喬 朋（中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000）

東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)凸輪軸啃傷故障的原因分析及防止措施

喬 朋（中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000）

凸輪軸是柴油機(jī)重要部件，它經(jīng)曲軸通過(guò)正時(shí)齒輪傳動(dòng)，由50Mn低淬合金調(diào)制鋼制成，分四段連接而成，每段有進(jìn)排氣凸輪和供油凸輪各兩個(gè)，分別控制相應(yīng)氣缸的進(jìn)、排氣和供油。各軸段的連接處，均具有定位凸肩或定位孔及法蘭。凸輪軸采用全支撐式，柴油機(jī)在工作時(shí)，由于凸輪型面與滾輪為線接觸，表面接觸應(yīng)力很高，所有要求凸輪要有合理的外形尺寸和抗磨強(qiáng)度。

內(nèi)燃機(jī)車；柴油機(jī)；凸輪軸啃傷

1 使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

我公司施工運(yùn)輸中使用的東風(fēng)4B型機(jī)車，2005年以來(lái)發(fā)生多起柴油機(jī)凸輪軸啃傷的故障，對(duì)正常的生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

凸輪軸是機(jī)車柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的重要運(yùn)動(dòng)部件，它由柴油機(jī)曲軸通過(guò)中間裝置驅(qū)動(dòng)，直接控制各個(gè)氣缸配氣和噴油。內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)工作時(shí)，由于氣門開(kāi)啟的間歇性，使凸輪軸和各個(gè)凸輪承受著周期性的沖擊負(fù)荷；同時(shí)，由于凸輪和推桿滾輪之間的線性接觸，其表面應(yīng)力很高；因此要求凸輪軸表面耐磨，有一定的剛度和韌性。我國(guó)現(xiàn)有東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)（16V240ZA）有兩根凸輪軸分別安裝在機(jī)體左、右兩側(cè)的凸輪軸箱內(nèi)。凸輪軸用50Mn綱值乘，凸輪外形和軸徑進(jìn)行表面淬火，其余部分的硬度較低，以保持材料的韌性。凸輪外形的淬硬層深度為2至5毫米，硬度為HRC55～60。每根凸輪軸由四節(jié)軸段組成，各節(jié)軸段的連接處均具有帶定位凸肩的法蘭，由六個(gè)鋼制的鉸孔螺栓緊固連接。同軸度不超過(guò)0.02毫米。進(jìn)排氣凸輪的配氣定時(shí)規(guī)律完全相同。凸輪軸在兩個(gè)氣缸的凸輪間和凸輪軸的兩端都配有軸承，這可使凸輪軸具有良好的彎曲剛度，但由于支撐軸頸多，使其加工成本高。為了更換檢修，每根凸輪軸除前后兩端的軸承外，其余選用完全相同的軸承。

凸輪軸一旦發(fā)生啃傷，在更換凸輪軸時(shí)，由于車上作業(yè)空間狹小，更換作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)難以保證，況且部分運(yùn)輸公司、項(xiàng)目部檢修能力弱，不具備更換的能力。暫且甩缸處理，嚴(yán)重影響機(jī)車質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性能。

表1 凸輪軸啃傷情況統(tǒng)計(jì)表

2 故障檢查及原因分析

2.1 故障現(xiàn)象

凸輪軸啃傷多發(fā)生在供油側(cè)，且一旦供油凸輪發(fā)生啃傷，一般都較為嚴(yán)重，難以進(jìn)行修復(fù)，而配氣凸輪發(fā)生啃傷一般較少，且較為輕微，經(jīng)過(guò)在車上打磨和更換滾輪和推桿導(dǎo)筒后，能夠維持運(yùn)用。

真正會(huì)使凸輪軸發(fā)生啃傷的原因是柴油機(jī)噴油泵下體滾輪發(fā)生移位或者出現(xiàn)固死的情況。

2.2 故障原因分析

1）柴油機(jī)噴油泵下體控制滾輪運(yùn)動(dòng)的定位銷發(fā)生非正常磨耗后斷裂，導(dǎo)致該滾輪發(fā)生移位。柴油機(jī)噴油泵下體在更換控制滾輪導(dǎo)向的定位銷時(shí)，定位銷選的不合適。選擇的定位銷的材質(zhì)硬度低于滾輪體的材質(zhì)硬度，滾輪在往復(fù)滾動(dòng)中定位銷的磨耗較嚴(yán)重，在與滾輪導(dǎo)向槽接觸面上發(fā)生不均勻磨耗，磨耗嚴(yán)重后不起導(dǎo)向定位作用，發(fā)生斷裂，造成滾輪移位。

2）柴油機(jī)噴油泵下體滾輪的潤(rùn)滑不良，導(dǎo)致滾輪無(wú)法滾動(dòng)而固死。柴油機(jī)噴油泵下體滾輪在運(yùn)動(dòng)時(shí)，各部件存在相對(duì)的運(yùn)動(dòng)。因滾輪與其他部件裝配間隙不當(dāng)，間隙過(guò)小會(huì)使?jié)L輪運(yùn)動(dòng)中過(guò)熱，滾輪襯套受熱膨脹，使得間隙更小，最終造成滾輪固死；間隙太大，會(huì)使得滾輪和其他運(yùn)動(dòng)部件接觸面不能很好的過(guò)油潤(rùn)滑，最終導(dǎo)致滾輪燒損固死。

3）柴油機(jī)噴油泵下體滾輪潤(rùn)滑油的清潔度差，導(dǎo)致滾輪無(wú)法滾動(dòng)而固死。柴油機(jī)噴油泵下體組裝時(shí)，塵沙顆粒物進(jìn)入滾輪襯套內(nèi)部，灰塵顆粒物在相對(duì)部件運(yùn)動(dòng)后導(dǎo)致其表面光潔度降低，致使?jié)L輪最終燒損固死。

