康明斯發(fā)電機凸輪軸檢測和裝配方法

摘要：凸輪軸是柴油發(fā)電機配氣裝置的一部分，專門負(fù)責(zé)驅(qū)動氣門按時開啟和關(guān)閉，用途是保證柴油發(fā)電機在工作中定時為汽缸吸入新鮮的可燃混合氣，并及時將燃燒后的廢氣排出汽缸。為保證進排煙和傳動效率、簡化傳動裝置、降低高速度的振動和噪音，多采用頂置式氣門和頂置式凸輪軸康明斯發(fā)電機銘牌，這樣，柴油發(fā)電機的構(gòu)造也比較緊湊。但任何事物都有兩面性，頂置式凸輪軸的缺點是由于部件的布置規(guī)劃比較復(fù)雜，維修起來也比較麻煩。但衡量利弊，它還是比較適用于康明斯柴油發(fā)電機組。由于凸輪軸的運轉(zhuǎn)原理和組成影響著柴油發(fā)電機的性能和效率，因此，本文將詮釋凸輪軸的原理和作用，并講解凸輪軸檢驗與裝配方法。

      凸輪軸是通過凸輪輪廓來控制氣門和進氣量的。在凸輪軸的軸向上，凸輪上升并滾過機油膜，通過氣門推桿傳遞力量，從而推動氣門向下打開。當(dāng)凸輪離開氣門推桿時，彈簧恢復(fù)氣門原來的正常位置。這個步驟根據(jù)柴油發(fā)電機的規(guī)劃，可能涉及到一個或多個凸輪軸。凸輪的形狀和角度通常是根據(jù)發(fā)電機的排氣量和使用條件來選用的。它們通過改變氣門和進氣量的開啟和關(guān)閉時間、以及進出氣門的轉(zhuǎn)速和幅度來影響柴油發(fā)電機的性能。凸輪軸在4缸機中布置如圖1所示。

      凸輪軸是一根帶有凸輪的鑄件或鋼筒。凸輪軸上的凸輪數(shù)量和形狀，根據(jù)柴油發(fā)電機的設(shè)計和要求不一樣而不同。凸輪軸的運轉(zhuǎn)速度和負(fù)荷要求非常高，因此，它需要在制造中操作非常精密的輔助工具和數(shù)控技術(shù)，以確保凸輪的幾何形狀和尺寸是準(zhǔn)確的?，F(xiàn)代柴發(fā)機組中的凸輪軸通常是由鑄造或鍛造成型，然后通過磨削和精加工進行加工，使凸輪軸的表面非常光滑。這有助于減少滑動和損傷。

      柴油發(fā)電機按照頂置凸輪軸的數(shù)目，分為頂置單凸輪軸和頂置雙凸輪軸。當(dāng)每缸采用兩個以上氣門時，氣門排列形式一般有兩種：一是進氣門和排煙門混合排列在一根凸輪軸上，即頂置單凸輪軸（SOHC），另一種是進氣門與排氣門分列在兩根凸輪軸上。前者的所有氣門由一根凸輪軸通過頂桿驅(qū)動，但因氣門在進氣道中所處位置不同，所以無法保持動作的精確性，效果要稍差一些，而后者則無此缺陷，可以獲得更好的性能，但需多配備一根凸輪軸，這就是頂置式雙凸輪軸（DOHC），近年來推出的新型柴油發(fā)電機多采用這種形式。

      凸輪軸是屬于柴油發(fā)電機的配氣系統(tǒng)，配氣裝置是保證柴油發(fā)電機在工作中定時將新鮮的可燃混合氣充入汽缸，并及時將燃燒后的廢氣排出氣缸的裝置。它由進氣門，排氣門，氣門挺桿，挺柱，搖臂，凸輪軸等構(gòu)成，其中凸輪軸因其橫截面形狀近似桃子，又稱桃子軸或偏心軸，是配氣機構(gòu)中的驅(qū)動件，專門驅(qū)動氣門按時開啟和關(guān)閉。各種柴油發(fā)電機的凸輪軸的構(gòu)造大同小異，主要差別在于裝配的位置，凸輪的數(shù)目和形狀尺寸不盡相同，特別是凸輪軸的裝配位置，被列為差別柴油系統(tǒng)造和性能的重要標(biāo)志。目前柴油發(fā)電機的凸輪安裝位置分為下置，中置，頂置三種形式。 

