Размеры для ремонта шатунов

Размеры для ремонта шатунов

Нормативами ГОСТ Р 53813-2010 утверждены технические требования к шатунам двигателей автомобилей, а также методы их испытаний.

Шатун является компонентом кривошипно-шатунного механизма поршневого двигателя внутреннего сгорания, в моторах авто количество шатунов соответствует количеству поршней.

При этом шатуны верхней головкой соединены с поршнями (посредством бронзовой втулки и пальца), а нижней — с шейкой коленчатого вала (посредством подшипников скольжения).

Таким образом, получается шарнирная конструкция, обеспечивающая свободное движение поршней в вертикальной плоскости.

Основные характеристики шатунов:

В соответствии с ГОСТ Р 53813-2010 к основным размерам шатунов автомобилей относятся следующие параметры:

• Длина (L), (мм);
• Расстояние между головками (L1), (мм);
• Внутренний диаметр верхней головки (d), (мм);
• Внутренний диаметр нижней головки (D), (мм);
• Толщина нижней головки (H), (мм);
• Ширина нижней головки (B1), (мм);
• Высота крышки нижней головки (l), (мм).

Вкладыши и втулки:

Согласно ГОСТ Р 53836-2010 к основным размерам вкладышей шатунов относятся следующие параметры:

• Толщина вкладышей (S), (мм);
• Номинальный диаметр постели вкладыша (D), (мм);
• Ширина вкладыша (В), (мм);
• Глубина скоса (f), (мм);
• Высота скоса (k), (мм).

Учитывая положения ГОСТ Р 53813-2010 к основным размерам втулок шатунов относятся следующие параметры:

• Внутренний диаметр (d), (мм);
• Наружный диаметр (D), (мм);
• Высота (H), (мм).

Важно: согласно положений ГОСТ Р 53443-2009 основными параметрами пальцев шатунов являются:длина (L), внутренний диаметр (d), наружный диаметр (D).

Источник

Необходимые размеры шатунов

В этот раз речь пойдет в большей степени о размерах шатунов которые следует учитывать при проектировании двигателя. Рассмотрим варианты установки как стоковых шатунов так и варианты с заменой на подходящие и особенности этой модернизации. Возможно из предыдущего поста Какой шатун выбрать вы решили устанавливать подходящие по прочности и весу шатуны и они отличаются от рекомендуемых производителем, то на пути установки могут возникнуть некоторые сложности, описанные в этом посте. Разберемся какие размеры стоит соблюдать и какие работы по замерам предстоит произвести.

Длина шатуна от центра к центру

Длина шатуна — это расстояние от центра верхней головки шатуна до центра нижней головки.

Измерение длинны шатуна для каждого цилиндра обусловлено необходимостью иметь одинаковый подъем поршня относительно плоскости блока цилиндров. Это позволит получить одинаковую степень сжатия, что очень важно при тонкой настройки всего двигателя.

Итак, для измерения собирается кривошипно-шатунный механизм, но без поршневых колец. Медленно проворачивается коленвал до подъема поршня к верхней мертвой точке, измеряется размер от плоскости блока до плоскости поршня, записывается размер и так же повторяем замер для остальных поршней находящихся в ВМТ, проворачивается коленвал до подъема остальных поршней и проводится точно такой же замер. Даже при заводской сборке можно наблюдать разброс в этих замерах, и производитель устанавливает допуски не критичные для этого двигателя. Однако если разброс ощутимый или же мы хотим тщательно подогнать размеры, есть много вариантов добиться необходимого путем перестановки поршней на шатунах или даже перестановки самих шатунов на коленвале. После того как мы добились желаемого, стоит учитывать, что развесовка нарушена и следует решать уже другую задачу, но об этом в другом посте. Точная подгонка размерности и веса очень долгая и кропотливая работа.

Размер между головкой шатуна и дном поршня

Верхняя головка шатуна не должна касаться на какой части поршня. При сборке поршень/шатун проверяется каждая группа, если используются оригинальные детали обычно не вызывает ни каких проблем. Следует учитывать тепловое расширение поэтому минимальный зазор от головки шатуна до любой части в поршне не должен быть меньше 2 мм.

