举例说明凸轮轴承套烧坏原因及措施的- 广州国际轴承展览会

1、凸轮轴承轴承套烧坏具体现象

凸轮轴承轴承套烧坏后的现象主要为：轴承套内孔拉烧，外表发黑外径减小，轴承套沿轴向伸长，两端与定位套和定位环摩擦拉烧，轴承座、凸轮轴受热变黑变形，个别甚至引起端轴承损坏（见图1）。

2、凸轮轴承轴承套烧坏原因分析

通常，导致轴承套短时间损坏的原因主要有：

①轴与轴承套配合间隙不合适，过小或过大；

②轴承套失油或润滑不顺畅；

③润滑油污染或外来杂质过多划伤；

④轴承过载。

根据以上可能导致损坏的原因进行排查。第一、零件尺寸检查。发生事故的零件经摩擦高温后已损坏或变形严重，无法复核尺寸，对库存零件检查未发现异常，所有尺寸符合图纸要求。说明装配用零件应该是合格的，轴与轴承套配合间隙没问题。

第二、检查凸轮轴轴承座轴润滑油道畅通，零件无失油干摩擦痕迹，其它摩擦副未见由于润滑油污染或有异物划伤痕迹，润滑油油品正常。

第三、是否存在过载情况。柴油机是老产品，已生产几十年近千台，都正常运行，如是过载原因应是共性的，会有很多凸轮轴轴承座轴承套烧坏案例发生。但从该产品开始生产到之前却极少类似事故发生，说明本次事故不是轴承过载引起。

第四、在来看看凸轮轴轴承座结构如图2所示。

柴油机工作时凸轮轴1由右往左看顺时针旋转工作，凸轮轴齿轮7为斜齿轮，工作时有由左向右的轴向力产生，有带动凸轮轴1及定位套2由左向右移动的趋
势。我们怀疑是定位套2压紧在轴承座4和轴承套5端面上，封闭了轴承套左边的出油口，致使由A孔进入的润滑油无法顺畅从轴承套左边排出，润滑油发热导致轴承套等烧坏。检查定位套2、轴承座4和轴承套5端面上确实严重的摩擦烧伤痕迹。

为此，在定位套2和定位环6两接触面上增加“十”字泄油槽，同时，安装轴承座时检查并确保轴套与凸轮轴四周间隙分配均匀合理。至台架试验结束，轴承座工作正常，而之后一段时间试验的320型柴油机都未发生类似事故，问题似乎得到解决。

然而不久后另一台柴油机台架试机时再次发生凸轮轴轴承座烧坏事故，紧接着旁边台架的柴油机第Ⅰ列凸轮轴轴承座也发生烧坏，这说明原先怀疑的润滑油排出不顺畅，导致轴承套发热烧坏不成立，必须另找原因。

对比观察柴油机两次烧坏的轴承套发现，轴承套内孔表面烧伤严重部位都位于方位相同的布油槽（每个轴承套2条布油槽）的同一侧表面（见图3），且轴承套安装到轴承座后的该布油槽的方位也基本相同（见图4）。由此得到启示，是否是布油槽的位置不合理，在轴承套受力方向不能形成油膜所致？于是从轴承套受力和油膜形成角度进行分析和排查。

分析认为，布油槽设置在最小油膜厚度的高压区域，滑油从hmax侧进入油契到达布油槽区域时，由于空间突然增大而泄压，油膜遭到破坏，凸轮轴在重载作用下与轴承套直接接触，导致凸轮轴与轴承套摩擦发热而烧坏。

检查有关图纸文件，并未对轴承套布油槽的安装方位有任何要求，当时的安装工人对于轴承套布油槽的安装方位也没有意识，随意安装。

轴承套内表面有2条布油槽成180°分布，油槽宽约26°，如随意安装将有大于30%的概率布油槽落在受力区域。之前没有或极少发生轴承套烧坏事故，估计或许是之前有一些口头上传下来的要求，或者是安装工人有固定的安装习惯刚好布油槽没落在油膜最小的高压区，这不得而知。安装工人更换后，安装习惯改变，导致频繁出现轴承套烧坏事故。

总合上述分析认为，由于图纸中没有明确规定轴承套布油槽在轴承座的安装方位，轴承套冷入时布油槽方位存在随意性，当布油槽处于油膜厚度最小区域（高负荷区域）时，油膜遭到破坏，从而导致凸轮轴与轴承套摩擦发热直至烧坏。

3、改进措施

分析第Ⅰ直列柴油机凸轮轴受力（图5）和柴油机第Ⅱ凸轮轴受力（图6），情况与柴油机第Ⅰ凸轮轴相似。到此，可以肯定地说，第Ⅰ柴油机凸轮轴轴承座轴承套烧坏事故都是轴承套布油槽安装在高负荷区域造成的。

图5直列柴油机凸轮轴受力图

图6柴油机第Ⅱ凸轮轴受力图

根据凸轮轴三种安装状态的受力分析，选择了一个能同时满足三种安装状态的轴承套油槽布置角度，如图7所示的30°范围的低油压区域，修改有关图纸文件，明确轴承套油槽安装要求。

图7轴承套油槽安装方位

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