Ремонт коленчатого вала

Коленчатый вал ( см. рис. 37 ) является одной из наиболее ответственных и нагруженных деталей дизеля. Материал коленчатого вала — сталь 18XHBA. В процессе ремонта коленчатого вала устраняют следующие неисправности: прогиб, надиры и износ шеек, износ поверхностей хвостовика вала, повреждение резьбы в носке вала.

Для устранения указанных неисправностей принята следующая схема технологического процесса ремонта коленчатого вала :

1. нарезка резьбы в носке вала под ремонтный размер;
2. выпрессовки дефектного хвостовика, притирка отверстия вала, запрессовка нового хвостовика;
3. правка коленчатого вала под прессом и методом наклепа щек;
4. шлифование шейки под упорный подшипник, предварительное шлифование, хромирование и окончательное шлифование шеек носка;
5. шлифование коренных шеек и шеек хвостовика под ремонтные размеры;
6. шлифование шатунных шеек;
7. замена масляных трубок в шейках вала;
8. полирование вала;
9. окончательный контроль;
10. притирка маслоотбойного кольца;
11. промывка и консервация.

Изношенную резьбу 2M72х3Е в носке вала вновь нарезают на ремонтный размер CП2M73х3Е. Для выполнения этой операции вал устанавливают на токарном станке в кулачках и люнете. Новую резьбу проверяют специальным калибром.

Хвостовик из коленчатого вала выпрессовывают в случае предельного износа шейки (нет припуска для шлифования шейки под ремонтный размер) и при ширине шлицев ниже минимально допустимого размера 5,75 мм. Для выпрессовки хвостовика коленчатого вала применяют специальный горизонтальный гидравлический пресс, развивающий усилие до 40 т.

Перед шлифованием шеек коленчатый вал подвергают правке.

Для шлифования носка вал устанавливают в центры шлифовального станка; под пятую коренную шейку подводят люнет. Поверхность под упорный подшипник шлифуют под номинальный диаметр 100 -0,12 -0,35 или под хромирование до диаметра нe менее 99,3 мм.

При шлифовании применяют корундовый круг на керамической связке твердостью C 1 -СM 2 , зернистостью 46—70.

При необходимости допускается шлифование буртика до размера по ширине мм. При шлифовании шейки носка вала должен быть выдержан радиус галтели 2-0,5 мм.

Изношенные девятую и десятую шейки носка шлифуют под хромирование до диаметров не менее 94,60 и 84,60 мм. Обработанные шейки хромируют до диаметров 95,1 +0,05 мм и 85,1 +0,05 мм; шейку упорного подшипника наращивают до диаметра 100-0,05 мм. После наращивания блестящим слоем хрома шейки вала шлифуют под номинальные размеры:

• 9-я шейка до диаметра 95 -0,04 -0,075 наружная поверхность шлицев — до диаметра 95-0,23-0,46 мм;
• 10-я шейка — до диаметра 85±0,03 мм и шейка под упорный подшипник — до диаметра 100 -0,12 -0,35 мм.

Для шлифования хромированных шеек используют электрокорундовые круги на керамической связке зернистостью 46—80, твердостью C 1 —СТ 1 .

Коренные и шатунные шейки вала шлифуют для того, чтобы устранить овальность, конусность, риски и исправить галтели. Шлифование шеек также необходимо для валов, подвергавшихся правке или перепрессовке хвостовика.

Для установки вала на круглошлифовальный станок используют задний плавающий центр. Передний центр также должен быть плавающим при повреждении центровой фаски в носке или при большом биении шеек вала.

Передний центр ( рис. 111, а ) ввертывают в носок коленчатого вала. Центр состоит из корпуса 5, собственно центра 2 и поводка 4. Болты 1 служат для установки центра относительно шейки переднего конца вала. Задний центр ( рис. 111, б ) надевают на хвостовик вала и закрепляют стопором 5. Положение центра 7 в корпусе 6 регулируют и закрепляют четырьмя болтами 8. Вал нa станке устанавливают так, чтобы биение носка и хвостовика было не более 0,05 ммч всех остальных шеек — менее 0,2 мм.