Проверяем зазор между головкой шатуна и отливами в поршне для пальца. Зазор может быть в пределах нормы, но после установки на коленвал головка шатуна может касаться поршня, это обусловлено положением коленвала. Поэтому зазор проверяется в собранном состоянии и не должен быть в пределах 1-2 мм. Очень часты так и происходит, что после сборки шатуны прижимают поршни. Это решается пропилом касаемой части поршня или части шатунной головки. Только после всех подгонок описанных выше и замера между поршнем и клапаном( описание ниже) можно приступать к развесовке коленвала.

Размер между шатуном и блоком

Об этом стоит задуматься обычно при использовании строкер коленвала или с использованием алюминиевых шатунов, потому что они толще и объемнее. Полностью собирается поршневая группа и коленвал в блок, проворачиваем и если есть касание блока шатунами, то следует проточить сам блок обеспечив зазор по крайней мере 2 мм.

Размер между поршнем и клапанами

После всех манипуляций по доводке поршневой группы обращаем внимание на клапанный механизм. Для этого устанавливаем собранную головку блока и настраиваем фазы. После этого проводим проверку касания клапанов плоскости поршня осторожным проворачиванием коленвала. Если почувствуется усилие, следует остановиться и с помощью маленького фонарика по возможности обнаружить место касания. Есть и другой вариант, более точный. Для этого на очищенные клапана от масел и загрязнений наносится полоска глины толщиной примерно 3мм и повторяем прошлую процедуру. Для точности измерения если ранее не было обнаружено касаний, коленчатый вал раскручивают до полвины максимальных оборотов и после этого снимается головка для замера сжатой глины. Тут зазор от любой части клапана до поршня должен составлять не менее 1.5 мм. Вообще об этом стоит подумать за ранее при выборе коленвала, шатуна, поршня, распредвала. Однако если размер не очень большой, то это решается удалением лишнего метала в местах касания. Возможно удалить лишний метал как с клапана, так и с поршня. Рассматривается вариант эксцентриковой втулки в верхних головках шатунов или проточкой нижних крышек шатунов. Или рассмотреть вариант с другими фазами газораспределения, другим распредвалом.

Размеры шатунных вкладышей

Постараюсь доходчиво описать метод измерения. Перед всеми манипуляциями следует проверить все шейки коленвала на эллипс, задиры и толщину. Измерять следует все шейки, так как они могут отличаться даже на новом коленвале. После всех замеров решаем, что нужно делать. Если был обнаружен эллипс, это означает неравномерный износ шейки и следует восстанавливать перешлифовкой. Состояние шеек коленвла влияет на срок службы вкладышей, например, 100% — новый двигатель; 58% — первая замена вкладышей; 44% — вторая замена; 29% — третья замена без ремонта коленвала. И так один из вариантов в котором можно обойтись без точного измерительного инструмента. Для этого нам понадобятся специальная пластичная калибровочная проволока, например PLASTIGAUGE и новые вкладыши, тут можно ознакомиться с инструкцией

Так вот после установки пластичного калибра шатун стягивается болтами необходимым моментом, без смещения шатуна. Затем по откалиброванной шкале выявляется зазор. Следует так же измерить зазор приложив калибр на шейку коленвала через 90 градусов. Из полученных значений выносится решение о применении подходящих вкладышей.

Не буду заострять внимание на зазоре между шатуном и бугелем на блоке двигателя, отмечу лишь что зазор должен быть в пределах 0.35-0.5мм, легко можно измерить набором щупов. возможно при использовании алюминиевых шатунов зазор теоретически может быть больше в виду их большего температурного расширения.

Формы шатунов

Шатуны обычно имеют конструкцию I-или H-формы. Реже используются + формы, чаще на дизельных двигателях.

