船用中速柴油机凸轮轴故障原因及分析.docx

当前船用柴油机技术正朝向大型化，智能化，高性能化等重要领域发展，在此基础上还着重强调船用柴油机的可靠性，经济性。

船用柴油机的性能远不止仅仅体现在制造技术突破方面，对于船舶柴油机在使用过程中的科学管理方面同样是重要的环节，影响船用柴油机正常运行的故障多种多样，其中多数船用柴油机故障不及时处理大概率会出现降负载、降速、紧急停机等保护措施，直接影响航行安全。?

船用柴油机凸轮轴作为柴油机进排气机构、燃油供给系统的重要组成部件，本文重点讲述船用柴油机凸轮轴方面的故障处理方法以及管理措施。

一、柴油机凸轮轴定义与应用

船舶柴油机中的凸轮轴是仅次于曲轴轴系的重要基础轴类传动部件，凸轮轴的组成主要由进排气凸轮、偏心轮、支承轴颈、以及凸轮轴驱动齿轮等组成；凸轮轴主要作用是控制柴油机进气阀、排气阀的开合动作，喷油器起喷正时，以及空气分配器的驱动，附加带动调速器等其他附件的传动轮做同步运动，为燃烧室正常工作提供先决条件[1]。

二、引起船用柴油机

凸轮轴系统故障的主要原因

凸轮轴故障现象主要有凸轮轴工作面点蚀、磨损、塑性变形，凸轮轴表面裂纹和凸轮轴整体弯曲变形等，而引起凸轮轴故障有多种原因。

现总结归纳船用凸轮轴故障原因主要从三个重要环节进行原因分析：

第一方面是从加工制造环节和凸轮轴结构形式的选用进行分析。

图1凸轮轴剖视图

众所周知，凸轮，见图1，应该保证具有很高的轮廓精准度，相位角度、良好的耐磨性、工作表面较小的表面粗糙度以及足够的刚度和抗冲击能力。

第二方面是从安装环节进行分析，为保证凸轮轴在整个柴油机系统中能够可靠工作，安装工艺同样不可忽视，凸轮轴各配合部件要严格按照柴油机技术规格书中凸轮轴规定的装配尺寸公差来进行安装，比如：止推片调整轴向间隙；力矩扳手按标准值紧定螺栓；确保齿轮和凸轮轴锥面清洁和干燥；凸轮轴转速正时轮附件齿后的第一个齿的中心线应准确对准主转速正时传感器的中心线；安装凸轮轴时曲轴和凸轮轴正时定位销的找正方法。

第三方面是从凸轮轴日常管理进行分析，柴油机管理人员落实检查制度不到位，仅仅存在于检查燃油、滑油、冷却水、更换滤芯滤器、各油路水路阀门位置、主机系统供电等日常启机环节，对凸轮轴道门盖内部情况长时间疏于观察。?

所以一旦出现柴油机动力衰减伴随油耗增加因凸轮轴导致此现象时，往往更换意义大于修复。?

原因还有以下方面：

（1）故障原因判断失误或者仅调整气阀间隙和喷油正时后继续使用，凸轮表面长时间工作加剧磨损。

（2）在润滑系统原因的情况下，因为凸轮轴部位基本处于在整体润滑系统中较为劣势的位置，即使是进行设计的液体动压润滑机构，在启动、停车或载荷剧烈变动时，也会短时间处于局部边界摩擦状态[2]。?

船舶柴油机高频率启机停机，各接触面润滑条件不良，或者在冷机状态下急加速急减速，将导致顶柱滚轮与凸轮工作面产生硬性冲击，滚轮与凸轮相对接触面活动速度过高产生剧烈摩擦。?

有时滑油系统压力值正常，但通往凸轮轴部位的油道堵塞，润滑条件不良也会导致凸轮轴轴颈部位、凸轮与滚轮工作部位加速磨损，造成一系列尺寸公差事故产生。

相对低速柴油机，中高速柴油机机长时间处于低速或者低负荷的情况下运行还会增加相应凸轮顶尖点蚀概率的发生。?

凸轮轴的磨损还与滑油的质量有关，磨粒磨损和腐蚀性磨损同样不可忽视，定期检测滑油质量和定期更换滑油是减小磨粒磨损和腐蚀性磨损概率发生的重要条件。?

因此总结出，凸轮轴的实际状态与柴油机的润滑条件、功率输出、扭矩大小和运行的柔顺性有很大的关系。

（3）人员在拆装检修时，未严格按照技术说明书进行拆装，拆装时对零件表面，轴承盖等关键部位因敲击力度过大、配合间隙不当等原因造成损伤，拆卸后的各装配式凸轮轴单元、轴承盖、紧定螺栓等部件原位置未用记号笔进行精确标注，导致搭配错乱现象。?

针对此类现象应采用随机专用工具，避免暴力操作，环境条件符合柴油机拆装保养要求，轻拿轻放，各部件并做好标识，按原位置、原尺寸、原材质、原安装工艺依次组装。

第四方面是从凸轮轴控制的随动部件进行分析，与凸轮轴相关联的部件故障往往也是影响凸轮轴故障的原因，凸轮轴在进排气系统中，随着凸轮轴的转动，凸轮轴上的顶尖致使顶柱上下移动，进而导致推杆移动摇臂，摇臂的移动使得气门桥控制两个气门开启和燃油系统中喷油器的启喷，见图2。

图2机械式气阀传动机构

例如：卡特C280船用发动机规定每8000个工作小时数或三年检查一次凸轮轴滚轮随动件，重点检查下列部件在每个金属与金属接触部位有无磨损：

①气门顶杆的滚柱；

②凸轮轴：检查每个滚柱有无磨损、移动是否过度以及有无轴向间隙。?

如果发现过度磨损或其他老化的迹象，更换损坏的零部[3]。

由此可以看出，当进排气系统中顶柱、摇臂、气门桥、气阀和燃油系统中喷油器等部件因不同原因