柴油机主轴承碾瓦烧损原因分析和预防措施

俎以宏，崔 威 ，单绍平

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

柴油机主轴承碾瓦烧损原因分析和预防措施

俎以宏，崔 威 ，单绍平

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

针对内燃机车柴油机主轴承碾瓦烧损的问题，从柴油机主轴承的工作特点，柴油机主轴承碾瓦、烧轴原因等方面进行了分析，对防止主轴承碾瓦烧损提出了预防措施。

柴油机；主轴承；碾瓦；原因分析；措施

柴油机在工作时，必须保证曲轴和轴颈处于良好的润滑状态，与轴瓦间形成较为稳定的保护油膜，使回转运动副的两个金属摩擦面被油膜分隔而不直接接触。这种油膜一旦被破坏，就使柴油机主轴瓦发生碾瓦，轻则损坏轴瓦，重则将曲轴拉伤，机体变形，造成巨大的经济损失。

近年来，机务段承修的中修机车及运用机车时常发生曲轴碾瓦故障，其中主轴瓦故障占80%以上。因为柴油机碾瓦的后果较为严重，所以对碾瓦故障进行分析并探讨相应的技术防范措施已迫在眉睫。

1 柴油机主轴承的工作特点

内燃机车柴油机主轴承是由上下两块半金属瓦组成的滑动轴承，采用高锡钢背铝合金。柴油机在正常工作时，其主轴承和轴颈被一层很薄的压力油膜隔开，油膜压力由旋转油膜压力和挤压油膜压力两部分组成。主轴承工作时，轴颈和轴瓦被一层很薄的压力油膜隔开，不直接接触，此时的主轴承处于压力摩擦状态，摩擦阻力很小，柴油机正常运转，这是柴油机正常滑动最安全可靠的工况。

2 柴油机主轴承碾瓦、烧轴的原因分析

柴油机作为一种热机，其主轴承工作环境较为恶劣：一是既要承受燃气爆发压力及活塞连杆组的惯性力作用，又要承受主轴承瓦盖紧力的作用；二是由于柴油机高速运转，使得曲轴轴颈与轴瓦表面相对滑动速度较高，产生严重的摩擦和大量的热量；三是受机油黏度及机油杂质含量的影响较大。具体原因分析如下。

2.1 机体主轴承座孔变形的影响

由于内燃机车柴油机应用时间较长，在各种动载荷长期作用下导致机体主轴承座孔的圆度、圆柱度及各孔的同轴度超差，特别是机体体孔变大的较多。这样给组装轴瓦埋下三大隐患：首先，主轴瓦在瓦盖的挤压下变形；其次，主轴瓦的紧余量相对减少；再次，曲轴的主轴颈轴线与主轴承座孔的轴线不重合而发生偏离。这就使柴油机在工作过程中产生以下后果：一是变形量较大轴位上的主轴承与其曲轴颈的油隙不均衡，并有局部接触的趋势，导致曲轴在轴瓦上高速滑动时，油隙小的区域将产生严重摩擦和大量的热量，久而久之高点处的合金层被破坏而导致碾瓦；二是主轴瓦与轴承座孔的接触不均匀，二者接触面积达不到80%的要求，导致散热性能降低，从而使轴瓦温度上升，引起该处润滑油温急剧上升致使局部机油黏度下降，破坏了油膜的正常建立，形成半干摩擦或干摩擦而碾瓦。

2.2 曲轴轴颈状态及测量误差的影响

曲轴轴颈形状误差(如轴颈呈锥形、沙漏状、鼓形状)较大时，会对轴瓦表面施加不均匀的分布载荷，增加热量的产生并加速轴瓦的磨损。另一方面，轴颈的形状误差还会影响轴瓦的油隙，使某一区域油隙不足，而另一区域油隙过大，从而干扰了轴与瓦之间的正常润滑而碾瓦。同时，随着曲轴检修工艺的延伸，允许在主轴颈上打止裂孔，如果止裂孔上的倒角R3(过渡圆)加工的不好，有毛刺或过渡过陡，则将直接威胁轴瓦的正常工作。DF47007#机车5位主轴瓦，就是因为这种原因，造成连续碾瓦而更换柴油机。

2.3 组装质量的影响

柴油机在检修时，其组装质量受诸多因素的影响。一是清洁度。由于中修段的清洗设备及组装环境达不到工艺对组装清洁度的要求，在组装柴油机时将外界或检修时清除下来的污物、尘埃、磨粉或细微金属屑粒带入柴油机的各摩擦面(尤其是组装轴瓦时最易进入异物)。当异物落入轴瓦与曲轴颈之间，产生磨料磨耗，会加速轴瓦的磨损而碾瓦。当异物落入轴瓦与主轴承座孔之间，使闸瓦瓦背产生高点，减少了瓦与瓦背的接触面积，使其散热性能降低，导致轴瓦变形，破坏油隙及带油量，不能正常润滑而碾瓦。二是检测方法滞后，按工艺要求瓦背与轴瓦座应密贴，并用0.03 mm塞尺检查，接触面积须在80%以上。检修中的检测方法是涂红丹，但涂红丹粉的厚薄或稀稠无统一标准，不能真实反映瓦与瓦背的接触面积，给柴油机曲轴埋下碾瓦隐患。三是组装时人为磕碰轴瓦，使之变形，破坏了正常的油隙及带油量的形成并相应降低了散热效果而使轴瓦碾瓦。

