某型中速柴油機高壓油泵凸輪軸故障分析

0 引言

高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)是柴油機的核心部件，其功能是將燃油增壓后準確地以霧化狀態(tài)噴入燃燒室，與空氣形成混合燃燒氣體，保證柴油機燃燒和做功的需要，而高壓油泵是燃油噴射系統(tǒng)的重要部件，屬于柴油機的關(guān)鍵部套

。高壓油泵的功用是在凸輪軸的驅(qū)動下泵油部件提高燃油壓力，并將高壓燃油源源不斷地輸送至共軌軌管中

。凸輪軸是高壓油泵的重要零件

，一旦發(fā)生故障，會造成高壓油泵停止供油，將直接導(dǎo)致柴油機動力減弱甚至失去動力

。本文針對某型中速柴油機運行過程中軌壓驟降問題進行故障分析，建立故障樹逐一排查分析故障原因，提出整改措施，結(jié)合試驗手段對整改后的產(chǎn)品進行試驗驗證，借此對避免同類問題提出預(yù)防措施。

1 故障現(xiàn)象

在柴油機運行過程中，80%工況時，軌壓出現(xiàn)驟降，同時，比例閥電流降至0A以增大進油口截面積維持最大供油，但軌壓仍未見上升，手動降載停機。根據(jù)故障現(xiàn)象進行了現(xiàn)場初步檢查，結(jié)果如下：

(1)檢查低壓燃油供油泵，供油壓力正常；

(2)對高壓油泵、高壓油管、共軌管等高壓密封處進行檢查，未發(fā)現(xiàn)高壓異常泄漏，且限流閥關(guān)閉；

(3)共軌管上限壓閥未開啟；

小兒上呼吸道感染后往往會進一步引發(fā)喘息行支氣管炎,這已成為急性呼吸道感染的主要臨床表現(xiàn)之一[1]。臨床上主要表現(xiàn)為咳嗽,起初為干咳,而后有痰,嬰幼兒全身癥狀較重,通常伴有發(fā)熱,多見于伴有過敏史的3歲以下嬰幼兒;此外,小兒喘息性支氣管炎往往伴有呼氣性呼吸困難等類似哮喘的癥狀,肺部叩診呈鼓音,聽診雙肺滿布哮鳴音及少量粗濕啰音[2]。本研究重點探索氧氣霧化吸入對于治療小兒喘息性支氣管炎的臨床效果,現(xiàn)具體報告如下:

目前，我國中小型企業(yè)的內(nèi)部審計基本上是賬目基礎(chǔ)上的手工測試，主要采用詳細審計或依賴于審計人員個人經(jīng)驗判斷的抽樣審計，審計內(nèi)容較少運用統(tǒng)計抽樣和計算機輔助審計軟件，使得審計工作的風(fēng)險無法量化。

(2)斷口分析

綜上，初步定位故障直接原因為：高壓油泵凸輪軸斷裂造成高壓油泵失去供油能力，進而導(dǎo)致軌壓下降等一系列現(xiàn)象。

2 故障分析

2.1 拆檢情況

對柴油機進行拆檢發(fā)現(xiàn)，高壓油泵凸輪軸從驅(qū)動端軸頸根部圓角R處斷裂，高壓油泵傳動齒輪及惰輪出現(xiàn)打齒現(xiàn)象，齒輪箱安裝部位內(nèi)側(cè)兩端有齒輪端面摩擦痕跡。

根據(jù)柴油機拆檢情況可判定高壓油泵凸輪軸斷裂是導(dǎo)致高壓油泵失去供油能力是導(dǎo)致軌壓下降的直接原因，凸輪軸斷裂導(dǎo)致高壓油泵傳動齒輪及惰輪出現(xiàn)打齒現(xiàn)象。

對高壓油泵進行拆檢：高壓油泵的泵蓋部件、柱塞偶件、柱塞彈簧、比例電磁閥等部件均完好；導(dǎo)向活塞、滾輪、凸輪型面、軸頸、軸瓦等傳動部件均未見異常磨損；高壓油泵凸輪軸驅(qū)動端從軸頸根部圓角部位斷裂，齒輪齒頂損傷嚴重；油泵齒輪并緊螺母未見松動，半圓鍵完好，錐面匹配緊實完好。凸輪軸斷裂示意圖如圖1所示。

