故障檢修與技術維護

康明斯凸輪軸間隙、損傷、裂紋、和彎曲的檢查方法

 

摘要：凸輪軸的作用是控制進、排氣門按時開閉，同時驅動分電器、油泵和機油泵等機件進行工作。凸輪軸主要由凸輪軸頸、凸輪、驅動齒輪和偏心輪等組成。凸輪軸經長期使用后，會出現凸輪軸彎曲、軸頸和凸輪的磨損，齒輪磨損或損壞。康明斯公司在本文中就柴油發電機凸輪軸以及軸承的檢修方法做了詳細闡述，希望為用戶和機修人員帶來幫助。

 

一、凸輪軸的作用與結構

 

      凸輪軸的作用是控制各缸氣門開啟和關閉，每一個進氣門、排氣門分別有相對應的凸輪進行控制，使進、排氣門的開、閉符合發動機工作順序、配氣相位及氣門開度的變化規律等要求。由于在發動機工作中，凸輪受氣門間歇性開啟的周期性沖擊載荷，因此要求凸輪表面耐磨，凸輪軸要有足夠的韌性和剛度，因此，凸輪軸一般采用優質鋼模鍛而成，也有采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵的，外觀如圖1所示。

1、凸輪

      凸輪承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷，要求凸輪表面有良好的耐磨性、足夠的剛度，故凸輪表面一般經熱處理后精磨。凸輪的形狀直接影響氣門開啟和關閉的時刻和氣門的開度，凸輪的排列影響發動機的工作順序。因此，凸輪的輪廓必須符合發動機工作順序和配氣相位要求。

      如圖2所示的凸輪輪廓中，O點為凸輪軸的軸心，圓弧EA為凸輪的基圓，AB和DE為凸輪的緩沖段，其中圓弧AM段為消除氣門間隙階段，至M點是氣門開啟，至B點緩沖結束。此階段中，凸輪的升程變化速度較慢，即氣門開啟是速度較慢。BCD為凸輪的工作段，此段升程較快，BC段氣門的開度由小逐漸變大，直至C點時氣門開度最大，它決定了氣門的最大開度。CD段氣門開度由大到小，DN端為氣門緩沖階段，這段氣門關閉的速度較慢，直至N點氣門處于關閉狀態，NE段為出現氣門間隙階段，即此階段的氣門間隙由小變大到E點結束。

2、凸輪軸軸頸

      凸輪軸軸頸的作用是支承凸輪軸。凸輪軸各道軸頸的直徑有的相等，但也有的從前往后逐漸減小，以便于安裝。有些發動機其搖臂的潤滑是靠凸輪軸軸承處通過缸體上的油道輸送潤滑油。為此，在凸輪軸頸上(2，4道)有兩個不通的圓弧形節油槽，潤滑油經該槽間歇地輸送到搖臂軸。該槽對油量有節流作用，防止供油過多而造成搖臂軸過量潤滑，其目的有二：一是減小氣門油封的負擔，防止吸入汽缸；二是汽缸蓋的溫度高，是潤滑油的加熱源，可防止潤滑油變稀，潤滑性能變壞。

 

圖1  康明斯柴油機凸輪軸零件圖

圖2  凸輪輪廓示意圖

 

二、凸輪軸的檢修方法

 

1、凸輪軸的彎曲檢查

      可將凸輪軸安裝于車床兩頂針間，或以V形鐵安放在平板上以兩端軸頸為支點，用百分表檢查各中間軸頸的偏差。如果最大彎曲量大于0.025mm時，應進行冷壓校正修復。

2、凸輪凸角的檢修

      凸輪凸角的檢驗，可用標準樣板測量，也可以用千分尺測量（如圖3所示）。當凸輪頂端的磨損量大于1mm時（柴油機1.2mm)，應堆焊修復或更換凸輪軸。凸輪的表面如有擊痕、毛刺及不均勻的磨損時，應用凸輪軸專用磨床進行修整，或根據標準樣板予以細致的修理。凸輪高度因磨損減少至一定限度時，可進行合金焊條堆焊，然后進行光磨恢復原來的幾何形狀。

