康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

 

故障检修与技术维护

康明斯凸轮轴间隙、损伤、裂纹、和弯曲的检查方法

 

摘要：凸轮轴的作用是控制进、排气门按时开闭，同时驱动分电器、油泵和机油泵等机件进行工作。凸轮轴主要由凸轮轴颈、凸轮、驱动齿轮和偏心轮等组成。凸轮轴经长期使用后，会出现凸轮轴弯曲、轴颈和凸轮的磨损，齿轮磨损或损坏。康明斯公司在本文中就柴油发电机凸轮轴以及轴承的检修方法做了详细阐述，希望为用户和机修人员带来帮助。

 

一、凸轮轴的作用与结构

 

      凸轮轴的作用是控制各缸气门开启和关闭，每一个进气门、排气门分别有相对应的凸轮进行控制，使进、排气门的开、闭符合发动机工作顺序、配气相位及气门开度的变化规律等要求。由于在发动机工作中，凸轮受气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此要求凸轮表面耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度，因此，凸轮轴一般采用优质钢模锻而成，也有采用合金铸铁或球墨铸铁的，外观如图1所示。

1、凸轮

      凸轮承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷，要求凸轮表面有良好的耐磨性、足够的刚度，故凸轮表面一般经热处理后精磨。凸轮的形状直接影响气门开启和关闭的时刻和气门的开度，凸轮的排列影响发动机的工作顺序。因此，凸轮的轮廓必须符合发动机工作顺序和配气相位要求。

      如图2所示的凸轮轮廓中，O点为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，其中圆弧AM段为消除气门间隙阶段，至M点是气门开启，至B点缓冲结束。此阶段中，凸轮的升程变化速度较慢，即气门开启是速度较慢。BCD为凸轮的工作段，此段升程较快，BC段气门的开度由小逐渐变大，直至C点时气门开度最大，它决定了气门的最大开度。CD段气门开度由大到小，DN端为气门缓冲阶段，这段气门关闭的速度较慢，直至N点气门处于关闭状态，NE段为出现气门间隙阶段，即此阶段的气门间隙由小变大到E点结束。

2、凸轮轴轴颈

      凸轮轴轴颈的作用是支承凸轮轴。凸轮轴各道轴颈的直径有的相等，但也有的从前往后逐渐减小，以便于安装。有些发动机其摇臂的润滑是靠凸轮轴轴承处通过缸体上的油道输送润滑油。为此，在凸轮轴颈上(2，4道)有两个不通的圆弧形节油槽，润滑油经该槽间歇地输送到摇臂轴。该槽对油量有节流作用，防止供油过多而造成摇臂轴过量润滑，其目的有二：一是减小气门油封的负担，防止吸入汽缸；二是汽缸盖的温度高，是润滑油的加热源，可防止润滑油变稀，润滑性能变坏。

 

图1  康明斯柴油机凸轮轴零件图

图2  凸轮轮廓示意图

 

二、凸轮轴的检修方法

 

1、凸轮轴的弯曲检查

      可将凸轮轴安装于车床两顶针间，或以V形铁安放在平板上以两端轴颈为支点，用百分表检查各中间轴颈的偏差。如果最大弯曲量大于0.025mm时，应进行冷压校正修复。

2、凸轮凸角的检修

      凸轮凸角的检验，可用标准样板测量，也可以用千分尺测量（如图3所示）。当凸轮顶端的磨损量大于1mm时（柴油机1.2mm)，应堆焊修复或更换凸轮轴。凸轮的表面如有击痕、毛刺及不均匀的磨损时，应用凸轮轴专用磨床进行修整，或根据标准样板予以细致的修理。凸轮高度因磨损减少至一定限度时，可进行合金焊条堆焊，然后进行光磨恢复原来的几何形状。

3、凸轮轴颈的圆度及圆柱度

      凸轮轴颈的圆度及圆柱度的误差应不大于0.03mm，轴颈磨损量应不大于1mm。在修理时，可用磨小轴颈尺寸和配用相应尺寸的凸轮轴承；或用镀铬加大，再磨至与之配合的修理尺寸或标准尺寸。

4、检查凸轮轴的端隙

      端隙应为0.15～0.33mm。如果不在规定范围内，就应拆卸齿轮更换垫片。止推垫片的厚度为9.14～9.45mm。

5、检查凸轮轴轴颈

      用千分尺测量凸轮轴径，如图4所示。6BT型柴油机凸轮轴颈为50.70mm；KTTA型柴油机凸轮轴轴颈为63.37mm，如小于这个数值则凸轮轴应更换。

 

图3  柴油机凸轮磨损检查

图4  柴油机凸轮轴颈磨损检查

 

6、探伤

      用磁力探伤法检查是否凸轮表面裂纹、刮伤等损失。有以下情况者，凸轮轴不能使用：

① 在整圆周方向有裂纹。

② 在黑色的或阴影的区域内有裂纹或损伤。

③ 有长度超过6mm的裂纹。

④ 有离边缘距离进于5mm裂纹或损伤。

⑤ 在一个凸轮型上有多于两处以上的裂纹或损伤。

注意：凸轮轴经磁力探伤后，必须完全地退磁，消除磁性，并彻底清洗后才能使用。在技术不达标时，请委托第三方进行检测。

7、齿轮损伤检查

（1）凸轮轴装正时齿轮固定螺母的螺纹有损伤，应堆焊修复。正时齿轮键与键槽须吻合，否则应换新键。

（2）机油泵驱动齿轮，其磨损量应不大于0.5mm；偏心轮表面磨损量应不大于0.5mm，当大于时应予堆焊修复。

（3）驱动齿轮磨损过大时，则应更换凸轮轴。

（4）检查凸轮轴齿轮是否有裂纹、齿和断裂或齿面凹坑，如果零件已损坏就必须更换。

 8、凸轮轴轴向间隙检查

      凸轮轴轴向间隙指的是轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。凸轴轴距的检查方法如下：

（1）增减固定在气缸体前端面上，位于凸轮轴第一道轴颈端面与正时齿轮或链轮之间的推力凸缘的厚度来调整。检查方法如图5所示，用塞尺塞入推力凸缘与正时齿轮端面之间，测得的间隙应为0.10mm左右，若超过，可减小隔圈厚度或更换止推凸缘。

（2）凸轮轴轴向间隙检查拆下气门传动组其他零件后，用百分表头抵住凸轮轴轴端，前后推动凸轮轴，百分表指针的摆动量即为凸轮轴轴问间隙。

9、凸轮轴承检查

（1）凸轮轴颈与凸轮轴轴承的配合间隙

      检查方法如图6所示，一般为0.03-0.07mm，最大不得大于0.15mm，当配合间隙大于0.15mm时，应更换新轴承。

（2）凸轮轴轴承的选配

      应根据凸轮轴颈尺寸选配同级修理尺寸的凸轮轴承。将选好的凸轮轴轴承用专用工具冲入，注意凸轮轴轴承油孔，应对准汽缸体上的油道孔。为防止凸轮轴轴承转动，轴承与轴承座孔的配合一般应有0.05-0.1mm的过盈量。

      为获得轴颈与轴承间有0.03-0.07mm的配合间隙和保证各道轴承的同轴度，应用铰削凸轮轴轴承的专用铰刀进行铰削。轴承铰削后，其轴承内孔圆度和圆柱度误差应不大于0.01mm，表面粗糙度小于0.8μm。

 

图5  凸轮轴轴向间隙检测示意图

图6  凸轮轴颈和座孔配合间隙检查

 

 

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