根據(jù)高壓油泵拆檢結(jié)果可判斷，高壓油泵內(nèi)部泵油部件、傳動部件完好，可排除高壓油泵自身供油功能異常導(dǎo)致凸輪軸斷裂的可能性。

2.2 故障可能原因

凸輪軸原材料為高強度合金鋼，韌性好，在大型齒輪、傳動軸、曲軸、活塞銷上均廣泛應(yīng)用。凸輪軸在使用過程中，主要受到來自的滾輪部件向下的力、各滑動軸承處的支持力、傳動齒輪傳遞的扭矩。針對凸輪軸根部應(yīng)力集中情況進行強度仿真計算(見圖3)，考慮到柴油機的沖擊、振動等因素，按傳遞最大扭矩的1.5倍進行強度校核仿真計算，計算得出根部圓角處最大應(yīng)力38.6MPa，遠小于材料疲勞極限，因此可排除R角設(shè)計過小是導(dǎo)致凸輪軸斷裂的原因。

2.3 故障排查

2.3.1 設(shè)計校核

根據(jù)故障情況及拆檢情況，油泵內(nèi)部泵油及驅(qū)動機構(gòu)相關(guān)部件完好，可以排除油泵自身供油功能異常(如柱塞副咬卡、導(dǎo)向活塞咬卡等、軸瓦抱死等)造成阻力過大，最終導(dǎo)致凸輪軸斷裂發(fā)生的可能性。針對可能造成凸輪軸斷裂的原因進行分析，并建立故障樹(見圖2)，對設(shè)計、材料、熱處理、加工及裝配定位等方面進行逐一排查分析。

2.3.2 理化檢測分析

分別對高壓油泵凸輪軸斷口裂紋源區(qū)、平面、軸頸的橫向剖面試樣進行滲碳淬火硬化層深度檢驗進行維氏硬度測定，硬度值均符合設(shè)計要求。

通過對凸輪軸基體取樣金相化學(xué)成份檢驗分析，各元素含量符合原材料標(biāo)準要求。

通過對豎井、緩斜井兩種方案進行對比分析：①地質(zhì)條件較差，洞身圍巖以Ⅴ類為主，巖層傾角緩，有利于豎井施工，而緩斜井方案易塌方；②豎井施工可邊打邊襯，利于施工安全，緩斜井襯砌至少距離掌子面30m，且施工干擾較大；③主洞施工出現(xiàn)較大涌水時，緩斜井方案利于人員安全；豎井埋深較淺，在做好排水措施、人員逃生安全措施的情況下，也可保證施工安全；④豎井施工工程量小，井筒工期短、進度風(fēng)險可控；緩斜井施工工程量大，工期較長，且受地質(zhì)條件和長度影響，進度風(fēng)險較高；⑤豎井方案投資低，增加投資的風(fēng)險較低；緩斜井方案投資高，且增加投資的風(fēng)險較高。

(1)元素、硬度檢測

(4)通過齒輪箱觀察孔用內(nèi)窺鏡觀察，發(fā)現(xiàn)高壓油泵驅(qū)動端齒輪傾斜，凸輪軸靠近油泵端部有裂痕。

軸頸表面較光滑，表面顯微組織為回火馬氏體，心部顯微組織為回火馬氏體+回火貝氏體。

(3)微觀形貌

截取凸輪軸裂紋源剖面、軸頸的剖面試樣，經(jīng)處理后置于顯微鏡下觀察，結(jié)果如圖7、圖8所示。

裂紋起源于根部圓角R處，裂紋源表面斷口存在擠壓損傷層，裂紋源附近R角表面凹凸不平，局部存在微裂紋；R角表面及其連接的平面近R處表面無滲碳淬火硬化層，顯微組織為回火馬氏體；R連接的平面距R稍遠處表面存在滲碳淬火硬化層，硬化層顯微組織為回火馬氏體+少量殘余奧氏體+少量顆粒狀碳化物，均符合設(shè)計要求。

Excel初步計算后所有的試驗數(shù)據(jù)利用SPSS17.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan's法多重比較，試驗結(jié)果均采用“平均值±標(biāo)準差”的形式表示，P＜0.05表示差異顯著。并用Origin 8.0作柱狀圖顯示結(jié)果。

將凸輪軸斷口置于掃描電鏡下觀察：裂紋源區(qū)的形貌見圖4，裂紋源區(qū)斷口磨損嚴重；圖5為裂紋擴展區(qū)的疲勞輝紋特征；圖6為瞬斷區(qū)的韌窩特征。

通過以上分析可知，原材料化學(xué)成分符合材料標(biāo)準，硬度符合設(shè)計要求，金相組織未見明顯異常，可排除凸輪軸材料缺陷、熱處理組織異常等因素造成斷軸的可能性。

根據(jù)國標(biāo)GB/T10561—2005對基體非金屬夾雜物進行評級，結(jié)果為：A0.5，B0.5，C0，D0.5，DS0。基體顯微組織為回火馬氏體+回火貝氏體。

