Ремонт постели коленчатого вала

Как ремонтировать автомобиль

Восстановление постелей коленчатого вала

Коленчатый вал — деталь двигателя сложной формы, включающая шейки на которые крепятся шатуны, от которых коленвал воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Коленчатый вал одна из самых дорогостоящих деталей двигателя, поэтому ремонт коленчатого вала может стать более целесообразным выходом ввиду различных конструктивных особенностей коленчатых валов.

Восстановление коленчатого вала представляет собой комплекс операций по восстановлению опорных поверхностей вала, шлифовке шеек коленчатого вала и замены вкладышей.

Прежде чем приступить к восстановлению постелей коленчатого вала, необходимо провести исследование дефектов коленвала. Давайте рассмотрим виды дефектов коленчатого вала, которые обычно выявляются при повреждении постелей коленчатого вала.

Виды дефектов постелей коленвала

На коленчатом вале часто встречается дефект цилиндрических поверхностей (элипсность) – для обнаружения дефекта следует измерять форму поперечного сечения и сравнить с номинальными размерами.
При замерах обнаруживается, что в направлении, совпадающем с направлением перемещения поршней, происходит увеличение диаметров всех отверстий в сравнении с номинальным значением. Деформации подвергаются коренные крышки.

Износ постелей коленчатого вала мы рассматриваем на примере двигателя с чугунным блоком. У двигателей с блоками цилиндров из других более легких сплавов после аналогичного пробега в 300 тысяч километров наблюдается другая картина. В таком случае обычно отверстия постелей увеличиваются в размерах, что приводит к их эллипсности. Для определения отклонений мы делаем замеры в плоскости разъема опоры и такие же замеры перпендикулярно ей, после чего получаем разность диаметров, которая равна до 0,05 мм.

Причиной эллипсности постелей коленвала может быть нарушение нормальной смазки коренных подшипников. Нарушение смазки приводит к повышению температуры в месте контакта шейки коленвала и вкладыша, в последствие нагревается и постель коленвала. Вследствие ослабления элементов опор вала (болтов, крышек), наблюдается нарушение геометрии отверстия.

Повышение температуры сопровождается расплавлением антфрикционного слоя, что может привести к прихвату вкладыша. Прихват вкладыша (проворачивание вкладыша) вызывает сильный износ опорных поверхностей. Как следствие одна из опор, с худшими условиями смазки, получает сильные повреждения.

Ремонт постелей коленчатого вала

Чтобы восстановить постели коленчатого вала, необходимо устранить все отклонения отверстий постели от номинального значения, превышающие 0,02 мм.

Способы ремонта постелей коленчатого вала

Способ ремонта постели коленчатого вала выбирается в зависимости от глубины повреждения постели. Для нормальной работы подшипников коленчатого вала необходимо, чтобы отверстия имели точные размеры и строгую форму.

Основной способ ремонта постелей коленчатого вала — занижение высоты коренных крышек. Для этого требуется создать припуск на последующую механическую обработку под отверстия номинального размера. Обработка постели выполняется растачиванием или хонингованием.

Для восстановления постелей коленвала потребуется специальное оборудование. При выборе восстановления постелей методом занижения высоты коренных крышек следует учесть, что в таком случае оси отверстий тоже сместятся в сторону опорных поверхностей блока цилиндров. Это смещение при аккуратной обработке составит половину от величины эллипсности отверстий. Это приведет к тому, что ось коленвала, установленного в постели тоже сместится, на эту же величину. Если положение оси изменится больше, чем на 0,08 мм это может привести к незапланированным проблемам, таким как, неправильная стыковка двигателя с КПП или потеря герметичности в результате нарушения правильной установки сальников.

Если смещение вала повлияет на стыковку двигателя с КПП или АКПП, это может привести к нарушению нормальной работы агрегатов трансмиссии.

Критическое смещение для АКПП: 0,05 мм

Критическое смещение для МКПП: 0,1 мм

Также при смещении оси коленчатого вала изменяется размер камеры сгорания, соответственно изменяется степень сжатия. В некоторых конструкциях двигателей это грозит встречей поршня с головкой блока цилиндра.

При значительном повреждении одной из опор вала необходимо проверить остальные опоры вала и если требуется восстановить их, используя метод занижения крышек. Крышки поврежденных опор можно занизить на требуемую величину, также можно рассмотреть ремонт блока.