Разновидность крестообразной формы шатуна

Такая форма позволяет снизить вес шатуна не теряя его прочности. Форма шатуна обуславливается сопротивлением воздушному потоку во время работы и прилипаемости масла. Какая форма лучше? В теории шатуны H-формы более прочные, но в действительности H-форма может быть легче имея такую же прочность как I-форма. С точки зрения сопротивления воздуха (масло, цепляющаяся за шатун во время эксплуатации), I-форма теоретически лучше.

Источник

капитальный ремонт двигателя автомобиля

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ШАТУНА

Шатун изготовлен из стали 40Н2МА (ГОСТ 4543—71), а крышка из стали 40Х (ГОСТ 4543—71). Ниж­няя головка имеет косой разъем под углом 55°±30′ к продольной оси. Шатун соединен с крышкой двумя болтами, ввернутыми в резьбовые отверстия тела шатуна. Фиксация шатуна и крышки осуществляется по шлицам и фиксирующему пояску на одном из шатунных болтов. Очень важно для работы шатунных болтов и вкладышей плотное сопряжение шлицов, поэтому грязь, заусеницы и забоины на шлицах не допускаются. Шатун с крышкой составляют комплект, одна из деталей которого не мо­жет быть заменена деталью другого комплекта. Перед сборкой шатуна резьбу бол­тов смазывают графитной смазкой. Затяжку начина­ют с длинного болта тари­рованным ключом крутя­щим моментом 20—22кгс-м.

Рис 1. Шатун

На шатуне и крышке вбли­зи стыка наносятся метки спаренности шатуна с кры­шкой.

В нижней головке шатуна имеется отверстие диаметром 93+0’021 мм под вкладыши подшипников, в верхней головке —отверстие диаметром 56+0’03 мм под бронзовую втулку. Внутрен­няя поверхность втулки оконча­тельно обработана до диаметра 50 +0.040 мм после запрессовки в отверстие верхней головки шату­на, при этом колебание размера для одного шатуна должно быть не более 0,004 мм.

В процессе эксплуатации дви­гателя у шатунов могут возни­кать следующие неисправности: изгиб и скручивание, износ от­верстий в нижней головке и брон­зовой втулке.

Шатуны с указанными неис­правностями восстанавливают. Шатуны, имеющие трещины любого размера и расположения, а также отклонение торцов верх­ней и нижней головок от поло­жения в одной плоскости более чем на 1,0 мм, выбраковываются. Проверка на отсутствие трещин осуществляется на магнитном дефектоскопе в магнитном поле при силе тока 800 А.

Бронзовую втулку из верхней головки выпрессовывают при износе отверстия во втулке более 50,08 мм или при ослаблении посадки втулки.

Для ремонта устанавливают крышку на шатун и крепят бол­тами. Окончательную затяжку болтов крутящим моментом 20—22 кгс-м производят на приспособлении.

Шатун торцом нижней головки устанавливают на площадку пленки 1, головку болта крепления крышки шатуна вставляют в головку 2 приспособления и включают электродвигатель 3. В мо­мент затяжки болта с усилием 20—22 кгс-м реактивные силы под­нимают правый конец планки / с грузом 7 вверх; планка нажмет на концевой выключатель б, который выключит электродвигатель 3. Затяжку второго болта производят в том же порядке.

Погнутые шатуны с кривизной, не превышающей 1,0 мм на длине шатуна, допускается исправлять обработкой торцов верх­ней головки шатуна. Правка шатуна не допускается.

Торец верхней головки обрабатывают с двух сторон в размеры, показанные на рис. 1. Внутренний диаметр нижней головки ша­туна проверяется после контрольной затяжки шатунных болтов моментом 20—22 кгс-м. Предельно допустимый диаметр — до 92, 98—93,05 мм, если среднее арифметическое диаметров в плос­кости стыка и сечении, перпендикулярном стыку, не выходит за пределы 93,00—93,021 мм..

