Ремонт кривошипно-шатунного механизма
Восстановление коленчатого вала
Коленчатые валы большинства двигателей изготовлены штамповкой из стали 45, 40Х, 50Т и ДР-У некоторых двигателей валы изготовлены литьем из высокопрочного магниевого чугуна. Основными дефектами коленчатых валов являются износ коренных и шатунных шеек и изгиб вала. Реже встречаются повреждения резьбы, трещины, износы шпоночных канавок, отверстий под болты крепления маховика, посадочных мест под шестерню и шкив, маслосгонной резьбы.
Коленчатый вал выбраковывают при наличии трещин, за исключением небольших продольных трещин на коренных и шатунных шейках длиной до 3 мм. При износе коренных и шатунных шеек, выходящем за пределы последнего ремонтного размера, коленчатые валы дизелей также выбраковывают.
Необходимость восстановления коленчатого вала и замены подшипников определяют по превышению допустимых зазоров в подшипниках.
Перед ремонтом коленчатый вал промывают в моечной машине ОМ-36000. Особенно тщательно промывают полости для центробежной очистки масла и масляные каналы. С помощью магнитного дефектоскопа проверяют наличие трещин на шейках вала.
Изгиб вала устраняют специальной правкой местным наклепом.
Изношенные посадочные места под. шестерню или шкив восстанавливают наплавкой в среде углекислого газа проволокой Св-18ХГСА с последующей обработкой под номинальный размер.
Изношенные шпоночные канавки и отверстия под штифты для установки маховика заваривают полуавтоматом в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С. Шпоночную канавку фрезеруют на том же месте, чтобы не нарушить установку распределительных шестерен. Заваренные отверстия после зачистки торцовой поверхности на токарном станке просверливают, зенкуют и развертывают на сверлильном станке.
Наиболее распространенным способом восстановления коренных и шатунных шеек коленчатых валов является шлифование их под ремонтные размеры, установленные для каждой марки двигателя. Перед шлифованием шеек должны быть устранены все другие дефекты вала. Измеряют шейки в двух сечениях на расстоянии 10 мм от щек и в двух плоскостях: в плоскости кривошипа и перпендикулярно ей.
Для шлифования шеек коленчатых валов применяют универсальный шлифовальный станок 3A423, на котором можно шлифовать как коренные, так и шатунные шейки, или специализированные станки. Все шейки шлифуют под один ремонтный размер. Сначала шлифуют коренные шейки, а затем шатунные. За установочные базы при шлифовании коренных шеек принимают фаску отверстия под храповик и фаску или отверстие в торце вала под подшипник. Предварительно эти базы проверяют и при необходимости исправляют. Для проверки коленчатый вал устанавливают в центрах и измеряют его биение по неизношенным поверхностям. Радиальное биение шейки под шестерню и фланца маховика не должно превышать соответственно 0,03 и 0,05 мм.
При шлифовании шатунных шеек за установочные базы принимают шейку под шестерню и наружную цилиндрическую поверхность фланца маховика или прошлифованные крайние коренные шейки.
Перед шлифованием отверстия масляных каналов зенкуют на сверлильном станке или электродрелью со специально заправленным абразивным инструментом или сверлом диаметром 14-16 мм с твердосплавными пластинками.
При шлифовании шатунных шеек коленчатый вал устанавливают в трехкулачковых патронах центросместителей передней и задней бабок. С помощью центросместителей ось коренных шеек смещают относительно оси пинолей передней и задней бабок на величину радиуса кривошипа. Угловая ориентация вала осуществляется индикаторным приспособлением по шлифуемой шейке. Для восприятия усилия, создаваемого при врезании в шейку абразивного круга, и предугреждения прогиба вала применяют люнет.
Рис. Приспособление для установки вала при шлифовании шатунных шеек: 1 — призма; 2 — шатунная шейка; 3 — индикаторное устройство.
