重康动力（深圳）有限公司

摘要： 柴油发电机的气门传动组件是指从凸轮轴正时齿轮开始至气门动作的所有零件，主要由挺柱、推杆、摇臂总成、凸轮轴及传动机构组成。其作用是将凸轮轴的旋转运动转变为气门的往复运动，按规定配气相位定时驱动气门开闭，并保证气门有足够开度和适当气门间隙。按照柴油机的各气缸工作次序，定时地开启与关闭进排气门，以使燃烧室内进气充足、排气干净，且达到密封良好。本文系统阐述挺柱与推杆的功用、常见损伤形式及检修标准，包括挺柱底部剥落、擦伤、配合间隙检测以及推杆弯曲和端面磨损的检修方法；详细解析摇臂总成的杠杆工作原理、摇臂轴与衬套的配合间隙要求、摇臂头部磨损的修复标准及轴承检查要点；全面说明凸轮轴的工作条件、性能要求与材料选择，重点介绍凸轮轴轴向间隙检查调整、弯曲变形检测以及凸轮磨损量的判定方法与更换标准，为气门传动组件的维修提供完整的参考依据。

 

一、挺柱与推杆的功用及检修

 

气门机构工作原理图工作原理如图1所示。挺柱与推杆是将凸轮的推力传递给摇臂，摇臂克服气门弹簧的弹力使气门打开，当推力逐渐减小到最小值时，气门弹簧的弹力又使气门关闭。挺柱通常有菌形、圆筒形和滚子式三种结构型式。柴油机在正常运转过程中，挺柱的磨损一般较小，推杆也不会弯曲。但若柴油机长时间超负荷运转或在运转过程中负荷变化较大（例如打桩机和电焊机使用的柴油发电机组等），易引起挺柱严重擦伤、严重磨损和疲劳剥落等。当挺柱出现上述损伤时，一般是更换新件。若柴油机在运转中发生气门卡死或气门掉入气缸内，以及发生飞车事故，均会使推杆发生弯曲。当弯曲度过大时，应进行校直或更换新件，挺柱所在位置如图2所示。

1. 普通挺柱的检修

（1）挺柱的常见损伤形式与判定。挺柱常见损伤形式包括：挺柱底部出现剥落、裂纹、擦伤划痕；挺柱与导孔配合间隙过大等。如果出现这些耗损，则视情况检修。

① 挺柱底部出现疲劳剥落时，表明材料已接近或达到疲劳极限，继续使用将加速凸轮磨损，应更换新件。

② 底部出现环形光环，该光环说明磨损不均匀，挺柱在导孔内可能已产生偏磨或转动不灵活，应尽早更换新件。

③ 底部出现擦伤划痕时，表明润滑不良或存在硬质磨粒，应更换。

④ 挺柱圆柱部分与导孔的配合间隙超过规定值时，应视情更换挺柱或导向衬套。当挺柱与导孔的配合间隙过大时，应更换挺柱或导孔支架。

（2）挺柱底部磨损量的测量方法。用外径千分尺在挺柱底部圆周方向均匀取三点测量厚度，取最小值为实际磨损量。若底部厚度磨损超过0.15mm，应更换挺柱。

（3）挺柱圆柱面与导孔间隙的检测。用内径百分表测量导孔内径，用外径千分尺测量挺柱圆柱面外径，两者之差即为配合间隙。康明斯系列柴油机挺柱与导孔的标准配合间隙一般为0.03～0.08mm，使用极限为0.12mm。若超限应更换挺柱或铰修导孔后配用加大尺寸挺柱。

（4）挺柱转动性能的检查。将清洗干净的挺柱装入导孔中，用手按压并旋转，应能灵活转动无卡滞。若转动阻力过大，应检查导孔内壁有无划伤或挺柱圆柱面有无毛刺。

2. 推杆的检修

（1）变形的检修。推杆一般都是空心细长杆，工作时易发生弯曲，要求其直线度误差不大于0.30mm，超过该极限应校正或更换。校正时可将推杆置于V型铁上，用百分表检测弯曲部位和弯曲量，然后用压力机或专用工具进行冷压校直，校直后应进行去应力回火处理。若校直后直线度仍达不到要求或校直过程中出现裂纹，应更换推杆。

（2）端面磨损的检修。上端凹球端面和下端凸球面的磨损量应控制在0.03mm之内，超过该极限应修复或更换。修复时可采用堆焊后车削加工至原尺寸，或直接更换新件。检测方法为：使用标准球头量规或轮廓仪测量端面球径的偏差，若磨损量超过0.03mm，端面与摇臂调整螺钉或挺柱的接触面积将显著减小，导致局部接触应力增大，加速磨损。