Рис 2. Приспособление для расточки отверстий в головке шатуна. 1 — прижим; 2, 14 — съемные пальцы; 3 — накидная гайка; 4 — планка; 5, 15 — уста­новочные втулки; 6, 10 — съемные приставки; 7 — палец срезанный; 8, 18 — направляю­щие втулки; 9, 12 — конусные шайбы; 11 — при хват; 13 — болт; 16 — установочный па­лец; 17 — упор; 19 — корпус

Восстановление отверстия в нижней головке шатуна произво­дят осталиванием. Предварительную расточку отверстия до диа­метра 93,6 мм под осталивание и окончательную расточку до диа­метра 92,96+0’035 мм производят на алмазно-расточном станке мр-дели 2705 в специальном приспособлении (рис. 2).

Для расточки отверстия в нижней головке шатуна на корпус 19 устанавливают съемную приставку 6 установочной втулки 5 в базовое отверстие диаметром 130+0’04 мм. На приставку 6 уста­навливают шатун отверстием в верхней головке на палец 7, а тор­цом нижней головки на торец втулки 5 фиксируют отверстие нижней головки относительно оси шпинделя станка съемным пальцем 2. Устанавливают прижимную планку 4, крепят шатун в приспособлении накидной гайкой 3, вынимают съёмный палец 2 и растачивают отверстие. Расточку отверстия после осталивания производят за два прохода. Предварительно растачивают от­верстие до диаметра 92,4 мм резцом с пластинкой из твердого сплава Т5КЮ (частота вращения расточной головки 372 об/мин, подача головки — 0,23 мм/об). Окончательно растачивают отвер­стие до диаметра 92,96+0>034 мм резцом с пластинкой из твердого сплава Т30К4 (частота вращения расточной головки — 520 об/мир, подача —0,1 мм/об). После расточки отверстие в нижней головке шатуна хонингуют в размер 93+0’021 мм.

Кроме процесса осталивания отверстия нижней головки ша­туна, в последнее время разработан способ газопорошковой на­плавки, заключающийся в том, что самофлюсующийся порошок ПГ-ХН80СР2 (РТУ УССР 1179—67) наносится на восстанавлива­емую поверхность посредством ее подачи через пламя ацетилено-кислородной горелки специальной конструкции, использующей эффект эжекции (тип горелки ГАЛ-2-68).

Рис.3 Хонинговальная головка.

1- гидроцилиндр; 2 — опорная втулка: 3 — устано­вочный палец; 4 — планка; 5 — колодка хонинго-вальной головки; 6 — алмазные бруски; 7 — поводок; в —- чека; 9 — стержень; 10 — толкатель; 11 — кор­пус головки: 12 — разжимной конус; 13 — планка: 14 — прижимная втулка; 15 — шатун; 16 — корпус

Химический состав порошка ПГ-ХН80СР2: углерод — 0,3—: 0,6%, кремний — 1,5—3,0%, железо — 4,5—5,0%, хром — 12— 15%, бор — 1,5—2,5%, никель — 80,2—73,9%.

Порошок выпускается Торезским заводом твердых сплавов Ми­нистерства цветной металлургии.

Перед нанесением- порошковой композиции шатун должен быть собран с нижней крышкой; болты крепления крышки шату­на затянуть моментом 20—22 кгс-м.

При наплавке поверхности отверстия в самом шатуне стер­жень, его нужно охлаждать путем погружения в воду по головку. При наплавке отверстия в крышке шатуна охлаждение не требу­ется. Толщина наплавленного слоя — 0,1 мм. Твердость наплав­ленной поверхности — HRC 35—40. Трудоемкость наплавки — 7—10 мин на один шатун.