Здесь есть несколько вариантов: можно изготовить специальную П образную вставку, которую приваривают к поврежденной поверхности. Обработка отверстия по требуемому размеру проводится растачиванием с учетом оси уже обработанных отверстий.

Главной задачей при ремонте постелей коленчатого вала является выбор методов восстановления, которые позволят избежать значительных смещений оси вала и приведут к меньшим изменениям конструкции двигателя.

Источник

Как отремонтировать постель коленвала

Часто возникающие дефекты

Наиболее частый дефект цилиндрических поверхностей — отклонение формы их поперечного сечения от окружности, проявляющееся в виде эллипсности. Причины различные. Эллипсность отверстий может возникнуть в результате нормальной, но продолжительной эксплуатации двигателя. Тогда наблюдается практически одинаковое увеличение диаметров всех отверстий в сравнении с номинальным значением. Причем деформируются наименее жесткие части опоры — коренные крышки. Такое характерно для большинства двигателей с чугунными блоками.

У двигателей с блоками из легких сплавов после пробега 200-300 тыс. км обнаруживается иная картина. Эллипсность отверстий постели образуется за счет увеличения их размера в плоскости разъема опор блока с коренными крышками. Как правило, разность диаметров, измеренная в плоскости разъема опоры и перпендикулярно ей, может составлять величину до 0,05 мм.

Эллипсность отверстий постели может наблюдаться при малых пробегах как результат нарушения режима смазки коренных подшипников. Начальная стадия процесса сопровождается резким повышением температуры в зоне контакта шейки и вкладыша, что приводит к нагреву постели вала, непосредственно контактирующей с подшипниками. В результате происходит ослабление конструкционных элементов опор вала, прежде всего болтов и крышек. При этом геометрия отверстия в опоре нарушается.

Ремонт постелей коленвала

Для восстановления работоспособности коленвала, любые отклонения размера отверстий постели от номинала, превышающие величину 0,02 мм, нужно устранять. В зависимости от глубины повреждения постели, применяются различные способы ремонта. Они преследуют цель: восстановить требуемый размер и строгую форму отверстий в опорах, необходимые для нормальной работы подшипников.

Основной прием, применяемый при ремонте, — занижение высоты коренных крышек. Таким образом удается создать необходимый припуск на последующую механическую обработку отверстий в номинальный размер. Обработка постели выполняется растачиванием или хонингованием, что определяется требуемой глубиной обработки.

Технология восстановления не сложная и осуществима при наличии нужного оборудования. Данный метод имеет особенность. Обработка постели с занижением крышек вызывает смещение оси отверстий в сторону опорных поверхностей блока. При аккуратной обработке оно составляет примерно половину от величины эллипсности отверстий. Естественно, ось коленвала, установленного в отремонтированную постель, также сместится на указанную величину.

Последствия при изменении положения оси коленвала (более 0,08 мм)

• Может нарушиться работоспособность переднего и заднего сальников, вплоть до потери их герметичности.
• Возможны проблемы при стыковке двигателя с коробкой, а также негативное влияние на работу агрегатов трансмиссии, особенно касается автоматических трансмиссий. Из опыта известно, что для АКПП критичным является смещение 0,05 мм, а для механических коробок — 0,1 мм.
• Смещение оси вала изменяет размер камеры сгорания, влияя на степень сжатия. К этому наиболее чувствительны дизельные двигатели. Камера сгорания, имеющая небольшую высоту, расположена в головке блока, и незначительное увеличение высоты подъема поршня может привести к «встрече» с ГБЦ.

При очень значительном повреждении одной из опор вала проверяют и при необходимости восстанавливают геометрию остальных, используя метод занижения крышек. Т.к. крышку поврежденной опоры можно безболезненно занизить на большую величину, рассматривают варианты ремонта «блочной» части.

С нею можно поступить по-разному: подобрать подходящий вкладыш под увеличенный наружный размер или изготовить вставку П-образного сечения, которую приваривают к предварительно расточенной поврежденной поверхности. Окончательную обработку отверстия «в размер» выполняют растачиванием относительно оси уже обработанных опорных отверстий.

