內燃機車柴油機凸輪軸竄動原因分析及預防措施

張秋鐸

（太原鐵路局 太原機務段，山西 太原 030045）

1 前言

我國的鐵路事業從無到有，已經走過了相當長的一段路程。在高速鐵路跨越式發展的今天，有人說內燃機車已經不再適應鐵路形式的發展，即將退出歷史的舞臺。這種想法是錯誤的，內燃機車因其自身的優點，有著電力機車無法替代的地位。隨著鐵路的發展，內燃機車也隨之改進，從北京型到東風系列，再到現在的HXN3、HXN5，功率不斷提高，性能不斷提升，燃油消耗量不斷減少，排放量也不斷減少，逐步達到國際標準。柴油機是內燃機車的心臟，是內燃機車的動力來源，柴油機狀態的好壞直接關系到機車能否正常運行。因此，柴油機各個部件的正常運轉是機車安全運行的前提。

2 問題提出

一段時間以來，我段連續出現柴油機凸輪軸竄動現象，影響了機車性能，嚴重影響了行車安全。目前，中修后機車上線運行第一次輔修時，柴油機凸輪軸竄動故障較多，尤其是東風4D 柴油機凸輪軸竄動嚴重，5 至6月就發生3 臺，經多次處理，效果甚微，影響了機車的運行和正常的運輸秩序。而且由于故障處空間狹窄，處理起來相當費時，延長了機車停時，而且可能引起機力緊張。我們通過對這一故障進行再一次的分析，進一步提高認識，一致認為解決凸輪軸慣性故障迫在眉睫。凸輪軸是柴油機的重要部件之一，竄動故障是凸輪軸的慣性故障，這一故障危害較大。輕則會造成柴油機連桿瓦、活塞等重要部件的損壞，重則導致機車發生機破，大部件的破損。而且這一故障的集中出現，嚴重影響到了機車的安全運用。所以，必須從根本上消除和預防這一故障的發生。

3 原因分析

凸輪軸是配氣機構中起決定作用的部件，它控制各個氣缸氣門的正確、準時啟閉和噴油泵的噴油準確性，從而準確的完成進排氣過程和噴油過程。16V240ZJB 柴油機的凸輪軸采用優質碳素鋼制成，分段制造，每根凸輪軸由四節軸端組成，每節上有和凸輪制成一體的供油凸輪、進氣凸輪和排氣凸輪。各段連接處帶有定位的凸肩法蘭，精確調整相位后用螺栓連接。凸輪軸的后端一位為止推軸承，止推軸承在靠凸輪軸凸肩的支承面上澆有抗磨合金，另一側用開槽螺母和擋圈緊靠在抗磨合金鑄造的止推法蘭上[1]。凸輪軸軸肩和止推軸承的間隙正常值為0.10mm～0.25mm，中修限度為0.4mm，但因止推法蘭磨損，造成這一間隙變大，從而引起凸輪軸竄動。通過對分解下的柴油機凸輪軸擋圈，止推軸承，以及止推法蘭的測量，發現銅質止推法蘭的磨損比較嚴重，一般在5 毫米以上。經分析確認引起止推法蘭磨損的主要原因有以下幾個方面。

3.1 凸輪軸的軸向移動偏小，油潤達不到要求，油道不暢通。止推法蘭和擋圈為潤滑油潤滑，潤滑油通過凸輪軸和止推軸承間的間隙流過，從而起到潤滑作用。但因為在中修安裝時，這一間隙過小，不能保證在0.10mm～0.25mm，因此造成潤滑油路不暢，擋圈和止推法蘭干磨，止推法蘭材質為金屬銅，質軟，易造成磨損。

3.2 與鋼制的擋圈本身質量有關。經技術指導查圖發現，金屬鋼制擋圈正面粗糙度應該為▽8，而我們使用的擋圈遠遠達不到要求。由于加工工藝或加工設備原因，不能使金屬鋼制擋圈正面的粗糙度達到▽8，而且鋼制擋圈材質硬，加速了銅質止推法蘭的磨損。

3.3 組裝過程中也存在工具不力的原因。緊固擋圈專用螺母沒有專用扳手，導致緊固力矩不夠，不能很好的使擋圈牢固定位在凸輪軸座上。柴油機在運行過程中凸輪軸擋圈緊固螺母逐漸松脫，造成凸輪軸軸向竄動。

3.4 清潔度原因。在組裝過程中，由于人為因素造成的摩擦面清潔度不夠，可能使兩個摩擦面之間存在某些雜質，這樣就會加速銅質止推法蘭的磨損。

除此之外，還有其他因素會導致這一故障的發生，無論是何種原因，都會引起機車故障，降低機車運行質量。

4 預防措施

機車凸輪軸竄動這一故障看似雖小，但影響較大，必須從根本上防止這一故障的出現，這樣才能保證機車的正常運行。通過對產生這一故障的各種原因認真分析，提出以下預防措施。

4.1 嚴格落實工藝標準

在組裝過程中，保持摩擦副表面的清潔度，不允許存在任何雜質，并涂抹適當的油脂潤滑劑。嚴格界定凸輪軸和止推軸承間的間隙，使這一間隙控制在0.10mm～0.25mm 之間，從而使潤滑油路暢通，使潤滑效果達到最佳。

4.2 改善鋼制擋圈的粗糙度

在加工過程中，提高加工精度，或者在安裝前對鋼制擋圈進行打磨，改善鋼制擋圈的表面粗糙度，使粗糙度達到▽8，降低鋼制擋圈對銅質止推法蘭的磨損。

4.3 制作專用工具

由于沒有專用的安裝工具，致使緊固力矩不夠，通過現場工作實際，工人自己制作了專用的安裝工具，在緊固擋圈螺母時，使緊固力矩達到要求值。

4.4 其它預防措施可行性探討

除以上預防措施外，還可以考慮在擋圈和子推法蘭之間增加獨立的潤滑油道，不依靠凸輪軸和止推軸承間隙提供潤滑油；把擋圈和止推法蘭的滑動摩擦改為滾動摩擦，用滾動軸承代替止推法蘭。

[1]哈爾冰鐵路局教育處.內燃機車柴油機[M].北京：中國鐵道出版社，2003.84.