船舶知识
一、凸轮轴结构及特点
某轮wartsila rt-flex 58t-b共轨电喷柴油机有4台燃油泵，v型布置，由两组一体三次作用的凸轮轴驱动；凸轮及凸轮轴的形状复杂，有台阶变化和较多节点。凸轮轴工作一圈，凸轮对一台高压油泵滚轮作用三次，凸轮的作用频率比传统柴油机提高了六倍，容易导致凸轮系统疲劳损坏，凸轮与滚轮的接触表面拉毛、损伤等故障，影响柴油机安全运行（如图1）。
图1 燃油泵系统图
二、凸轮轴问题及处理
该轮某航次初期，发现主机燃油压力波动大。经排查，发现b2高压油泵不泵油，出口温度明显比别的泵低。分析判断高压油泵出油阀有问题（如图2）。在漂航期间，轮机部对b2高压油泵上半部进行解体检查，拆除止回阀，发现弹簧断裂（如图3），更换备件后恢复航行。然而，燃油压力波动并没有明显改善，高压油泵处仍有震动。坚持航行到码头后，该轮主机关停滑油，对凸轮轴及高压油泵进行彻底检查。在完成安全防护、风险评估、人员安排、图纸备件和工具准备等前期工作后，按程序逐步行动。打开凸轮轴箱，发现b2和a2高压油泵滚轮均有磨损，对应的凸轮磨损严重（如图4、图5）。
图2 出油阀 图3 出油阀弹簧断裂 图4 磨损的凸轮及滚轮 图5 凸轮轴箱磨屑
此时，船舶接指令需要离泊。经与船长沟通并向公司汇报，决定单独封闭损坏的高压油泵，不影响船舶离泊。在对凸轮轴箱仔细清理后，由于滚轮磨损下移，导致专用工具插不进去，只能将b2高压油泵整体解体移出。轮机员用了不到一个小时的时间完成了b2高压油泵的整体更换，对新换上的高压油泵进行了抬起封闭，对凸轮表面进行了简单修复，以免再次损坏。通过大家的努力，没有影响船舶开航。在航行期间，又将a2高压油泵齿条调至最低，减少对应凸轮受力，以免造成更多的损伤。
三、更换凸轮轴
公司把凸轮轴备件紧急供应上船，要求船员在抛锚期间更换。动手之前，船上已多次请教了机务主管和服务商工程师，做了充分的准备。
首先，一组人员拆解伺服油泵进出油管等附件、no.1空冷器放残管，拆出a2高压油泵并检查（如图6、图7），然后将a1、b1、b2三台高压油泵抬起，使各滚轮不与凸轮接触，以便拆装凸轮轴。
6 损伤滚轮 图7 更换滚轮
其次，拆开凸轮轴自由端后，对其内部进行清理。因旧凸轮轴有微量的变形且内孔加工精度粗糙，导致专用工具安装不上。此时由于凸轮轴液压螺栓已全部拆除，所以只好将a1高压油泵拆下，利用两个高压油泵安装孔安装吊带；将凸轮轴托住后，再一点点地外移（如图8）。此法的弊端是，在更换转移吊带时凸轮轴需要的着力点会放到轴瓦上。取出凸轮轴后发现，轴瓦有被压过的伤痕（如图9）。将图片发给机务主管和服务商工程师后，得到的答复是修复高点后可以继续使用。轮机员拆除损坏的凸轮轴后，立即分组对轴瓦的损伤处进行修复。
图8 吊装拆解凸轮轴 图9 损伤轴瓦
最后，安装新凸轮轴。轮机员使用专用工具操作，凸轮轴顺利地通过第一道轴瓦，但再继续前进时却遇到了问题。由于没有将b1高压油泵拆除，只用专用工具将滚轮抬起，所以抬起的距离很小，在安装新凸轮轴时滚轮边缘能碰到凸轮轴承边缘，影响通过，安装不好就会伤到滚轮及轴承接触面。无奈之下，轮机员不得不又把b2高压油泵整体抬起，然后使用专用工具将凸轮轴顺利地导入机体内（此凸轮轴与机体连接有一定位销）（如图10）。凸轮轴与机体结合后，再用专用工具将凸轮轴与齿轮拉紧，然后用液压工具分三次分别打压，直至1000bar（如图11）。
图10安装新凸轮轴 图11凸轮轴液压紧固
在准备装复高压油泵时，发现滚轮与凸轮轴的接触面有约5mm的偏差（如图12），端盖也紧不到位。经过详细检查，确认是内部推力环异位。使用工具将内部推力环定位后重新安装，推力端盖安装复位，并顺利地矫正了齿轮及凸轮轴位置（如图13）装复所有附件后，盘车检查一切正常；经过一个短航次后，对凸轮轴箱再次检查，一切正常。
在准备装复高压油泵时，发现滚轮与凸轮轴的接触面有约5mm的偏差（如图12），端盖也紧不到位。经过详细检查，确认是内部推力环异位。使用工具将内部推力环定位后重新安装，推力端盖安装复位，并顺利地矫正了齿轮及凸轮轴位置（如图13）装复所有附件后，盘车检查一切正常；经过一个短航次后，对凸轮轴箱再次检查，一切正常。
图12 滚轮与凸轮偏差 图13 滚轮与凸轮正常位置
四、总结
该型柴油机的凸轮轴不牵扯到定时问题，结构相对简单。因为之前没有对同类型柴油机的拆装经验，所以在拆装的过程中很谨慎；同时也出现了一些意想不到的问题，耗时较多，但在船岸通力合作下，凸轮轴更换工作圆满完成。其间，有很多东西值得思考，例如，该故障的产生，可能是主机不同转速下的振动频率对凸轮轴有不同影响，船员平时对此没有警惕，只关注共轨压力的稳定，忽略了检查单个高压油泵状态；由于凸轮轴没有观察窗口，所以不能及时了解其润滑情况，叠加装配或部件材质上存在缺陷，就会导致不良后果。有鉴于此，需要根据该型柴油机的结构特点及在使用中出现的问题，每个月或长航后对其传动机构进行检查，以便提早发现异常情况并及时处理，避免带来安全隐患。