Шейки коленчатого вала шлифуют электрокорундовыми кругами на керамической связке зернистостью 16-60, твердостью СМ2, CI, СТ1 и СТ2. Режим шлифования: окружная скорость шлифовального круга — 25-35 м/с; окружная скорость вала — 18-25 м/мин (при шлифовании коренных шеек) и 7-12 м/мин (при шлифовании шатунных шеек), поперечная подача круга — 0,003-0,006 мм/об, продольная подача — 7-11 мм/об. С целью предотвращения образования микротрещин при шлифовании применяют обильное охлаждение.
Для получения шероховатости поверхности Ra 0,16-0,32 мкм после шлифования шейки полируют пастой ГОИ № 20-30 на установке ОР-26320 или на стенде 6749. На специализированных ремонтных предприятиях при больших программах ремонта для доводки шеек вместо полирования применяют суперфиниширование на специальном полуавтомате 3875К.
Шейки коленчатых валов автомобильных двигателей, вышедшие по размерам за пределы ремонтных, наплавляют автоматической наплавкой под слоем флюса и обрабатывают до номинальных размеров.
Восстановленные коленчатые валы подвергают динамической балансировке на специальной машине КИ-4274 или БМ-У4.
После шлифования и полирования шеек коленчатые валы и масляные каналы тщательно промывают и продувают сжатым воздухом.
При контроле восстановленных валов проверяют размеры, определяют конусообразность, овальность, бочко- и седлообразность всех шеек с помощью скобы, настроенной по концевым мерам. Взаимное расположение коренных и шатунных шеек, биение средних коренных шеек, поверхности фланца под маховик, биение поверхностей под шкив и шестерню, смещение осей шатунных шеек относительно общей плоскости, проходящей через первую коренную и первую шатунную шейки, а также радиус кривошипа определяют контрольными приспособлениями. Шероховатость поверхности определяют по образцам шероховатости.
Ремонт шатунов
Шатуны большинства автотракторных двигателей изготавливают из сталей 45, 40Х, 40Г и др. Основные дефекты шатунов: изгиб и скручивание стержня; износ отверстия нижней головки шатуна, втулки и отверстия верхней головки под втулку; износ опорных поверхностей крышки под гайки шатунных болтов и др.
Шатуны выбраковывают при наличии трещин, обломов, аварийных изгибов. Кроме того, шатуны двигателей СМД-60, СМД- 64 и их модификаций выбраковывают, если смяты треугольные шлицы на опорных поверхностях разъема нижней головки.
Рис. Приспособление КИ-724 для проверки шатунов: а — установка шатуна на приспособление; б — установка стрелки индикаторов на ноль; в — устройство оправки: 1 — шатун с крышкой; 2 — призма с индикаторами; 3 — ограничитель; 4 — плита; 5 — зажимной палец; 6 — рукоятка; 7 — оправка; 8 — опорная поверхность оправки; 9 — зажимной винт ограничителя.
Изгиб и скрученность шатунов проверяют при помощи индикаторных и оптических приспособлений. В мастерских общего назначения для проверки шатунов используют приспособление КИ-724, которое является универсальным и позволяет контролировать шатуны двигателей разных марок. Перед проверкой в отверстие плиты 4 приспособления вставляют оправу 7. При этом опорная поверхность 8 оправки для нижней головки шатуна должна находиться вверху, а зажимной палец 5 — внизу. Шатун без втулки верхней головки закрепляют на оправке 7. В отверстие верхней головки шатуна предварительно вводят малую оправку приспособления. Установив призму 2 на малую оправку, перемещают шатун вместе с оправкой и призмой до тех пор, пока упор призмы не коснется поверхности плиты. В таком положении закрепляют оправку рукояткой 6. Затем снимают шатун с приспособления, а призму с индикатором устанавливают на оправку 7 и перемещают, пока упор призмы не коснется поверхности плиты и стрелка индикатора не повернется на 1,0-1,5 оборота. В этом положении стрелку верхнего индикатора устанавливают на ноль. Поворачивают призму на оправке так, чтобы измерительный стержень нижнего индикатора и второй упор соприкасались с плитой, и устанавливают на ноль стрелку другого индикатора.
Устанавливают шатун на оправке 7 так, чтобы его нижняя головка уперлась в ограничитель 3. Ставят призму на малую оправку верхней головки шатуна и подводят ее к плите. При касании упора призмы стрелка верхнего индикатора покажет величину изгиба в сотых долях миллиметра на длине 100 мм. Повернув призму другой стороной, нижним индикатором определяют величину скрученности шатуна.