因以上原因造成固死的柴油機(jī)噴油泵下體滾輪，導(dǎo)致其與供油凸輪之間的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)無(wú)法進(jìn)行，滾輪在凸輪上無(wú)法滾動(dòng)而滑動(dòng)。在凸輪軸的運(yùn)動(dòng)中，滾輪因無(wú)法滾動(dòng)而在凸輪軸表面發(fā)生非正常磨耗，磨耗嚴(yán)重時(shí)啃傷供油凸輪表面。

3 預(yù)防措施

3.1 柴油機(jī)噴油泵下體組裝

嚴(yán)格按照東風(fēng)4型機(jī)車檢修工藝要求進(jìn)行組裝；組裝時(shí)防止異物進(jìn)入柴油機(jī)噴油泵下體內(nèi)；組裝好后嚴(yán)格檢查，確保其作用良好。

3.2 加強(qiáng)乘務(wù)人員日常養(yǎng)護(hù)

1）加強(qiáng)機(jī)車運(yùn)行中對(duì)噴油泵工作狀態(tài)的檢查，學(xué)習(xí)司機(jī)在進(jìn)行機(jī)械間巡視時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)注意各缸的工作情況（要求手觸高壓油管感知脈沖情況），發(fā)現(xiàn)異狀有敲缸、不爆發(fā)、脈沖弱、冒黑煙，及時(shí)進(jìn)項(xiàng)甩缸處理和匯報(bào)技術(shù)管理人員，有條件時(shí)刻打蓋檢查該缸凸輪軸。

2）檢修車間對(duì)反饋的信息要要重視，嚴(yán)格按照《DF4型內(nèi)燃機(jī)車小輔修工藝檢查范圍及工藝》進(jìn)行邊盤車邊檢查。發(fā)現(xiàn)泵下體滾輪不轉(zhuǎn)或表面拉傷點(diǎn)蝕的必須更換泵下體，將故障消除在萌芽狀態(tài)。

3.3 加強(qiáng)機(jī)車小輔修及中檢作業(yè)質(zhì)量控制

1）靜態(tài)檢查凸輪軸箱有無(wú)異物，發(fā)現(xiàn)應(yīng)分析原因并處理。檢查凸輪軸箱內(nèi)機(jī)體可見(jiàn)部分應(yīng)無(wú)裂紋。發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)焊修處理。檢查凸輪軸瓦各部狀態(tài)應(yīng)良好，各油管接頭應(yīng)緊固良好無(wú)松動(dòng)、無(wú)破損。

2） 盤車檢查各凸輪表面不許有剝離、啃傷及拉傷，有輕微拉傷，可用油石打磨消除，嚴(yán)重者應(yīng)更換。檢查單節(jié)凸輪軸緊固螺栓應(yīng)無(wú)松脫及破損，防緩鐵片無(wú)松動(dòng)及破損，否則應(yīng)處理修復(fù)。

3）盤車檢查進(jìn)、排氣推桿，泵下體裝置滾輪應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，用透光法檢查各滾輪與凸輪型面應(yīng)接觸良好，當(dāng)滾輪表面有嚴(yán)重拉傷，剝離時(shí)應(yīng)更換。座面應(yīng)無(wú)漏油，否則應(yīng)更換膠圈。

4）盤車使?jié)L輪與凸輪基圓相接觸，用螺絲刀逐個(gè)撬起高壓油泵滾輪，檢查滾輪滑塊與導(dǎo)向柱不得有卡滯，卸載彈簧良好，否則應(yīng)更換。更換噴油泵時(shí)需重新測(cè)量K尺寸，并重新選配調(diào)整墊片厚度。在同一臺(tái)柴油機(jī)上，單、雙螺旋柱塞噴油泵不許混裝。

5）每次小輔修中檢作業(yè)后，閉合啟動(dòng)機(jī)油泵，檢查噴油泵下體、進(jìn)、排氣滾輪、滾輪的油循環(huán)情況。

6）嚴(yán)格執(zhí)行《DF4小輔修檢查范圍和工藝》，在機(jī)車二次小修時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行下車效驗(yàn)制度，防止噴油泵老化。如施工現(xiàn)場(chǎng)不具備作業(yè)條件時(shí)，要縮短檢查周期，強(qiáng)化檢查質(zhì)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

在東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)用中，必須規(guī)范司乘人員的操作，定期對(duì)機(jī)車柴油機(jī)凸輪軸進(jìn)行全面檢查和維修，保障行車安全。

[1]劉達(dá)德，朱志英等．東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車結(jié)構(gòu)和原理下冊(cè)（第二版）．北京：中國(guó)鐵道出版社，1986：238-241

[2]王夏鍫，王振和．內(nèi)燃機(jī)車制造與修理工藝基礎(chǔ)．（第一版）．北京：中國(guó)鐵道出版社，1981．

Cause analysis and preventive measures of the camshaft fault of diesel engine of DF 4 diesel locomotive

The camshaft is an important part of diesel engine,it is through the crankshaft through the gear transmission,made of 50Mn low alloy steel quenching modulation is divided into four sections,each section is connected to the inlet and exhaust cam and cam two,respectively control the corresponding cylinder intake and exhaust and fuel supply．The connection position of each shaft segment is provided with a positioning convex shoulder or a positioning hole and a flange．The camshaft is fully supported．When the diesel engine is working,the cam surface and the roller are in contact with each other,and the surface contact stress is very high．

diesel locomotive；diesel engine；camshaft fault

U269．5

B

1003-8965（2017）03-0145-01