      凸輪軸的構(gòu)造是直接危害發(fā)電機性能的關(guān)鍵零件之一。近年來康明斯公司通過對凸輪軸的改良，使柴油發(fā)電機性能有了一個飛躍的提升，形成了目前6BT系列柴油發(fā)電機凸輪軸的兩種形式，即大凸輪軸和小凸輪軸兩種。大凸輪軸的軸頸為63.5mm，小凸輪軸的軸頸為5.8mm，圓度和圓柱度計算公式如圖2所示。大凸輪軸又因柴油發(fā)電機某些結(jié)構(gòu)的改變而分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ等型，目前國產(chǎn)的為Ⅰ型。因為大凸輪軸噴油連續(xù)期較短，噴油壓力過高，燃燒較為完全，能改善燃燒經(jīng)濟性，減輕排煙溫度并可解除凸輪軸彎曲變形，因此近年來生產(chǎn)的6BT系列柴油發(fā)電機已全部采用大凸輪軸。我國生產(chǎn)的東風(fēng)康明斯6BT系列柴油發(fā)電機凸輪軸位于氣缸體頂部。這樣使得推桿較6BT系列柴油發(fā)電機的短、毛重輕，提升了配氣機構(gòu)的剛度，降低了慣性。

      6BT系列柴油發(fā)電機凸輪軸為7個軸頸的全支撐構(gòu)造。凸輪軸上共有18個凸輪，其中有6個由幾段圓弧構(gòu)成的噴油嘴的驅(qū)動凸輪，12個控制進、排煙門開閉的桃形凸輪，凸輪軸的前端裝有正時齒輪，直接和曲軸上的正時齒輪合，間隙為0.10～0.40mm。凸輪軸的止推裝置有兩種，一種是止推板，軸向駕校為0.03～0.13mm；另一種是凸輪軸軸承支撐，間隙為0.20～0.33mm。

      凸輪軸共有七道輪軸勁，每道凸輪軸勁中部有環(huán)形槽與汽缸壁上的機油想通，機油由油道進入以潤滑凸輪軸勁。凸輪軸襯套內(nèi)徑尺寸相同，而壁厚有兩種；一種是薄壁襯套，壁厚味1.59mm；另一種是厚壁襯套（大凸輪軸機型上用厚壁襯套），壁厚味2.38mm。凸輪軸（大凸輪軸機型）的七個襯套與三種型號，在第七道襯套上有一個定位缺口，裝配時應(yīng)朝下，對準(zhǔn)機體上的油孔。

       檢測時，先拆掉挺桿、鏈輪端的軸承蓋、凸輪軸帶輪端的雙列軸承蓋，用千分表支架VW387將千分表安裝在缸蓋上。進、排煙凸輪軸的軸向間隙較大值為0.20mm。

? 將凸輪軸放置在平板上的V形塊上，用百分表測定凸輪中心軸頸的徑向跳動量。超過極限值，應(yīng)更替或在壓力機上調(diào)校。

? 用外徑干分尺測量凸輪軸軸頸直徑，用量缸表測量凸輪軸軸承座孔襯套內(nèi)徑。軸承內(nèi)孔直徑尺寸減去軸頸直徑尺寸，即為配合間隙。如果配合間隙超過極限，應(yīng)更替軸承。

? 將凸輪軸鏈齒輪夾持在虎鉗上，將止推盤(止推墊圈)和凸輪軸裝上，用扭力扳手按規(guī)定力矩擰緊凸輪軸鏈齒輪固定螺栓。用塞尺查看止推墊圈和凸輪軸之間的軸向間隙柴油發(fā)電機廠家排名。如超過極限，則應(yīng)更換止推墊圈。