Чтобы избежать прогиб вала при шлифовании, ко 2-й, 5-й и 8-й коренным шейкам подводят кулачки люнетов. Рекомендуется применять двухкулачковые люнеты ( рис. 111, в ) с деревянными колодками. Нижняя колодка укреплена на коромысле, управляемом наклонным отжимным болтом. Боковая колодка установлена на ползуне, передвигаемом горизонтальным винтом.

Шейки шлифуют до устранения овальности и повреждений на цилиндрической поверхности и галтелях. После шлифования диаметры всех коренных шеек должны быть не менее 93 мм. Если размеры шеек близки друг к другу, то их шлифуют до одного диаметра. При шлифовании шеек желательно снимать слой металла не более 0,03—0,45 мм на сторону. Предельный ремонтный размер ширины шеек равен 56,4 мм. После шлифования поверхность шеек и галтелей должна быть гладкая, без рисок.

Рис. 111. Приспособления для крепления коленчатого вала нa станке: а — передний плавающий центр; б — задний плавающий центр; в — люнет; 1 — болт; 2 — центр; 3 — корпус переднего центра; 4 — поводок; 5 — стопор; 6 — корпус заднего центра; 7 — центр; 8 — фиксирующие болты; 9 и 11 — колодки; 10 — коромысло; 12 — ось; 13 — направляющий винт; 14 — ползун; 16 — сварной корпус; 16 — винт ползуна; 17 — болт коромысла; 18 — упорная планка.

Овальность и конусность шеек допускается не более 0,03 мм. Корсетность и бочкообразность не допускаются.

Необходимо обращать внимание на правильное выполнение галтелей, т. е. на величину радиусов и плавность перехода от большего радиуса к меньшему и от меньшего радиуса к шейке вала. Галтели вала контролируют по предельным шаблонам.

Для валов различных выпусков, отличающихся по радиусам галтелей, применяют различные шаблоны, на которых указан номер чертежа вала и величина радиуса. Перед снятием вала со станка затупляют острую кромку на торце первой коренной шейки.

Для проверки радиуса галтелей шлифовального круга шлифуют пробную пластину и проверяют ее по радиусному шаблону. При необходимости правят шлифовальный круг.

При надобности также шлифуют шейку хвостовика диаметром 39,8-0,017 мм под втулку ремонтного размера.

Для шлифования шатунных шеек вал устанавливают 9-й и 1-й коренными шейками на призмы кронштейнов центросместителей, носком к передней бабке. Под первую коренную шейку подкладывают ленточную прокладку толщиной, равной полуразности диаметров 9-й и 1-й коренных шеек. Вал располагают так, чтобы ось 1-й и 6-й шатунных шеек была совмещена с осью центров станка. Закрепив вал за смещенные коренные шейки, выверяют по индикатору биение 1-й и 6-й шатунных шеек, которое должно быть не более 0,2 мм.

Опорные призмы центросместителя станка установлены так, чтобы расстояние по вертикали между осями центров станка и контрольной оправки диаметром 95 -0,07 -0,10 мм было равно радиусу кривошипа шатунных шеек 90 +0,10 -0,15 мм.

После выверки и закрепления вала на станке устанавливают люнет под первую шатунную шейку, которую шлифуют до получения правильной цилиндрической формы. Диаметр шейки после устранения дефектов на цилиндрической поверхности и галтелях должен быть не менее 83 мм. Предельный ремонтный размер ширины этих шеек равен 70,5 мм. В остальном при шлифовании шатунных шеек выполняют те же требования, что и при обработке коренных шеек.

Затем шлифуют и 6-ю шатунную шейку, переставив под нее люнет.

Для шлифования остальных шеек ослабляют крепление вала в смещенных центрах, повертывают его на 120° так, чтобы против центров станка расположилась следующая пара шатунных шеек, и тщательно проверяют по индикатору точность установки вала. Люнет переставляют под каждую шлифуемую шейку.

Закончив шлифование шеек, коленчатый вал проверяют на отсутствие трещин на магнитном дефектоскопе.

Слесарная обработка вала производится на подставке — пирамиде. Сначала выпрессовывают поврежденные (помятость и качка) маслопроводящие трубки в шейках; зачищают отверстия, устанавливают новые трубки и развальцовывают их наружные кромки. Конец трубки должен утопать в отверстии шейки в пределах 0,5—1,0 мм.