Для шатунов дизелей всех марок изгиб не должен превышать 0,05 мм, а скрученность — 0,08 мм на длине 100 мм (расстояние между упором призмы и измерительным стержнем индикатора). Допустимый изгиб шатунов автомобильных двигателей 0,03 мм, допустимая скрученность 0,06 мм.
Шатуны, имеющие изгиб или скрученность, выходящие за допустимые значения, восстанавливают или выбраковывают. Допускается правка с подогревом стержня пламенем газовой горелки до температуры 450-500°С. Подогрев снимает внутренние напряжения в стержне шатуна, которые во время работы двигателя стремятся возвратить шатун в исходное (деформированное) состояние.
Износ отверстий нижней головки шатуна устраняют несколькими способами в зависимости от степени износа. Перед восстановлением проверяют опорные поверхности под головки шатунных болтов и гаек, а также плоскости разъема.
Опорные поверхности фрезеруют до выведения следов износа. Смятые или изношенные плоскости разъема фрезеруют или шлифуют до получения параллельности плоскостей с образующей отверстия. Непараллельность допускается не более 0,02 мм на всей длине плоскостей разъема.
Если слой металла, снятый шлифованием с плоскостей разъема крышки, не превышает 0,3 мм, а с плоскостей разъема шатуна 0,2 мм для дизелей и соответственно 0,4 и 0,3 мм для карбюраторных двигателей, то шатун собирают, затягивают гайки с нормальным усилием затяжки и растачивают, а затем шлифуют до номинального размера.
Если отверстия под вкладыши в шатунах изношены настолько, что с плоскостей разъема требуется снимать слой металла больший, чем указано выше, то отверстия восстанавливают наращиванием слоя металла (железнение, газопламенное напыление и др.) с последующей обработкой под номинальный размер.
Газотермическое напыление коренных шеек коленчатого вала ЯМЗ 238. Роботизированный комплекс
Изношенное отверстие под втулку в верхней головке шатуна растачивают или развертывают до выведения следов износа и запрессовывают втулку увеличенного размера по наружному диаметру. Отверстие под втулку растачивают на станке УРБ-ВП-М или на токарном станке с помощью специального приспособления. После расточки втулку раскатывают роликовыми раскатниками на тех же станках. При растачивании оставляют припуск на раскатку 0,04-0,06 мм. Процесс раскатки уменьшает шероховатость поверхности и увеличивает прочность посадки втулки на 70—80%.
Изношенные втулки верхней головки шатуна восстанавливают обжатием с последующим наращиванием наружной поверхности меднением, осадкой в шатуне, термодиффузионным цинкованием с последующей механической обработкой.
Ремонт поршней и пальцев
В большинстве двигателей поршни изготовлены из сплавов алюминия. В процессе эксплуатации в них возможны следующие дефекта: износ наплавляющей части (юбки) поршня, канавок под поршневые кольца и отверстий в бобышках под поршневой палец; задиры и трещины. Основной дефект поршневых пальцев — износ наружной поверхности под втулку верхней головки шатуна и под отверстия бобышек поршня, возможны трещины, сколы и забоины.
Поршни и поршневые кольца, изношенные свыше допустимых пределов размеров, не восстанавливают. При текущем ремонте изношенные отверстия бобышек развертывают под палец увеличенного размера. Чтобы сохранить соосность отверстий, их разворачивают специальной длинной разверткой за один проход. После развертывания проверяют диаметр отверстия индикаторным нутромером и перпендикулярность оси отверстий к оси (или образующей) поршня на специальных приспособлениях.
Источник
ВАЗ 2114 5дв. хэтчбек, 79 л.с, 5МКПП, 2001 – 2013 г.в. — диагностика кривошипно-шатунного механизма двигателя
Диагностика неисправностей кривошипно-шатунного механизма двигателя
Рабочие качества кривошипно-шатунного механизма можно оценить методом измерения давления масла, определению характерности стуков и замеру зазоров в определенных сопряжениях коленчатого вала.