① 拆下霍爾傳感器上的密封圈，拆下齒形皮帶上防護罩。轉(zhuǎn)動主軸將曲軸正時帶輪轉(zhuǎn)到一缸上止點，拆下汽缸蓋罩。

③ 用保持架3036將凸輪軸正時帶輪固定住，旋松凸輪軸正時帶輪上的螺栓，拆下凸輪軸正時帶輪。

⑤ 在油封拉出器的螺紋頭上涂潤滑油并盡可能深地擰入油封內(nèi)，松開滾花螺絲，將內(nèi)件對著凸輪軸轉(zhuǎn)動直到拉出油封，如圖2所示。

① 轉(zhuǎn)動曲軸使凸輪軸正時帶位于第1缸的上止點位置，拆下汽缸蓋罩，旋松張緊輪取下凸輪軸正時帶輪上的正時帶，將主軸回轉(zhuǎn)少許。

④ 清洗軸承蓋上兩個箭頭對著的凸輪軸驅(qū)動鏈條和鏈輪并用顏色標(biāo)記出安裝位置。注意鏈條無法用沖小點、刻槽或其它類似的方法來作標(biāo)記。

⑤ 將鏈條張緊器夾持架3366固定住凸輪軸正時調(diào)整器和鏈條張緊器，如圖5所示。注意不要過度張緊，以免事故凸輪軸正時調(diào)節(jié)器。

⑥ 首先拆下進氣凸輪軸和排煙凸輪軸的軸承蓋3和5，再拆下雙軸承蓋，最后拆下進氣凸輪軸和排煙凸輪軸鏈輪側(cè)的兩個軸承蓋，如圖6所示。

⑨ 連同凸輪軸正時調(diào)節(jié)器和鏈條張緊器及鏈條張緊器夾持架3366一起，拆下進氣凸輪軸和排煙凸輪軸。

      在安裝凸輪軸時第1缸的凸輪軸必須朝上，裝配軸承蓋時從汽缸進氣側(cè)應(yīng)能看到軸承蓋上的標(biāo)記。

② 更換凸輪軸正調(diào)節(jié)器和鏈條張緊器的橡膠（金屬密封墊）并用密封膠“D454 300 02”輕輕涂抹有陰影線的表面。

④ 在凸輪軸的運動面注油，將帶驅(qū)動鏈條和凸輪軸正時調(diào)整器以及鏈條張緊器的凸輪軸裝入氣缸蓋。擰緊凸輪軸正時調(diào)整器和鏈條張緊器到10N·m。

⑥ 裝配進氣凸輪軸和排氣凸輪軸鏈輪一側(cè)的軸承蓋。驗查凸輪軸準(zhǔn)確的位置并以10N·m的力矩擰緊軸承蓋。

⑧ 用密封膠D454 300 02輕輕涂抹雙軸承蓋中有陰影的表面，安裝軸承蓋并以10N·m功率旋緊。以同樣的程序安裝其余的軸承蓋。

      凸輪軸的正時調(diào)節(jié)與負(fù)載和速度有關(guān)。借助于凸輪軸正時調(diào)整電磁閥通向凸輪軸正時調(diào)整器（機械式調(diào)整器）上的油壓變化，從而調(diào)節(jié)凸輪軸的正時。

      通過較終控制控制診斷來驗查凸輪正時調(diào)節(jié)電磁閥的觸發(fā)情況。如果電磁閥觸發(fā)正常，則進行下一步，察看電磁閥。

      測量電磁閥觸頭之間的電阻，如圖8所示，正常值應(yīng)為10～18Ω。如果電磁閥沒有故障，則進行下一步嚴(yán)查。

      測試時應(yīng)保證防銹水溫度至少在80℃以上。測試的儀器必須放置在后座位，否則測試儀器有可能使安全氣囊打開而產(chǎn)生意外柴油發(fā)電機正規(guī)廠家。

④ 觀察顯示區(qū)3 中的顯示。凸輪軸正時調(diào)整器沒有被激活，發(fā)電機怠速時標(biāo)準(zhǔn)值為：××0；從第一檔開始快速加載，轉(zhuǎn)速高于4100轉(zhuǎn)速時凸輪軸正時調(diào)節(jié)器被激活，其標(biāo)準(zhǔn)值為：××1。

⑤ 觀察顯示區(qū)4中的顯示，無正時調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)值為：-3.0～3.00千瓦；有正時調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)值為：1.0～21.00KW。

      凸輪軸正時調(diào)節(jié)器電磁閥在機械式凸輪軸正時調(diào)整器還沒有達(dá)到終止位置時關(guān)閉了它的油壓（例如太緊或局部咬死）。那么需要更換凸輪軸正時調(diào)整器。如果仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)值，則需更替發(fā)電機控制單元。

      凸輪軸是柴油發(fā)電機中不可或缺的部分，通過控制氣門和進氣量來影響柴油發(fā)電機的性能和效率。凸輪軸的制造和設(shè)計要求高度精密，以確保柴油發(fā)電機的可靠性和有效性。在柴油發(fā)電機組維護和維護程序中，該當(dāng)定期嚴(yán)查凸輪軸的狀態(tài)，防止因凸輪軸故障而導(dǎo)致的發(fā)電機事故。