В заключение зенкуют и притирают забитые фаски под заглушки отверстий в шейках вала.

В зависимости от длины шеек используют оправки трех размеров для обработки фасок; одна из них представлена на рис. 112 .

Рис.112. Приспособление для обработки фасок под заглушки отверстий шеек вала.

На конце оправки 3 расположена зенковка 2. Винт 1, входящий в радиусный вырез оправки, служит поводком зенковки. Продольный вырез на оправке обеспечивает снятие зенковки без вывертывания винта. Оправка центрируется направляющей втулкой 4. Внутренний выступ шайбы 5 входит в продольный паз на оправке. При подтягивании гайки 6, упирающейся в шайбу 5, оправка смещается вдоль оси, а зенковка 2 углубляется в материал вала. Оправку вращают трещоточным ключом.

Для полирования шеек вал устанавливают на токарный станок хвостовиком в патрон и пробкой носка на задний центр. С помощью войлочного круга диаметром 500 мм с настой ГОИ полируют наружные поверхности щек вала. Приспособление имеет отдельный электродвигатель, установленный на суппорте станка; шпиндель круга приводится ременной передачей.

Коренные и шатунные шейки полируют шкуркой в специальных деревянных зажимах. Поверхности шеек и галтелей полируют до устранения следов шлифования, последовательно применяя электро-корундовые шкурки на бязевой основе зернистостью 100, 150, 240 и 320. Боковые поверхности щек полируют шкуркой зернистостью 80-120.

После полирования проверяют чистоту поверхности шеек, их диаметр, а также конусность и овальность.

Отремонтированный коленчатый вал подвергают полному контролю на специальном стенде ( рис. 113 ). При этом проверяют отклонение радиуса кривошипа шатунных шеек, отклонение углового положения кривошипов (120°±30′), параллельность шатунных и коренных шеек, биение коренных шеек, шеек переднего конца и хвостовика вала, размеры шеек, упорного буртика и шлицев.

Для проверки коленчатый вал укладывают на призмы 1 и 8 плиты 9 стенда. Призму движка центроискателя 2 направляют на 7-ю коренную шейку. При этом несколько приподнимается движок центроискателя и на некоторую величину отклоняется стрелка индикатора. Совместив нулевое деление шкалы индикатора со стрелкой, центроискатель направляют на 2-ю коренную шейку. Если стрелка индикатора отклонится, то нужно регулировать высоту призмы 1, добиваясь совмещения стрелки индикатора с нулевым делением шкалы.

Рис. 113. Стенд для контроля коленчатых валов.

Чтобы определить величину отклонения радиуса кривошипа от номинального размера (90 мм), шатунную шейку вала сначала устанавливают в верхнее положение. С этой целью к поверхности шейки приставляют верхнюю площадку А движка центроискателя 2, а стрелку индикатора совмещают с нулевым делением шкалы. Затем вал поворачивают на 180°, подводят к шейке нижнюю площадку Б движка центроискателя 2 и пo величине отклонения стрелки индикатора находят нижнее положение шейки вала. При этом показание стрелки индикатора будет равно двойной величине отклонения радиуса кривошипа от номинального размера, так как расстояние между нижней и верхней площадками движка равно удвоенному номинальному радиусу кривошипа.

Отклонение углового положения кривошипа определяют следующим образом. Первую шатунную шейку вала устанавливают в горизонтальное положение, пользуясь призмой центроискателя 2.

Шлицевую втулку 4 звездочки надевают на передний конец вала так, чтобы один из радиальных выступов занял горизонтальное положение. Втулку закрепляют фиксатором, конец которого входит в шлицевой паз вала.

В отверстии каждого выступа звездочки вставлены ролики 5. Под ролик подводят стойку 7 и регулируют винт 6 стойки так, чтобы его головка коснулась ролика. После этого нулевое деление шкалы индикатора совмещают со стрелкой; призму движка центроискателя и стойку 7 со стрелкой отводят в сторону и поворачивают коленчатый вал примерно на 120°. Вновь придвинув стойку 7, повертывают коленчатый вал до соприкосновения следующего ролика с головкой того же винта 6 стойки 7.

