東風4型內燃機車柴油機凸輪軸啃傷故障的原因分析及防止措施

喬 朋（中鐵一局集團新運工程有限公司，陜西 咸陽 712000）

東風4型內燃機車柴油機凸輪軸啃傷故障的原因分析及防止措施

喬 朋（中鐵一局集團新運工程有限公司，陜西 咸陽 712000）

凸輪軸是柴油機重要部件，它經曲軸通過正時齒輪傳動，由50Mn低淬合金調制鋼制成，分四段連接而成，每段有進排氣凸輪和供油凸輪各兩個，分別控制相應氣缸的進、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，柴油機在工作時，由于凸輪型面與滾輪為線接觸，表面接觸應力很高，所有要求凸輪要有合理的外形尺寸和抗磨強度。

內燃機車；柴油機；凸輪軸啃傷

1 使用過程中發現的問題

我公司施工運輸中使用的東風4B型機車，2005年以來發生多起柴油機凸輪軸啃傷的故障，對正常的生產產生了嚴重的影響。

凸輪軸是機車柴油機配氣機構的重要運動部件，它由柴油機曲軸通過中間裝置驅動，直接控制各個氣缸配氣和噴油。內燃機車柴油機工作時，由于氣門開啟的間歇性，使凸輪軸和各個凸輪承受著周期性的沖擊負荷；同時，由于凸輪和推桿滾輪之間的線性接觸，其表面應力很高；因此要求凸輪軸表面耐磨，有一定的剛度和韌性。我國現有東風4型內燃機車柴油機（16V240ZA）有兩根凸輪軸分別安裝在機體左、右兩側的凸輪軸箱內。凸輪軸用50Mn綱值乘，凸輪外形和軸徑進行表面淬火，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。每根凸輪軸由四節軸段組成，各節軸段的連接處均具有帶定位凸肩的法蘭，由六個鋼制的鉸孔螺栓緊固連接。同軸度不超過0.02毫米。進排氣凸輪的配氣定時規律完全相同。凸輪軸在兩個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。

凸輪軸一旦發生啃傷，在更換凸輪軸時，由于車上作業空間狹小，更換作業時間長，技術難以保證，況且部分運輸公司、項目部檢修能力弱，不具備更換的能力。暫且甩缸處理，嚴重影響機車質量和經濟性能。

表1 凸輪軸啃傷情況統計表

2 故障檢查及原因分析

2.1 故障現象

凸輪軸啃傷多發生在供油側，且一旦供油凸輪發生啃傷，一般都較為嚴重，難以進行修復，而配氣凸輪發生啃傷一般較少，且較為輕微，經過在車上打磨和更換滾輪和推桿導筒后，能夠維持運用。

真正會使凸輪軸發生啃傷的原因是柴油機噴油泵下體滾輪發生移位或者出現固死的情況。

2.2 故障原因分析

1）柴油機噴油泵下體控制滾輪運動的定位銷發生非正常磨耗后斷裂，導致該滾輪發生移位。柴油機噴油泵下體在更換控制滾輪導向的定位銷時，定位銷選的不合適。選擇的定位銷的材質硬度低于滾輪體的材質硬度，滾輪在往復滾動中定位銷的磨耗較嚴重，在與滾輪導向槽接觸面上發生不均勻磨耗，磨耗嚴重后不起導向定位作用，發生斷裂，造成滾輪移位。

2）柴油機噴油泵下體滾輪的潤滑不良，導致滾輪無法滾動而固死。柴油機噴油泵下體滾輪在運動時，各部件存在相對的運動。因滾輪與其他部件裝配間隙不當，間隙過小會使滾輪運動中過熱，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，會使得滾輪和其他運動部件接觸面不能很好的過油潤滑，最終導致滾輪燒損固死。

3）柴油機噴油泵下體滾輪潤滑油的清潔度差，導致滾輪無法滾動而固死。柴油機噴油泵下體組裝時，塵沙顆粒物進入滾輪襯套內部，灰塵顆粒物在相對部件運動后導致其表面光潔度降低，致使滾輪最終燒損固死。

因以上原因造成固死的柴油機噴油泵下體滾輪，導致其與供油凸輪之間的滾動運動無法進行，滾輪在凸輪上無法滾動而滑動。在凸輪軸的運動中，滾輪因無法滾動而在凸輪軸表面發生非正常磨耗，磨耗嚴重時啃傷供油凸輪表面。

3 預防措施

3.1 柴油機噴油泵下體組裝

嚴格按照東風4型機車檢修工藝要求進行組裝；組裝時防止異物進入柴油機噴油泵下體內；組裝好后嚴格檢查，確保其作用良好。

3.2 加強乘務人員日常養護

1）加強機車運行中對噴油泵工作狀態的檢查，學習司機在進行機械間巡視時，應重點注意各缸的工作情況（要求手觸高壓油管感知脈沖情況），發現異狀有敲缸、不爆發、脈沖弱、冒黑煙，及時進項甩缸處理和匯報技術管理人員，有條件時刻打蓋檢查該缸凸輪軸。

2）檢修車間對反饋的信息要要重視，嚴格按照《DF4型內燃機車小輔修工藝檢查范圍及工藝》進行邊盤車邊檢查。發現泵下體滾輪不轉或表面拉傷點蝕的必須更換泵下體，將故障消除在萌芽狀態。

3.3 加強機車小輔修及中檢作業質量控制

1）靜態檢查凸輪軸箱有無異物，發現應分析原因并處理。檢查凸輪軸箱內機體可見部分應無裂紋。發現裂紋應焊修處理。檢查凸輪軸瓦各部狀態應良好，各油管接頭應緊固良好無松動、無破損。

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，嚴重者應更換。檢查單節凸輪軸緊固螺栓應無松脫及破損，防緩鐵片無松動及破損，否則應處理修復。

3）盤車檢查進、排氣推桿，泵下體裝置滾輪應轉動靈活，用透光法檢查各滾輪與凸輪型面應接觸良好，當滾輪表面有嚴重拉傷，剝離時應更換。座面應無漏油，否則應更換膠圈。

4）盤車使滾輪與凸輪基圓相接觸，用螺絲刀逐個撬起高壓油泵滾輪，檢查滾輪滑塊與導向柱不得有卡滯，卸載彈簧良好，否則應更換。更換噴油泵時需重新測量K尺寸，并重新選配調整墊片厚度。在同一臺柴油機上，單、雙螺旋柱塞噴油泵不許混裝。

5）每次小輔修中檢作業后，閉合啟動機油泵，檢查噴油泵下體、進、排氣滾輪、滾輪的油循環情況。

6）嚴格執行《DF4小輔修檢查范圍和工藝》，在機車二次小修時要嚴格執行下車效驗制度，防止噴油泵老化。如施工現場不具備作業條件時，要縮短檢查周期，強化檢查質量。

4 結 語

在東風4型內燃機車的運用中，必須規范司乘人員的操作，定期對機車柴油機凸輪軸進行全面檢查和維修，保障行車安全。

[1]劉達德，朱志英等．東風4型內燃機車結構和原理下冊（第二版）．北京：中國鐵道出版社，1986：238-241

[2]王夏鍫，王振和．內燃機車制造與修理工藝基礎．（第一版）．北京：中國鐵道出版社，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