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轴承知识

KNOWLEDGE

8DK28柴油机凸轮轴轴承故障原因分析

2022-08-05

阎甲良

(陕西柴油机重工有限公司生产技术部)

2003年陕柴重工从大发公司引进了8DK28柴油机,广泛用于船舶主机、辅机,单机功率为2500kW/750r/min。

但是在运行过程中,曾频繁出现凸轮轴主轴承烧伤、拉伤事故现象,既给陕柴重工造成了严重的经济损失和名誉损失,同时也给客户利益造成严重损失。

我们就该型机凸轮轴轴承故障的现象、产生原因及其对策进行具体分析,并对事故柴油机进行修复。

一、事故的现象

首例事故出现在神华煤驳上,2005年4月,该船从青岛运煤到天津港途中,船员突然发现8DK28柴油机凸轮轴腔有烟雾冒出,并伴随着一股刺鼻的焦糊味,并有压力降低。

随机立即停机检查,发现该机10档凸轮轴轴承全部烧伤。在随后的3年时间里又先后有5台机出现此类情况,直接经济损失近20万元。

二、故障原因分析

为了查明事故真相避免此类故障的再次发生,本公司服务人员对所有凸轮轴、轴瓦、机身凸轮轴壳体进行了拆卸检查,发现各档凸轮轴轴瓦全部抱死在凸轮轴上,并随凸轮轴一起旋转;对轴瓦拆卸检查,发现轴瓦上有金属末,轴瓦、凸轮轴表面有拉伤痕迹。

经分析凸轮轴、轴瓦、轴承壳体磨损、烧伤、拉伤原因如下。

1.滑油品质不良

统计发现凡是出现此类事故的船上滑油品质均未达到规定要求,铝、钒等杂质严重超标,铝、钒等杂质颗粒进入凸轮轴与轴瓦的间隙中,在外力作用下,最终导致轴瓦拉伤、抱死和轴承壳体严重磨损。

2.滑油压力不足

8DK28柴油机的润滑路线为:

滑油总管的→曲轴→活塞→连杆→摇臂→凸轮轴,很明显凸轮轴的润滑处在整机润滑的最末端,经过压力损失后,经测定该处滑油压力仅为0.32MPa(规定0.5-0.6MPa),滑油压力明显不足,使凸轮轴润滑不良,造成凸轮轴与轴瓦的干摩擦,最后导致轴瓦和凸轮轴拉伤、烧伤。

因此滑油压力不足是造成此类事故发生的重要原因。

3.轴瓦定位不良

从理论上讲,轴瓦与凸轮轴轴承壳体应为过盈配合,轴瓦冷套在轴承壳体内孔中。

但是由于种种原因,轴承壳体内孔或者轴瓦外径往往会出现超差,造成凸轮轴轴承壳体与轴瓦形成间隙配合。

在柴油机运转过程中,轴瓦与凸轮轴就一起旋转,使轴瓦润滑油孔与轴承壳体的润滑油孔不对中,造成滑油无法到达轴瓦表面,使轴瓦与凸轮轴之间无法形成油膜,造成两者干摩擦,最终使轴瓦和凸轮轴拉伤、异常磨损。

三、采取的措施

1.采购合格的润滑油

督促船东根据柴油机说明书采购合格的润滑油。

2.提高滑油压力

加装专门的滑油管直接到达凸轮轴轴承,以解决滑油压力不足问题。

3.加装凸轮轴轴瓦限位螺钉

8DKM-28柴油机在实船运行过程中多次发现凸轮轴瓦随凸轮轴一起转动、轴向窜动,造成凸轮轴瓦烧伤、抱死现象,为此,我们在相应部位加装了凸轮轴轴瓦限位螺钉,见图1。

四、故障柴油机的修复

事故发生后,经服务人员检测,轴瓦、凸轮轴、轴承壳体(与机身铸为一体)的磨损量都达到磨损极限,从理论上来讲,此台柴油机肯定报废。

为了减少客户和本公司的经济损失,我们采取措施对事故柴油机在船上进行了修复。

a.更换所有凸轮轴轴瓦。

b.根据测量结果对凸轮轴进行刷镀,细砂纸打磨、抛光,使其最终达到合格产品要求。

c.对轴承壳体进行冷焊、打磨、抛光、光照检测处理,使其内孔尺寸、各档凸轮轴轴承孔同轴度都达到合格产品要求。

d.经过以上修复后,最终进行装配、试车、试航。

其结果表明经过修复后的柴油机完全达到新柴油机的品质要求,跟新柴油机无任何区别。

五、结论

a.通过督促船东采购合格润滑油,提高了柴油机滑油品质,杜绝了凸轮轴轴承拉伤、烧伤事故的发生;

b.通过加装专门的滑油管,提高了凸轮轴润滑油压力,解决了凸轮轴与轴瓦干磨问题。

c.加装限位螺钉,避免了凸轮轴轴瓦的轴向窜动和圆周运动,解决了凸轮轴轴瓦拉伤问题,提高了凸轮轴运转的可靠性。

d.对故障柴油机的修复,使本来报废的柴油机起死回生,挽回了经济损失。

通过试车和实船验证,采取以上措施完全满足8DK28柴油机的使用要求。

采取以上措施之后,再未出现过凸轮轴拉伤、烧伤事故的发生;修复后的首例事故柴油机经过7年实际运行,一切正常,没有出现任何事故,证明我们的修复方法是可行的,并在其他系列柴油机上可以推广应用?

(来源:内燃机)

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