂。如發(fā)出“鏘、鏘”（連貫的尖銳金屬聲），則表示主軸無裂紋；如發(fā)出“波、波”（不連貫，短促的啞金屬聲），則表示主軸有裂痕。然后在這附近容易發(fā)生裂紋的部位，用眼看或用放大鏡仔細(xì)觀察，如發(fā)現(xiàn)油漬冒出或成一黑線的地方，就是裂紋之所在。

　　將曲軸用煤油或柴油洗凈抹干后，在主軸表面均勻涂上一層滑石粉，然后用小手錘輕敲主軸臂，如果主軸存在裂紋，油漬就會由裂痕內(nèi)部滲出而使曲軸表面的滑石粉變成黃褐色，即可發(fā)現(xiàn)裂痕之所在。

　　將主軸洗凈浸在熱油（機(jī)油）中約2h，讓油進(jìn)人裂縫，取出抹干后，用噴槍把“石灰乳液噴到曲軸上使其干燥（石灰乳液是清潔的白堊和酒精的混合液，其比例為1：10-1：12），或用氣焊火焰將主軸上的噴層加熱至70~80℃。這時，白堊便吸收儲存在裂縫中的油液，這部分白堊便成暗色，顯示出裂痕的形狀。

　　先將主軸放在堿水中煮洗清潔，除去油污，再用鑿刀沿著裂紋表面鑿成“U”形槽。槽深以不見裂痕為好。槽的底部呈圓弧形，槽口的寬需根據(jù)裂紋的深度、長度和形狀等情況來決定。然后進(jìn)行校正，使主軸的彎曲擺差不超過規(guī)定范圍。最后，將主軸裝在專制的焊架上，或裝在氣缸體上，并在曲軸與焊架或氣缸體之間墊以鐵質(zhì)襯瓦。再將軸承蓋用螺栓緊固，避免主軸在焊接步驟中彎曲變形。如果焊接折斷的曲軸，需按主軸折斷的原痕找出中心縫，用電焊在斷縫兩側(cè)先點焊幾點，再在裂縫未電焊的兩面開槽后焊接。

　　焊修前，先用氣焊火焰在焊補部位加溫至350~450℃，再用直徑3~4mm的低碳鋼電焊條進(jìn)行電焊焊接。焊接時，用采用對向焊接（與裂紋垂直方向移動焊條）的策略，而且每焊完一層后，應(yīng)立即處置焊渣，再焊下一層。

　　焊后，應(yīng)先將焊修處鑿修平整，并鉆通油道，檢修焊接處有無裂紋，主軸有沒有彎曲變形。然后用磨床在焊接處進(jìn)行磨削加工，使表面光潔平整，并可在曲軸的工作表面進(jìn)行熱清除，以增加工作表面的抗磨性能。

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