Затем призму движка центроискателя вводят в контакт, с шейкой, которая в данный момент заняла горизонтальное положение, и по отклонению стрелки индикатора от нулевого деления шкалы определяют отклонение кривошипа от нормального положения.

Показание стрелки индикатора будет равно величине смещения шатунной шейки относительно ее правильного положения, выраженной в миллиметрах длины дуги, описанной радиусом кривошипа.

При радиусе кривошипа R = 90 мм отклонение на 1° соответствует длине дуги 1,58 мм. Следовательно, при допустимом угловом отклонении кривошипа (±30′) величина перемещения стрелки индикатора должна быть не более ± 0,79 мм.

Стойка 3 с индикатором служит для проверки параллельности шеек относительно оси вала.

При ослаблении посадки и повреждении масляных трубок в шейках вала трубки заменяют новыми. Конец новой трубки должен утопать на 0,5—1,0 мм от поверхности шейки и выходить в полость шейки на величину не более 16 мм. Наружный конец запрессованной трубки развальцовывают под углом 60°.

При окончательной проверке отремонтированного вала контролер заполняет карту измерений.

Далее производят притирку маслоотбойного кольца по галтели 9-й шейки коленчатого вала. Для притирки используют пасту с корундовым порошком M28. Качество притирки контролируют по краске, которая должна покрывать 70% поверхности галтели.

В заключение вал промывают в дизельном топливе или керосине, протирают салфеткой и смазывают маслом. Шейки вала обвертывают промасленной бумагой. Коленчатые валы, подлежащие хранению, подвергают консервации.

Источник

Коленчатый вал: повреждение, симптомы, ремонт и расходы

Что делать, если коленвал неисправен?

Повреждение коленчатого вала встречается редко в современных автомобилях, но тем не менее все же происходит время от времени. Стоит ли в этом случае ремонтировать автомобиль (стоит ли игра свеч)? Какими затратами обернется ремонт коленвала? Отвечаем на наиболее важные вопросы.

Коленчатый вал – важный элемент двигателя внутреннего сгорания. Это та деталь, которая превращает кинетическую энергию, получаемую при сгорании топлива в двигателе, в механическую. Также коленвал служит связующим звеном между двигателем и коробкой передач, которая в свою очередь распределяет крутящий момент на колеса. К сожалению, если коленвал выходит из строя из-за дефекта, дорогостоящего ремонта не избежать.

Дефект коленчатого вала: причины и симптомы

В современных машинах повреждение коленвала стало довольно-таки редким явлением. Обычно коленчатый вал может выйти из строя в основном по двум причинам: нехватка моторного масла и превышение нагрузки на двигатель. Последняя причина современным машинам не грозит, поскольку электроника контролирует все функции двигателя и отключает подачу топлива, когда двигатель начинает испытывать повышенную нагрузку. Особенно эта защита актуальна, когда стрелка на тахометре находится на красной отметке.

Получается, подобная защита является своеобразным электронным ограничением оборотов двигателя, точно так же как работает электронный ограничитель скорости, встроенный во все современные автомобили.

Чаще же всего убить коленвал можно нехваткой моторного масла. Когда коленвалу не хватает смазки, это разрушает шатунные подшипники и затем более крупные основные подшипники, в которых вращается коленвал. Однако для наступления фактического ущерба от нехватки масла требуется довольно много времени – примерно до четверти часа, до тех пор, пока остаточное моторное масло в герметичных подшипниках не будет полностью использовано. В такой ситуации из-за сухого трения начнется разрушение подшипников и износ коленвала.

Но почему в современных автомобилях поломка коленвала – более редкое явление, чем в старых машинах? Все дело в том, что во многих современных машинах двигатели оснащены турбиной, которая быстрее выйдет из строя в случае острой нехватки моторного масла. Так что, по сути, коленвал не успеет получить критичный износ.

Тем не менее в некоторых современных автомобилях все же случается поломка коленвала, которая, как правило, дает о себе знать грохотом (громким стуком).

