凸轮轴常见故障检修

田禄财
配气机构是柴油机重要组成部分之一,保证外界新鲜空气定时进入气缸,同时保证气缸内燃烧产生的废气及时排出;并在活塞的压缩和作功期封闭燃烧室,保证气缸内燃油和空气高效地混合、燃烧。凸轮轴是柴油机配气机构中的主要驱动部件,用于控制排气门的定时开闭。
凸轮轴长期工作后,主要缺陷是凸轮高度与凸轮表面的磨损、凸轮轴的弯曲和凸轮轴轴颈磨损等。凸轮外形磨损后,使气门升起高度减小,和气门开放重迭时间缩短,因而使气缸充气量不足,废气排不争,致使发动机功率下降,燃油消耗率增加。而凸轮轴弯曲后,影响配气定时和气门升起高度,并使轴颈和轴套发生偏磨。因此,凸轮轴的检修也是柴油机修理的重要内容。
一、磨损
柴油机工作过程中,由于凸轮轴的受力不大,凸轮轴的磨损比较缓慢。一般发动机经过2~3次大修后才需要修理凸轮轴。
1.凸轮轴磨损的原因
(1)凸轮轴驱动挺柱在长期工作中接触性摩擦磨损不可避免,这属于自然磨损。
(2)凸轮轴几乎位于发动机润滑系统的末端,因此,润滑状况不容乐观。如果机油泵因为使用时间过长等原因出现供油压力不足,或润滑油道堵塞造成润滑油无法到达凸轮轴,或轴承盖紧固螺栓拧紧力矩过大造成润滑油无法进入凸轮轴间隙,均会造成凸轮轴的异常磨损,出现擦伤、麻点等。
(3)配气机构各零件配合间隙太小,气门弹簧弹力过强,增大接触面,增加磨损。
2.凸轮轴磨损的检查
凸轮的磨损一是基圆直径的变化,另一是凸轮的高度和外形的改变。
(1)外观观察,表面呈光滑的抛光磨损,凸轮顶尖变塌,两侧首先磨损变窄。
(2)用一硬纸剪一标准凸轮,与被检凸轮比较,判断磨损程度。
(3)用游标卡尺或千分尺测量凸轮高度,与标准高度比较,一般允许磨损量不超过1 mm。
(4)打开气缸盖罩摇转曲轴,测量气门关闭与气门开度最大时,气门调整螺钉(或推杆)摆动距离即为凸轮实际升程,与标准值比较,得出磨损量。
3.凸轮轴磨损的修理
若凸轮顶尖的磨损超过1 mm,气门升程减少5%以上,凸轮表面出现拉毛、烧结、麻点,则应磨修或堆焊后修磨凸轮。基圆摆差大于0.03 mm时,也应对凸轮进行磨修。在凸轮磨床上磨修以消除表面缺陷为止,再用砂布抛光到要求的表面粗糙度。磨修时,应按各种凸轮的重磨参数进行,最后还要按原厂要求做表面处理,如二硫化钼喷涂、磷化处理等。修磨后的凸轮,其基圆摆差应小于0.03 mm,表面粗糙度不低于Ra=0.8 μm,凸轮最高点对正时齿轮键槽中心线偏差不大于±1°,升程应符合规定。对凸轮表面有严重刮伤、烧蚀、剥落、磨损的凸轮轴应更换。凸轮堆焊时,用45号钢丝或废旧气门弹簧作焊条,其方法如下:
(1)选用3~4号焊嘴,略带碳化焰。根据磨损程度,确定堆焊程度(一般为5~6 mm,比原来高度高2~3 mm作为加工余量)。
(2)用手锉加工到所要求的形状(按同机型凸轮做一个样板测定)。
(3)用气焊烧热凸轮堆焊处,至呈杏黄色,再在水中淬火。
二、弯曲
凸轮轴弯曲表现在影响配气定时和气门开闭,造成柴油机功率下降。
1.凸轮轴弯曲的原因
(1)气门咬死在导管中,或气门间隙太小,使凸轮轴工作时受很大的负荷而弯曲变形。
(2)轴颈磨损与衬套配合间隙太大,工作时受冲击负荷而弯曲变形。
(3)材料质量差,热处理不当,在冲击载荷下造成弯曲。
2.凸轮轴弯曲的检测
用V形铁支承凸轮轴两端的轴颈,将百分表置于凸轮轴中间轴颈之上,轻转凸轮轴一周,此时,百分表表针的最大读数与最小读数之差的一半,即为凸轮轴的最大径向跳动量(即弯曲度),该值应不大于0.05~0.10 mm,极限值为0.30 mm。若超限可对凸轮轴进行冷压校直或更换。
3.凸轮轴发生弯曲变形的修理
经检验,若中间轴颈对两端轴颈的径向圆跳动量超过极限值时,可进行冷压校直:用手动压床校直。将凸轮轴装在两顶尖上,用钝头气动凿子在凸轮轴中部加适当的压力进行校正。
三、轴颈磨损
凸轮轴轴颈磨损影响配气定时,使气门开度减少。用螺钉旋具在凸轮轴部位倾听,有一种发闷的敲击声,并有振动。
1.轴颈磨损原因
(1)自然磨损,使用中不可避免的。
(2)润滑不良,加速磨损,各零件配合间隙太小,阻力太大,增加磨损。
2.轴颈磨损的检查
先把凸轮轴清洗干净,然后直接用外径千分尺进行测量,若磨损程度超出允许范围,则应更换凸轮轴。
3.轴颈磨损的修理
在气缸体承孔内压有可拆换的凸轮轴轴承套时,可将轴颈尺寸磨小,配以相应尺寸的凸轮轴轴承套(一般有4级修理尺寸,每级为0.25 mm);凸轮轴是直接在气缸体承孔内旋转,则修理轴颈时,用镀铬加厚,磨削至修理尺寸或标准尺寸,再行配合;凸轮轴安装在缸盖上部,使用轴承盖的,其圆度应与凸轴轴颈正确配合,若不圆时可车削轴颈,再镀铬加厚,磨削至配合尺寸。
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