2.4 机油的影响

柴油机在正常运转情况下，轴颈和轴瓦是不直接接触的，它们之间存在一层很薄的压力油，而机油正是形成这种油膜的介质。油膜的形成与油压高低密切相关，压力高易建立油膜，并且油膜厚度与机油运动黏度成正比。由此可知，机油润滑系统正常与否直接关系着柴油机能否正常工作。在实际中经常出现以下问题影响轴瓦的正常润滑：一是主机油泵本身故障或泵传动齿轮剔齿，造成机油压力不足，人为强迫启机，直接导致轴瓦干摩擦；二是因未完全燃烧的燃油顺着气缸臂进入油底壳或燃油回油管断裂、松动，使燃油流入机油内，导致机油稀释，黏度降低，使机油压力下降，压力油膜难以形成；三是机油热交换器、水泵及缸套漏水进入机油系统，使机油乳化失去润滑能力，导致旋转油膜及压力油膜都无法建立；四是油温过高，机油黏度降低，建立油压及旋转油膜的基本要求得不到保证，从而降低机油应有的润滑性能。由于上述因素的影响，使轴颈与轴瓦间的油膜形成及厚度，达不到轴瓦与轴颈间的润滑需求而碾瓦。

3 建议及预防措施

3.1 中修时加强对机体体孔的检测

一是对有飞车迹象、连杆断裂、曲轴断裂的机体，必须上平台用光学准值仪检测体孔的同轴度，保证全长范围内的同轴度小于0.14 mm，相邻机体体孔同轴度小于0.05 mm；二是认真测量机体孔的圆度和圆柱度，根据实际掌握限度小于0.08 mm，否则应对机体大修。

3.2 认真检查测量曲轴轴颈状态

一是对产生形状误差的曲轴要上磨修台进行磨修；二是根据轴颈尺寸认真计算油隙，并合理选配等级瓦，用等级瓦来调整机体孔轴线及曲轴轴线的重叠度；三是对不规则的止裂孔必须用油石修正后方可组装。

3.3 提高轴瓦的组装质量

第一，在提高组装清洁度上下功夫。一是改造现有的清洗设备，对柴油机各部件由冲洗改为煮洗；二是在组装前再次对曲轴及主轴承孔用柴油清洗，并用毛巾擦干净；三是定期对打压用的机油进行化验，杂质超标必须更换，以防止因硬物垫在瓦背或瓦口处造成轴瓦变形。第二，组装轴瓦必须用橡皮锤敲击轴瓦，禁止用其他硬物敲击。第三，积极探讨制定涂红丹的最佳方法和接触面积的判别标准，以保证正确检测出瓦与瓦背的接触面积不少于80%。第四，测量瓦与瓦背的间隙时要测两次(第一次是自由状态测量，第二次是组装后测量)。

3.4 合理选配轴瓦

一是应用质量相对稳定的厂家生产的轴瓦。二是尽快购置不同厚度的等级瓦，以便调整同轴度，但要注意在选配等级瓦时，上下瓦厚度差不允许超过0.03 mm。三是在执行工艺过程中抽检，从9副瓦中抽4副做紧余量试验，只要发现有1块不合乎要求，就全部重做紧余量实验。连杆瓦16副全做紧余量试验，紧余量必须符合段规要求。

通过上述分析可知，要想减少柴油机主轴瓦烧损故障，精检细修是根本，只有这样，才能提高柴油机工作的可靠性。

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[责任编辑：赵 伟]

Burning Loss Reason Analysis and Countermeasures for Diesel Engine Main Spindle Bearing

ZU Yihong,CUI Wei, SHAN Shaoping

(ZhengZhou Railway Vocaional and Technical College,Zhengzhou 450052,China)

The problem of diesel locomotive diesel engine main bearing burning is analyzed from the characteristics of the main bearing of diesel engine and the diesel engine main bearing tile, the burning reasons, and put forward some preventive measures to prevent the main bearing grinding tile from burning.

diesel engine；main bearing；roller；reason analysis；measure

2015 - 11 -05

俎以宏(1964—),男，河南郑州人，郑州铁路职业技术学院机车车辆学院讲师，研究方向为机车牵引传动。

U262.11

B

1008-6811(2016)-04-0006-02