Измерение давления масла
Давление масла проверяется с помощью прибора, состоящего из манометра, соединительного рукава с накидной гайкой и ниппелем и демпфера, сглаживающего пульсацию масла во время замера давления. Для снятия показаний давления в главной магистрали, прибор подсоединяют к корпусу масляного фильтра, разъединив его, предварительно, с трубкой штатного манометра. Для проверки давления следует последовательно следующие операции:
подсоединить к корпусу масляного фильтра измерительное устройство;
запустить и прогреть двигатель до стандартного теплового состояния;
зафиксировать давление масла в главной магистрали при холостом ходе, на момент устойчивого и номинально частотного вращения коленчатого вала.
Прослушивание стуков в сопряжениях коленчатого вала
Стуки в КШМ прослушивают в определенных сопряжениях с помощью электронного автостетоскопа. Этот метод диагностики КШМ требует нагнетания в надпоршневое пространство разреженного давления посредством специальной компрессорно-вакуумной установки. Требуется прослушать сопряжения между поршневым пальцем и бобышкой поршня, также между шатунным механизмом и шейкой коленчатого вала, а затем между втулкой верхней головки шатуна и поршневым пальцем.
В том случае, когда зафиксировано пониженное давление масла и стуки в коленчатом валу, потребуется проверка зазоров в вышеперечисленных сопряжениях и замена датчика давления масла. Если давление масла понижено, но стуков нет, то следует отрегулировать сливной клапан смазочной системы. В том случае если произведенные действия не приведут к нормализации давления, то потребуется проверка диагностика системы смазки на стенде.
Диагностика КШМ по ширине зазоров в его сопряжениях
Состояние кривошипно-шатунного механизма также определяют по величине зазоров в его сопряжениях. Их замеряют с помощью специального устройства и по следующей схеме:
установить поршень цилиндра в сжатом состоянии;
застопорить коленчатый вал;
вместо форсунки закрепить устройство в головке цилиндров, ослабить стопорный винт, а затем приподнять направляющую вверх;
включить устройство и довести давление до разряженного состояния;
добиться стабильных показаний индикатора методом двух- или трехкратного цикла подачи;
зафиксировать зазор в соединении между верхней головкой шатуна и поршневым пальцем, а затем суммарный зазор между шатунным подшипником и верхней головкой шатуна.
Все зазоры в КШМ измеряются трехкратно и принимают среднее арифметическое значение. В случае, когда зазоры одного любого шатуна больше допустимых значений, требуется ремонт двигателя.
К неисправностям кривошипно-шатунного механизма относятся понижение компрессии в цилиндрах и мощности двигателя, увеличение расхода топлива и масла, дымление, нехарактерные для работы двигателя стуки и шумы, течи масла и охлаждающей жидкости.
Компрессию в цилиндре замеряют на прогретом двигателе с помощью компрессометра
Перед замером компрессии вывертывают свечи зажигания, вставляют резиновый наконечник прибора в отверстие для свечи и проворачивают стартером коленчатый вал при полностью открытых дроссельной и воздушной заслонках в течение 5—6 с. У компрессометра максимальное давление конца такта сжатия в цилиндре снимают по шкале манометра, а у компрессографа значение давления фиксируется на бумажном бланке. Замеры повторяют 2—3 раза в каждом цилиндре и определяют среднее значение. Разность давлений в цилиндрах не должна превышать 0,1 МПа.
Снижение компрессии в отдельных цилиндрах может происходить по причине закоксовывания или поломки поршневых колец, повреждения прокладки головки цилиндров, нарушения регулировки зазоров в клапанном механизме или прогорания клапанов. Закоксовывание поршневых колец в канавках поршня способствует интенсивному прорыву газов в картер, что может привести к повышению давления картерных газов и выбрызгиванию масла через отверстие для маслоизмерительного щупа. В этом случае в каждый цилиндр заливают по 20—25 см3 моторного масла и повторяют замеры компрессии. Возрастание давления указывает на неплотности в цилиндропоршневой группе.