После наплавки отверстие нижней головки шатуна хонингуют до получения номинального размера 93+0>021 мм. Хонингование отверстия в нижней головке шатуна после расточки или наплавки. производят на вертикально-хонинговальном станке модели ЗМ82-в приспособлении, показанном на рис. 3. Хонинговальную голов­ку крепят в патроне, который устанавливают в шпиндель станка. Привод механизма разжима брусков встроен в шпиндельную бабку станка. Поступательное движение от привода передается толкателю 10 и через поводок 7 разжимному конусу 12. Послед­ний, воздействуя на планки 13, разжимает колодки 5 с алмазны­ми брусками 6. Хонингуют отверстие предварительно до диамет­ра 92,99+°>021 мм алмазными брусками марки 2768-0103-Г-АСР 100/8Q-50M-73 (ГОСТ 16606—71) при удельном давлении брусков 4—6 кгс/см2 и окончательно до диаметра 93+0>021 мм алмазными брусками марки 2768-0103-1-АСМ 28/20-50М-73 (ГОСТ 16606—71) при удельном давлении брусков 3—5 кгс/см2. Хонинговальная го­ловка должна делать 88 двойных ходов в минуту при 88 об/мин шпинделя станка. Шероховатость поверхности после окончатель­ной обработки не ниже /?а = 0,63 мкм.

При ослаблении посадки или провороте бронзовой втулки от­верстие в верхней головке после выпрессовки втулки растачи­вают под ремонтный размер 56,25 мм. Расточку отверстия под ремонтную втулку и во втулке под поршневой палец производят на алмазно-расточном станке модели 2705 в приспособлении, по­казанном на рис. 70.

С корпуса 19 приспособления снимают съемную приставку, 6, а на ее место устанавливают съемную приставку 10 и крепят болтами. На приставку устанавливают шатун, базируя отверстием в нижней головке на установочный палец 16 и упор /7, фик­сируют отверстие верхней головки относительно оси шпинделя станка съемным пальцем 14, крепят шатун в приспособлении бол­том 13 и вынимают съемный палец 14. Растачивают отверстие до диаметра 56,25+0’03 мм под ремонтную втулку резцом с плас­тинкой из твердого сплава Т30К4 при 860 об/мин расточной головки и подаче 0,1 мм/об. Шероховатость поверхности после обработки Ra = = 1,25 мкм.

В расточенное отверстие запрессовывают ремонтную втулку (рис. 4), изготов­ленную из бронзы БрОЦС 5-5-5 (ГОСТ 61.3—65).

Рис. 4. Ремонтная втулка верхнее головки шатуна

Наружный диаметр Д втулки для расточенного на ремонтный размер отвер­стия в шатуне должен быть 56,25

Бронзовую втулку запрес­совывают с натягом 0,05—0,12 мм заподлицо с торцом шатуна, со­вместив масляные отверстия во втулке и шатуне. Перед запрессов­кой втулку охладить до температуры минус 50°С в специальном контейнере с сухим льдом.

Рис. 5. Приспособление для контроля шатуна 2, 6 — индикатор; 3 — основание; 4 — корпус; 5 — стойка; 7 — упор; 9 — базовый палец; 10 — установочный палец; U — скоба

Расточку отверстия в бронзовой втулке до диаметра 50 4+0°;оз10 мм производят при частоте вращения расточной голов­ки 1600 об/мин и подаче 0,06 мм/об.

Шероховатость поверхности после расточки /?а = 0,63-7-0,32 мкм. Перед мойкой масляный канал в шатуне прочищают шом­полом. Промывают шатун в моечной машине и обдувают сжа­тым воздухом.

Изгиб, скручивание шатуна, расстояние между осями отвер­стий верхней и нижней головок проверяют на контрольном при­способлении (ряс. 73).

Настройку индикаторов, установленных ‘ на приспособлении, производят по эталону.

В верхнюю головку шатуна вставляют установочный палец 10, надевают шатун отверстием нижней головки на базовый палец 9 и кладут выступающими поверхностями установочного пальца 10 на упор 7.

Непараллельность осей отверстий верхней и нижней головок не должна превышать 0,04 мм на длине 100 мм.

Оси отверстий должны лежать в одной плоскости, отклоне­ние не более 0,03 мм на длине 100 мм.

Расстояние между осями должно быть 280±0,03 мм.

Контроль отверстий (диаметр 50^0^° mm и диаметр 93+0’021 мм) производят индикаторным нутромером. Шерохова­тость поверхностей в отверстиях головок — а = 0,63 мкм торцов а=1,25 мкм. Проверяют совпадение отверстий во втулке и шатуне.

Источник