（3）推杆弯曲的预防措施。为避免推杆弯曲，应确保气门间隙调整适当，避免因气门间隙过小导致气门关闭不严、活塞与气门发生干涉。同时应避免柴油机长时间超负荷运行，防止气门机构承受异常冲击载荷。

 

图1  柴油机气门机构工作原理图

图2  柴油机挺柱位置图

 

二、摇臂总成的功用与检修

 

摇臂总成就是利用杠杆原理将推杆向上的推力转变为对气门的压力，其零件组成如图3所示。摇臂分进气门摇臂和排气门摇臂，它们通过摇臂座上的摇臂轴安装于摇臂座的两边。在支座两端摇臂中心孔内有青铜（或粉末冶金）轴承衬套与摇臂轴配合且能自由转动。摇臂座用螺柱固定在气缸盖上。摇臂与推杆接触的部分有调节螺钉和锁紧螺母，转动调节螺钉可以调整气门间隙，调整完毕后用锁紧螺母固定，以防止调节螺钉在工作出现松动现象。摇臂总成在柴油机的长期转动过程中，易出现的故障是摇臂轴和摇臂衬套的磨损。当它们之间的磨损间隙超过0.25mm时，一般要更换摇臂衬套。正常情况下，它们的装配间隙为0.06mm左右。

分解摇臂总成时，应注意各摇臂的序号、摇臂轴的安装方向及位置，以免安装时位置装错。对摇臂总成零件进行清洗时，应注意将摇臂轴内部清理干净，并保证各油孔通畅。

1. 摇臂总成的分解与清洗注意事项

（1）拆卸前标记各摇臂的顺序位置。按气缸序号标记各摇臂，记录摇臂轴两端的方向，以便复装时保持原装配关系。

（2）清洗时使用清洁柴油或专用清洗剂，用细铜丝刷疏通摇臂轴中心油孔和各分支油道，然后用压缩空气吹干，确保油孔内无残留杂质。

2. 摇臂头磨损的检查与修复

（1）摇臂常见的损伤主要是摇臂头的磨损。检查时，摇臂头部应光洁无损。若有轻微的磨损沟痕，可用油石或磨光机进行修磨，磨损严重时应更换摇臂。修磨后的凹陷应不大于0.50mm。如超过规定的值则可用堆焊修磨修复或更换摇臂。

（2）摇臂头磨损量的检测方法。用深度千分尺测量摇臂头圆弧面的磨损深度，在圆弧面均匀取三点测量，取最大值为实际磨损量。

3. 调整螺钉及锁紧螺母的检查

（1）安装有气门间隙调整螺钉的摇臂，检查调整螺钉、锁紧螺母和摇臂上的螺孔是否完好，若有损坏应更换。重点检查调整螺钉端部的球面是否磨损成平面，若球面半径明显减小，应更换调整螺钉。

（2）检查锁紧螺母的锁紧性能。若螺母拧入时阻力明显变小或螺纹出现毛刺，应更换。

4. 摇臂轴承与衬套的检查

（1）带滚动轴承的浮动式摇臂，检查其轴承，若磨损严重或损坏应更换衬套或更换摇臂。检查时转动轴承内外圈，应平稳无卡滞和异响。

（2）安装在摇臂轴上的摇臂，测量摇臂衬套内径和摇臂轴外径，检查其配合间隙，若间隙超过允许极限，应更换零件或总成。具体检测方法如下。

① 摇臂衬套内径的测量：使用内径百分表在衬套两端各取两个相互垂直的方向测量，取最大值为实际内径。

② 摇臂轴外径的测量：使用外径千分尺在轴颈处取三个截面测量，取最小值为实际外径。

③ 配合间隙 = 衬套内径最大值 - 轴颈外径最小值。

④ 康明斯系列柴油机摇臂轴与衬套的标准配合间隙为0.04～0.09mm，使用极限为0.20mm。若超过极限，应更换衬套或摇臂总成。

（3）更换摇臂衬套时，须用专用压床将旧衬套压出，新衬套压入后需用铰刀铰削内孔至标准尺寸，保证衬套内孔与摇臂轴的配合间隙在规定范围内，铰削时应分多次进刀，避免一次铰削量过大造成孔径超差。

5. 摇臂轴直线度的检查

将摇臂轴置于V型铁上，用百分表测量摇臂轴中间部位的径向圆跳动，若超过0.05mm，应校直或更换摇臂轴。校直时使用压力机冷压校正，校正后测量跳动量应小于0.03mm。