3、凸輪軸頸的圓度及圓柱度

      凸輪軸頸的圓度及圓柱度的誤差應不大于0.03mm，軸頸磨損量應不大于1mm。在修理時，可用磨小軸頸尺寸和配用相應尺寸的凸輪軸承；或用鍍鉻加大，再磨至與之配合的修理尺寸或標準尺寸。

4、檢查凸輪軸的端隙

      端隙應為0.15～0.33mm。如果不在規定范圍內，就應拆卸齒輪更換墊片。止推墊片的厚度為9.14～9.45mm。

5、檢查凸輪軸軸頸

      用千分尺測量凸輪軸徑，如圖4所示。6BT型柴油機凸輪軸頸為50.70mm；KTTA型柴油機凸輪軸軸頸為63.37mm，如小于這個數值則凸輪軸應更換。

 

圖3  柴油機凸輪磨損檢查

圖4  柴油機凸輪軸頸磨損檢查

 

6、探傷

      用磁力探傷法檢查是否凸輪表面裂紋、刮傷等損失。有以下情況者，凸輪軸不能使用：

① 在整圓周方向有裂紋。

② 在黑色的或陰影的區域內有裂紋或損傷。

③ 有長度超過6mm的裂紋。

④ 有離邊緣距離進于5mm裂紋或損傷。

⑤ 在一個凸輪型上有多于兩處以上的裂紋或損傷。

注意：凸輪軸經磁力探傷后，必須完全地退磁，消除磁性，并徹底清洗后才能使用。在技術不達標時，請委托第三方進行檢測。

7、齒輪損傷檢查

（1）凸輪軸裝正時齒輪固定螺母的螺紋有損傷，應堆焊修復。正時齒輪鍵與鍵槽須吻合，否則應換新鍵。

（2）機油泵驅動齒輪，其磨損量應不大于0.5mm；偏心輪表面磨損量應不大于0.5mm，當大于時應予堆焊修復。

（3）驅動齒輪磨損過大時，則應更換凸輪軸。

（4）檢查凸輪軸齒輪是否有裂紋、齒和斷裂或齒面凹坑，如果零件已損壞就必須更換。

 8、凸輪軸軸向間隙檢查

      凸輪軸軸向間隙指的是軸承在未安裝于軸或軸承箱時，將其內圈或外圈的一方固定，然后使未被固定的一方做徑向或軸向移動時的移動量。根據移動方向，可分為徑向游隙和軸向游隙。凸軸軸距的檢查方法如下：

（1）增減固定在氣缸體前端面上，位于凸輪軸第一道軸頸端面與正時齒輪或鏈輪之間的推力凸緣的厚度來調整。檢查方法如圖5所示，用塞尺塞入推力凸緣與正時齒輪端面之間，測得的間隙應為0.10mm左右，若超過，可減小隔圈厚度或更換止推凸緣。

（2）凸輪軸軸向間隙檢查拆下氣門傳動組其他零件后，用百分表頭抵住凸輪軸軸端，前后推動凸輪軸，百分表指針的擺動量即為凸輪軸軸問間隙。

9、凸輪軸承檢查

（1）凸輪軸頸與凸輪軸軸承的配合間隙

      檢查方法如圖6所示，一般為0.03-0.07mm，最大不得大于0.15mm，當配合間隙大于0.15mm時，應更換新軸承。

（2）凸輪軸軸承的選配

      應根據凸輪軸頸尺寸選配同級修理尺寸的凸輪軸承。將選好的凸輪軸軸承用專用工具沖入，注意凸輪軸軸承油孔，應對準汽缸體上的油道孔。為防止凸輪軸軸承轉動，軸承與軸承座孔的配合一般應有0.05-0.1mm的過盈量。

      為獲得軸頸與軸承間有0.03-0.07mm的配合間隙和保證各道軸承的同軸度，應用鉸削凸輪軸軸承的專用鉸刀進行鉸削。軸承鉸削后，其軸承內孔圓度和圓柱度誤差應不大于0.01mm，表面粗糙度小于0.8μm。

 

圖5  凸輪軸軸向間隙檢測示意圖

圖6  凸輪軸頸和座孔配合間隙檢查

 

 

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