Ремонт и стоимость поврежденного коленчатого вала

К сожалению, ремонт коленвала – очень сложный процесс, который могут делать не многие технические центры. Ведь в этом случае нужна шлифовка коленчатого вала на специальном оборудовании. Вот виды возможных работ при восстановлении изношенного вала:

Также в некоторых случаях старый коленвал может нуждаться в термообработке. А иногда нужна балансировка коленвала. К сожалению, для этих работ требуются специалисты высокого класса, а также дорогостоящее оборудование.

Также не забывайте, что, прежде чем приступить к ремонту коленвала, нужно его еще демонтировать, а после ремонта поставить на место. Для многих автомобилей это обходится в круглую сумму, так что в итоге будет проще купить новый коленвал, чем ремонтировать старый. Вот для примера расценки на ремонт коленвала в одном из автосервисов Москвы. Причем это еще не высокие ценники.

Логично, что раз придется разбирать мотор, то вместе с ремонтом коленвала придется также проводить и другие работы. В этом случае восстановление работоспособности коленвала может вылиться автовладельцу в круглую сумму. В некоторых случаях будет проще купить контактный подержанный мотор. Можно также обратиться в специализированные компании, которые занимаются восстановлением моторов. В таких компаниях вы можете приобрести уже готовый восстановленный двигатель на свою машину. В этом случае, чтобы уменьшить стоимость восстановленного мотора, вы можете сдать двигатель со сломанным коленвалом в качестве зачета в стоимость восстановленного.

Структура и функция коленчатого вала

Если вы хотите понять функцию коленвала, то, чтобы это было проще, вспомним, что такое велосипедные педали, которые соединены между собой специальным валом. Ваши ноги при вращении педалей выполняют точно такую же роль, которую играют в двигателе поршни, прикрепленные к шатунам, толкающим коленвал. На велосипеде, чтобы вращать колеса, вам нужно крутить педали вверх и вниз.

По сути, наши ноги на велосипеде (если их сравнивать с конструкцией двигателя) представляют собой два поршня с шатунами, которые ходят вверх и вниз в двухцилиндровом моторе. Вместо же звездочки, которая, вращаясь от движения педалей, передает по цепи крутящий момент на заднее колесо, в двигателях внутреннего сгорания используется коленвал, который и преобразует энергию, получаемую от хода поршней и шатунов, в механическую. С одной стороны коленвала расположен маховик, который передает крутящий момент на коробку передач.

Коленчатый вал должен выдерживать высокие нагрузки

Сегодня в современных автомобилях в двигателях используется коленвал, с каждой стороны которого находится подшипник. Со временем подшипники изнашиваются и между ними и поверхностью коленвала появляется люфт, что приводит к износу коленвала.

К счастью, современная конструкция двигателя способна долгое время выдерживать большие нагрузки. В том числе способны выдерживать нагрузку и современные коленчатые валы. Например, в дизельном современном двигателе каждый ход шатуна испытывает от воспламенения топлива нагрузку в 10 000 кг, которая, естественно, передается на коленвал.

Итак, на короткое время в одно мгновенье на шатуне присутствует сила, эквивалентная десяти тоннам, которая воздействует на коленвал. И это мы говорим только об одном шатуне. Вы представляете, какую нагрузку получает коленвал в восьмицилиндровом моторе?

И это еще не все. В зависимости от конструкции двигателя коленчатые валы также подвержены вибрациям. Поэтому многие автопроизводители стараются сделать коленчатые валы достаточно прочными и долговечными. Например, коленвал может быть изготовлен из высококачественной стали. Особенно для мощных турбированных высокооборотистых дизельных двигателей.

Для атмосферного (нетурбированного) бензинового двигателя коленвал может быть уже не столь прочен. Поэтому производители часто еще недавно многие коленчатые валы изготавливали из чугуна. Сегодня же в мире наблюдается тенденция по снижению веса автомобиля. В первую очередь двигателя.

В итоге вместо чугунных блоков двигателя во многих современных авто стали использоваться блоки цилиндров из алюминия. Также производители стали использовать облегченные поршни и шатуны. Не обошла эта мода на легкое и коленчатые валы, которые также заметно полегчали. Все это, конечно, не добавляет машине надежности и увы, не гарантирует долгий срок службы двигателя.

Источник