以《農(nóng)村人民公社工作條例》的制定和修正過程為例。1961年3月22日，廣州中央工作會議通過《農(nóng)村人民公社工作條例（草案）》。緊接著，毛澤東要求把它放到群眾中去征求意見以便修改。

2.3.3 根部圓角R加工情況

該圓角R的加工過程依次為粗加工、滲碳、精車、噴丸、淬火、精磨。對故障件同批次凸輪軸R角加工情況進行復(fù)檢，通過顯微觀測對R角尺寸進行檢查，R角尺寸均符合設(shè)計要求。對同批次凸輪軸進行熒光磁粉探傷及超聲波探傷，均未發(fā)現(xiàn)異常。

R角加工情況如圖11所示，可明顯看出R角與端面、外圓面外觀差異，經(jīng)查R角表面噴丸后未進行精磨加工，R角與外圓面及端面存在接刀痕。復(fù)查凸輪軸加工工藝文件，R角與外圓面非一次加工成型，且加工后未對R角與外圓面交接處進行圓滑過渡加工。通過輪廓儀檢測R角輪廓， R角與軸頸外圓面交接處非圓滑過渡，導(dǎo)致交接處應(yīng)力集中，因此不能排除加工導(dǎo)致凸輪軸斷裂的可能性。

通過非連續(xù)性文本這個點，帶動了現(xiàn)代文閱讀的一片文，就好比將現(xiàn)代文閱讀主觀題的應(yīng)對關(guān)節(jié)打通了——找到了能動起來、施展開來的思維常法。我順勢提醒學(xué)生——既然“點動成線”的有文章可做，那么“線動成面”呢——這里的“面”可以是古詩文閱讀、連貫銜接邏輯推斷、作文審題立意完篇……各個板塊，它們共同構(gòu)成了語文備考這個“面”。

2.3.4 裝配及安裝定位檢查

完善的內(nèi)部控制制度有利于保險公司進行財務(wù)、業(yè)務(wù)等各方面的綜合管理，提高企業(yè)的綜合市場競爭力和凝聚力。針對目前保險公司缺乏內(nèi)部控制制度的現(xiàn)狀，我國保險公司應(yīng)根據(jù)中國有關(guān)內(nèi)部控制的制度體系規(guī)范，再結(jié)合自身企業(yè)的業(yè)務(wù)特點進行內(nèi)部控制、風(fēng)險評估、流程監(jiān)督等多方面控制，做到業(yè)務(wù)流程各環(huán)節(jié)控制緊湊、企業(yè)管理制度規(guī)范嚴謹、財務(wù)信息披露及時有效，同時要設(shè)立專門的機構(gòu)進行保險公司的資金投入、支出和具體運行過程的全面監(jiān)管，以更好地減少財務(wù)管理風(fēng)險。

利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲采集外籍人才的網(wǎng)絡(luò)招聘信息，進行探索性調(diào)查。對大量招聘信息進行文本挖掘，整理出有用的信息，為企業(yè)問卷設(shè)計和抽樣提供依據(jù)。

總之，作為一種創(chuàng)新型的學(xué)習(xí)方法，移動學(xué)習(xí)在我國大學(xué)里還沒有得到廣泛推廣。如何將這一新方法融入并應(yīng)用到具體的英語學(xué)習(xí)中，特別是如何將理論與學(xué)生的學(xué)習(xí)實踐結(jié)合起來，還是一項非常重要的研究課題。要想實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)模式，除了教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)方法、學(xué)生要積極自覺學(xué)習(xí)外，還需要學(xué)校、社會、國家等相關(guān)部門的政策、技術(shù)、資金等多方面的支持。

高壓油泵的安裝及傳動輪的安裝定位對齒輪嚙合傳動有重要影響，主要影響因素包括：凸輪軸、齒輪、法蘭之間的定位尺寸與形位公差，齒輪箱與傳動輪的定位尺寸及形位公差，都直接影響齒輪裝配間隙與貼合度。復(fù)檢凸輪軸、油泵齒輪、法蘭等安裝定位尺寸與形位公差、齒隙均符合設(shè)計要求。通過在齒面抹紅丹檢測齒輪受力面嚙合情況，嚙合痕跡在齒面上呈現(xiàn)為規(guī)則的矩形，表面兩齒輪軸線平行度較好，因此齒輪嚙合正常，表明惰輪及高壓油泵安裝定位正常。

