东风4型内燃机车柴油机凸轮轴啃伤故障的原因分析及防止措施

乔 朋（中铁一局集团新运工程有限公司，陕西 咸阳 712000）

东风4型内燃机车柴油机凸轮轴啃伤故障的原因分析及防止措施

乔 朋（中铁一局集团新运工程有限公司，陕西 咸阳 712000）

凸轮轴是柴油机重要部件，它经曲轴通过正时齿轮传动，由50Mn低淬合金调制钢制成，分四段连接而成，每段有进排气凸轮和供油凸轮各两个，分别控制相应气缸的进、排气和供油。各轴段的连接处，均具有定位凸肩或定位孔及法兰。凸轮轴采用全支撑式，柴油机在工作时，由于凸轮型面与滚轮为线接触，表面接触应力很高，所有要求凸轮要有合理的外形尺寸和抗磨强度。

内燃机车；柴油机；凸轮轴啃伤

1 使用过程中发现的问题

我公司施工运输中使用的东风4B型机车，2005年以来发生多起柴油机凸轮轴啃伤的故障，对正常的生产产生了严重的影响。

凸轮轴是机车柴油机配气机构的重要运动部件，它由柴油机曲轴通过中间装置驱动，直接控制各个气缸配气和喷油。内燃机车柴油机工作时，由于气门开启的间歇性，使凸轮轴和各个凸轮承受着周期性的冲击负荷；同时，由于凸轮和推杆滚轮之间的线性接触，其表面应力很高；因此要求凸轮轴表面耐磨，有一定的刚度和韧性。我国现有东风4型内燃机车柴油机（16V240ZA）有两根凸轮轴分别安装在机体左、右两侧的凸轮轴箱内。凸轮轴用50Mn纲值乘，凸轮外形和轴径进行表面淬火，其余部分的硬度较低，以保持材料的韧性。凸轮外形的淬硬层深度为2至5毫米，硬度为HRC55～60。每根凸轮轴由四节轴段组成，各节轴段的连接处均具有带定位凸肩的法兰，由六个钢制的铰孔螺栓紧固连接。同轴度不超过0.02毫米。进排气凸轮的配气定时规律完全相同。凸轮轴在两个气缸的凸轮间和凸轮轴的两端都配有轴承，这可使凸轮轴具有良好的弯曲刚度，但由于支撑轴颈多，使其加工成本高。为了更换检修，每根凸轮轴除前后两端的轴承外，其余选用完全相同的轴承。

凸轮轴一旦发生啃伤，在更换凸轮轴时，由于车上作业空间狭小，更换作业时间长，技术难以保证，况且部分运输公司、项目部检修能力弱，不具备更换的能力。暂且甩缸处理，严重影响机车质量和经济性能。

表1 凸轮轴啃伤情况统计表

2 故障检查及原因分析

2.1 故障现象

凸轮轴啃伤多发生在供油侧，且一旦供油凸轮发生啃伤，一般都较为严重，难以进行修复，而配气凸轮发生啃伤一般较少，且较为轻微，经过在车上打磨和更换滚轮和推杆导筒后，能够维持运用。

真正会使凸轮轴发生啃伤的原因是柴油机喷油泵下体滚轮发生移位或者出现固死的情况。

2.2 故障原因分析

1）柴油机喷油泵下体控制滚轮运动的定位销发生非正常磨耗后断裂，导致该滚轮发生移位。柴油机喷油泵下体在更换控制滚轮导向的定位销时，定位销选的不合适。选择的定位销的材质硬度低于滚轮体的材质硬度，滚轮在往复滚动中定位销的磨耗较严重，在与滚轮导向槽接触面上发生不均匀磨耗，磨耗严重后不起导向定位作用，发生断裂，造成滚轮移位。

2）柴油机喷油泵下体滚轮的润滑不良，导致滚轮无法滚动而固死。柴油机喷油泵下体滚轮在运动时，各部件存在相对的运动。因滚轮与其他部件装配间隙不当，间隙过小会使滚轮运动中过热，滚轮衬套受热膨胀，使得间隙更小，最终造成滚轮固死；间隙太大，会使得滚轮和其他运动部件接触面不能很好的过油润滑，最终导致滚轮烧损固死。

3）柴油机喷油泵下体滚轮润滑油的清洁度差，导致滚轮无法滚动而固死。柴油机喷油泵下体组装时，尘沙颗粒物进入滚轮衬套内部，灰尘颗粒物在相对部件运动后导致其表面光洁度降低，致使滚轮最终烧损固死。

因以上原因造成固死的柴油机喷油泵下体滚轮，导致其与供油凸轮之间的滚动运动无法进行，滚轮在凸轮上无法滚动而滑动。在凸轮轴的运动中，滚轮因无法滚动而在凸轮轴表面发生非正常磨耗，磨耗严重时啃伤供油凸轮表面。

3 预防措施

3.1 柴油机喷油泵下体组装

严格按照东风4型机车检修工艺要求进行组装；组装时防止异物进入柴油机喷油泵下体内；组装好后严格检查，确保其作用良好。

3.2 加强乘务人员日常养护

1）加强机车运行中对喷油泵工作状态的检查，学习司机在进行机械间巡视时，应重点注意各缸的工作情况（要求手触高压油管感知脉冲情况），发现异状有敲缸、不爆发、脉冲弱、冒黑烟，及时进项甩缸处理和汇报技术管理人员，有条件时刻打盖检查该缸凸轮轴。

2）检修车间对反馈的信息要要重视，严格按照《DF4型内燃机车小辅修工艺检查范围及工艺》进行边盘车边检查。发现泵下体滚轮不转或表面拉伤点蚀的必须更换泵下体，将故障消除在萌芽状态。

3.3 加强机车小辅修及中检作业质量控制

1）静态检查凸轮轴箱有无异物，发现应分析原因并处理。检查凸轮轴箱内机体可见部分应无裂纹。发现裂纹应焊修处理。检查凸轮轴瓦各部状态应良好，各油管接头应紧固良好无松动、无破损。

2） 盘车检查各凸轮表面不许有剥离、啃伤及拉伤，有轻微拉伤，可用油石打磨消除，严重者应更换。检查单节凸轮轴紧固螺栓应无松脱及破损，防缓铁片无松动及破损，否则应处理修复。

3）盘车检查进、排气推杆，泵下体装置滚轮应转动灵活，用透光法检查各滚轮与凸轮型面应接触良好，当滚轮表面有严重拉伤，剥离时应更换。座面应无漏油，否则应更换胶圈。

4）盘车使滚轮与凸轮基圆相接触，用螺丝刀逐个撬起高压油泵滚轮，检查滚轮滑块与导向柱不得有卡滞，卸载弹簧良好，否则应更换。更换喷油泵时需重新测量K尺寸，并重新选配调整垫片厚度。在同一台柴油机上，单、双螺旋柱塞喷油泵不许混装。

5）每次小辅修中检作业后，闭合启动机油泵，检查喷油泵下体、进、排气滚轮、滚轮的油循环情况。

6）严格执行《DF4小辅修检查范围和工艺》，在机车二次小修时要严格执行下车效验制度，防止喷油泵老化。如施工现场不具备作业条件时，要缩短检查周期，强化检查质量。

4 结 语

在东风4型内燃机车的运用中，必须规范司乘人员的操作，定期对机车柴油机凸轮轴进行全面检查和维修，保障行车安全。

[1]刘达德，朱志英等．东风4型内燃机车结构和原理下册（第二版）．北京：中国铁道出版社，1986：238-241

[2]王夏鍫，王振和．内燃机车制造与修理工艺基础．（第一版）．北京：中国铁道出版社，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