Неисправность прокладки головки блока и нарушение герметичности в клапанном механизме можно обнаружить с помощью пневмотестера, пропуская в цилиндр сжатый воздух через свечное отверстие. Утечка воздуха в соседний цилиндр свидетельствует о повреждении прокладки головки блока или ослаблении гаек или болтов крепления головки цилиндров. Неисправность прокладки головки цилиндров также можно обнаружить по попаданию охлаждающей жидкости в поддон. При этом будет наблюдаться постоянное снижение уровня охлаждающей жидкости в расширительном бачке или радиаторе и одновременное повышение уровня масла в поддоне. Масло при этом приобретает цвет от серого до молочно-белого. Утечка воздуха через карбюратор указывает на неисправность впускного клапана, а через глушитель — выпускного. Обнаруженные неисправности устраняют.
Причиной снижения компрессии в цилиндрах двигателя при исправных прокладке головки блока и клапанах является износ цилиндропоршневой группы. Степень износа цилиндропоршневой группы, а значит и ее техническое состояние, определяют без разборки двигателя приборами и пневмотестером. Принцип работы приборов основан на замере утечки воздуха, подаваемого в цилиндр двигателя. Проверку выполняют на прогретом двигателе. Вывертывают свечи, устанавливают поршень первого цилиндра в верхнюю мертвую точку конца такта сжатия. Коленчатый вал затормаживают от проворачивания, включив передачу и установив автомобиль на стояночный тормоз. Прижимают испытательный наконечник прибора к свечному отверстию первого цилиндра, открывают клапан подачи воздуха и по показаниям стрелки манометра на приборе определяют утечку воздуха. Поворачивая коленчатый вал, аналогично проверяют другие цилиндры в соответствии с порядком их работы. Утечка воздуха не должна превышать 28 % при исправных клапанах и прокладке головки блока.
При возникновении нехарактерных для работы двигателя стуков и шумов прослушивают двигатель мембранным или электронным стетоскопом. Стержень стетоскопа устанавливают перпендикулярно поверхности двигателя в том месте, где прослушивают стуки и шумы.
Состояние поршня и поршневого пальца определяют при резком изменении частоты вращения коленчатого вала, прослушивая стенки блока цилиндров по линии движения поршня в местах, соответствующих его крайним положениям. Стук поршневого пальца отчетливый и резкий и исчезает при выключении цилиндра из работы. При износе сопряжения поршневое кольцо — канавка поршня прослушивается несильный щелкающий стук в зоне нижней мертвой точки на средней частоте вращения коленчатого вала. Изношенные поршни издают при работе холодного двигателя щелкающий дребезжащий приглушенный звук, уменьшающийся по мере прогрева.
Износ коренных подшипников и увеличение зазора между шейками коленчатого вала и вкладышами сопровождается глухим металлическим звуком низкого тона с частотой, увеличивающейся с повышением частоты вращения коленчатого вала. Стук прослушивается в нижней части блока цилиндров вдоль оси коленчатого вала при резком открытии дроссельной заслонки. Причиной этого стука может также быть и слишком раннее зажигание. Большой осевой зазор коленчатого вала способствует появлению стука более резкого тона с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении и уменьшении частоты вращения коленчатого вала. Тон этого звука меняется в зависимости от того, нажата или нет педаль сцепления. Величину осевого зазора определяют на неработающем двигателе по перемещению переднего конца коленчатого вала при нажатии и отпускании педали сцепления и сравнивают с данными из таблицы.
Шатунные подшипники при износе создают стук также в зоне оси коленчатого вала, но ниже или выше на величину радиуса кривошипа и при положении поршня в верхней или нижней мертвых точках. При этом прослушивается стук более резкий и звонкий, меньшей силы по отношению к стуку коренных подшипников. Стук исчезает в каждом из цилиндров при выключении из работы соответствующей свечи зажигания.
Признаком износа коренных и шатунных подшипников является также падение давления масла в смазочной системе двигателя ниже нормы. Давление масла проверяют контрольным манометром с ценой деления не более 0,05 МПа.
Двигатели с перечисленными неисправностями направляются в ремонт.
Технические характеристики ВАЗ 2114 в кузове 5 дв. хэтчбек с двигателем 79 л.с, 5МКПП, выпускавшихся c 2001 г. по 2013 г.
Источник