提升電視臺記者專業(yè)素質(zhì)的策略有很多，此處提到：電視臺記者要提高自己的政治素養(yǎng)；要不斷提高科學(xué)文化素養(yǎng)；要充分利用科學(xué)技術(shù)；要對電視臺節(jié)目嚴格把關(guān)，保證信息質(zhì)量等。接下來，筆者將針對上述提到的幾點，展開較為詳細的論述：

綜合上述分析，排除了設(shè)計、原材料、熱處理、安裝定位方面的原因。裂紋起源于R角處，可基本判定是R角與外圓交接處應(yīng)力集中，在交變應(yīng)力作用下導(dǎo)致凸輪軸產(chǎn)生微裂紋，以疲勞方式擴展至斷裂。

2.4 改進驗證及預(yù)防措施

2.4.1 改進驗證

本次故障的主要原因是凸輪軸根部R角與外圓交接處有接刀痕導(dǎo)致應(yīng)力集中導(dǎo)致凸輪軸斷裂。對同批凸輪軸R角表面進行拋光使交接處圓滑過渡，同時提高R角表面粗糙度。

在廠內(nèi)進行連續(xù)1000h全負荷工況平臺試驗，試驗過程中未出現(xiàn)異常，試驗完成后對高壓油泵進行拆檢，結(jié)合磁粉探傷、超聲波探傷等檢查手段檢測凸輪軸使用情況，檢測未發(fā)現(xiàn)異常。同時，跟蹤發(fā)用戶裝機的20臺高壓油泵，使用過程中均未出現(xiàn)異常。

2.4.2 預(yù)防措施

(1)由于柴油機燃油系統(tǒng)屬故障多發(fā)部位，對燃油系統(tǒng)的裝配應(yīng)重視規(guī)范高壓油泵的安裝，以及傳動系零部件的安裝定位，并進行裝配后的項目試驗驗收。

(2)加強對凸輪軸等受力較大的零部件原材料、熱處理過程以及機加工質(zhì)量的過程監(jiān)督，并按階段組織對應(yīng)專家評審會，固化加工工藝，對成品要進行嚴格仔細探傷檢測。

(3)凸輪軸等軸類零件傳遞扭矩大，軸頸根部屬主要應(yīng)力集中部位，在設(shè)計時應(yīng)盡量設(shè)計較大的過渡圓角，提高安全系數(shù)，并進行強度仿真計算驗證，且與R角各交接處應(yīng)圓滑過渡。

3.1 職稱、學(xué)歷、醫(yī)院級別均影響指南認知與應(yīng)用 本研究中，眼科醫(yī)師對臨床指南的重要性普遍持認可態(tài)度，但多對臨床指南，特別是對循證臨床指南的認知尚淺，指南的臨床應(yīng)用亦存在障礙。同時，眼科醫(yī)師的教育背景、職稱等均影響指南認知與應(yīng)用。在指南的制定中，高級專家團隊占主導(dǎo)地位，而指南的批判性評價和應(yīng)用涉及各級眼科醫(yī)師。因此，向各級醫(yī)師培訓(xùn)循證指南制定、評價等相關(guān)知識，以及更好地介紹、推廣和普及現(xiàn)有指南，具有重要意義。

3 結(jié)束語

通過上述排查分析，凸輪軸失效模式為疲勞開裂，裂紋源位于軸頸根部加工圓角R處；凸輪軸理化分析未見明顯異常，R角設(shè)計安全系數(shù)較高；R角與外圓交接處過渡不圓滑，屬應(yīng)力集中區(qū)域；高壓油泵安裝定位尺寸滿足設(shè)計要求。因此，凸輪軸R角加工因素是本次故障發(fā)生的主要原因，通過對加工工藝進行優(yōu)化，提高R角加工質(zhì)量，優(yōu)化后的凸輪軸經(jīng)使用驗證情況良好。

[1]楊強，楊建國.船用中速柴油機高壓共軌系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].航海工程，2019(03)：142-146.

[2]安士杰，歐陽光耀.船用柴油機高壓共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性[J].柴油機，2002(06)：13-16.

[3]劉鵬，張詳臣，焦喜磊，陳雨雨.某船用高速柴油機噴油泵凸輪軸斷裂的原因分析及解決措施[J].內(nèi)燃機與配件，2019(14)：64-67.

[4]鄒晨琦.共軌噴油泵凸輪軸加工工藝研究[D].安徽理工大學(xué)，2014.

[5]楊全才.船舶柴油機[M].大連海事大學(xué)出版社，2002.

[6]羅紅英.船舶柴油機使用及維護[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社，2010.

[7]陳文彬.船舶柴油機常見故障及應(yīng)對措施[J].內(nèi)燃機與配件，2018(15)：154-155.