6. 摇臂总成的装配与调整

（1）装配时在摇臂轴外表面和衬套内孔涂抹清洁的润滑油。

（2）按拆卸时标记的顺序位置安装各摇臂，确认各摇臂序号正确、摇臂轴方向无误。

（3）将摇臂座安装于气缸盖上，按规定力矩拧紧摇臂座固定螺栓。

（4）安装气门间隙调整螺钉和锁紧螺母，暂时不锁紧，待调整气门间隙时再最终固定。

（5）装配完成后手动转动摇臂，确认各摇臂转动灵活、无卡滞。

 

图3  柴油机摇臂总成零件示意图

图4  摇臂驱动机构示意图

 

三、凸轮轴的功用与检修

 

凸轮轴是配气机构中的重要驱动部件。其主要功用是按照柴油机工作过程的要求，定时地开启和关闭进气门和排气门。凸轮轴的外部构造主要由进气凸轮、排气凸轮和凸轮轴轴颈等部件构成。凸轮轴的中心钻有油孔并与轴颈孔相通，以保证轴颈表面得到润滑。每相邻两个轴颈之间有两个凸轮，分别是进气凸轮和排气凸轮。凸轮与凸轮轴通常制成一个整体，为了减少摩擦和磨损，凸轮和凸轮轴的工作表面进行渗碳、淬火或氮化和磨光。凸轮轴在正常情况下一般不易损坏，但柴油机若工作年限过长或长时期超负荷工作易使凸轮轴发生损伤。

1. 工作条件

凸轮轴工作中承受周期性冲击载荷，凸轮与挺柱之间接触应力很大，相对滑动速度很高，工作表面磨损较严重。

2. 性能要求

凸轮的磨损直接影响到气门开闭行程以及发动机的动力经济性，故要求凸轮表面有良好的耐磨性，足够的刚度和强度。

3. 材料

凸轮轴一般用优质钢锻制或球墨铸铁铸制，凸轮和轴颈表面须经热处理后精磨，以保证表面硬度和加工精度。

4. 检修方法

（1）凸轮轴轴向间隙的检查调整。采用止推凸缘进行轴向定位的发动机，在检查轴向间隙时，用塞尺插入凸轮轴第一道轴颈前端面与止推凸缘之间或正时齿轮轮毂端面与止推凸缘之间，塞尺的厚度值即为凸轮轴轴向间隙。一般为0.10mm，使用极限为0.25mm，如间隙不符合要求，可用增减止推凸缘的厚度来调整。

（2）凸轮轴弯曲变形的检修。凸轮轴的弯曲变形是以凸轮轴中间轴颈对两端轴颈的径向圆跳动误差来衡量。将凸轮轴放置在V型铁上，V型铁和百分表放置在平板上，使百分表触头与凸轮轴中间轴颈垂直接触。转动凸轮轴，观察百分表表针的摆差即为凸轮轴的弯曲度。检查完毕后将检查结果与标准值比较，以确定是修理还是更换。

（3）凸轮磨损的检修。凸轮的磨损使气门的升程规律改变和最大升程减小，因此凸轮的最大升程减小值是凸轮检验分类的主要依据。当凸轮最大升程减小值大于0.40mm或凸轮表面累积磨损量超过0.80mm时，则更换凸轮轴；当凸轮表面累积磨损量小于0.80mm时，由于加工精度极高，修理成本高，所以目前极少修复，一般更换凸轮轴。

 

凸轮轴结构图

凸轮轴中间齿轮零件图

 

表1 中间齿轮 Idler Gear BP 4010 BP 4016 BP 4026

 

 

总结： 气门传动组是配气机构的主要组成部分。气门传动组的主要功用是按照凸轮的外廓形状传递动力，使气门按时开启和关闭。气门传动组由挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴、摇臂座及气门间隙调整螺钉组成。挺柱的常见损伤包括底部剥落、环形光环磨损和擦伤划痕，配合间隙过大时应更换挺柱或导向衬套；推杆的检修重点在于直线度（极限0.30mm）和端面磨损量（极限0.03mm）的控制；摇臂总成的核心磨损部位为摇臂轴与衬套配合处（极限间隙0.25mm，正常0.06mm），摇臂头部修磨凹陷应不大于0.50mm，摇臂轴直线度不得超过0.05mm，装配时须确保油孔通畅并按正确顺序方向安装；凸轮轴的检修涵盖轴向间隙（标准0.10mm，极限0.25mm）、弯曲变形（中间轴颈径向圆跳动）及凸轮磨损（最大升程减小值大于0.40mm或累积磨损量超过0.80mm时更换）。气门传动组零件在长期工作中，由于周期性不均衡负荷的作用，会产生弯曲变形和磨损，破坏配气正时的准确性，导致气缸内充气量不均或不足，影响柴油机工作性能的正常发挥。因此，在发动机大修时要对气门传动组零件进行检查，参考本文上述检修方法来解决，确保配气机构工作可靠、运转平稳。

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