Источник

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСТЕЛИ КОЛЕНВАЛА

В процессе эксплуатации коренные опоры коленчатого вала испытывают значительные нагрузки, что приводит к погрешностям форм отверстий в любой из плоскостей в пределах 0,03..0,05 и если не принимать мер по устранению таких дефектов, то в процессе эксплуатации возникают более значительные повреждения:

• деформация привалочных плоскостей в блоке под установку крышек коренных опор;
• деформация подшипниковой крышки в результате перегрева;
• проворот вкладышей коленчатого вала с образованием глубоких вырывов и катастрофический износ отверстий;
• разрушение крышек подшипников коленвала.

Ремонт таких отверстий только расточкой не позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики, так как довольно сложно обеспечить стабильный размер и необходимые геометрические параметры отверстий по всем шейкам. Велика опасность прослабить отверстие, большие трудности обработки наваренного отверстия или имеющего наклеп после проворота вкладышей, высокая шероховатость обработанной поверхности ухудшает теплоотвод, этому также способствует наварка лентой и применение эпоксидных композиций. Поэтому с целью обеспечения минимальных геометрических погрешностей при ремонте отверстий опор коленвала, жесткого допуска и необходимой шероховатости следует применять в качестве финишной операции – хонингование.

Выпускаемые в настоящее время за рубежом станки для расточки коренных опор коленчатого вала дороги, а если сюда добавить инструмент и оборудование для хонингования, то получается довольно « круглая » сумма. Кроме того, импортные хонголовки для восстановления постелей коленвала в силу конструктивных особенностей имеют малый диапазон обработки, пониженную радиальную и осевую жесткость, применяются только дорогостоящие абразивные бруски импортного производства.

С целью восстановления коренных опор коленвала в номинальный размер с гарантированным качеством в ООО « Прецизион » разработана комплексная технология, изготавливается инструмент и оснастка для ремонта постелей любых блоков ДВС с любыми повреждениями, с обеспечением всех требований завода-изготовителя.

Во всех случаях при проведении ремонтных работ обязательно производится замер парных плоскостей в тоннеле блока под установку крышек подшипников. Операция производится с помощью контрольной оправки и щупа 0,02 мм.

При неплоскостности более 0,02 мм, плоскость необходимо обработать. Это можно сделать при помощи шабровки, на расточном или фрезерном станке, однако это очень трудоемко.

Поэтому, разработано и изготавливается приспособление «ПРЕЦИЗИОН Т», позволяющее фрезеровать эти плоскости с монтажом всей оснастки непосредственно на блоке.

Следует отметить, что неплоскостность имеют примерно 50% блоков, поступающих в ремонт, а если шейки перегреты или произошел проворот, то неплоскостность в таких случаях бывает всегда и может достигать 0,3мм.

Операция подрезки плоскости (при выявлении неплоскостности) при ремонте постели должна производиться обязательно, так как при установке крышки на «косые» плоскости неизбежно деформируется крышка и блок. Неплоскостность на блоке практически всегда имеет следующий вид:

При креплении крышки блок деформируется и начинает испытывать крайне нежелательные для чугуна нагрузки на разрыв, поэтому очень часто блок после непродолжительной эксплуатации разрывается либо в районе масляного канала по центру, либо происходит разрыв блока с выходом трещин на боковые поверхности блока.

Очень страдают от этого блоки «КАМАЗ», на которых увеличена мощность, а жесткость блока конструктивно осталась прежней. Все это, а также недопустимые нагрузки, могут служить причиной выхода из строя как новых двигателей, так и двигателей прошедших ремонт.

РАССМОТРИМ НАИБОЛЕЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ВИДЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОРЕННЫХ ОПОР И ПОДГОТОВКУ ИХ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОБРАБОТКИ:

1. Самый распространенный случай. Отверстия на одной опоре коленчатого вала или на нескольких имеют деформацию от длительных знакопеременных нагрузок, в результате незначительного перегрева или других причин. Величина геометрических погрешностей не более 0,1 мм. При таких погрешностях коленчатый вал иногда вращается при укладке. Но эксплуатация двигателя с такими погрешностями неизбежно приведет к более серьезным повреждениям постели коленвала. В этом случае подготовка отверстия производится следующим образом:

• все крышки подшипников осаживаются на абразивной плите, либо на фрезерном или шлифовальном станке на 0,1..0,2 мм;

• крышки устанавливаются на место, болты затягиваются необходимым моментом;
• отверстия обмеряются нутромером. Отверстия должны иметь припуск на обработку в пределах 0,06-0,25 мм. В районе замков размер может быть в допуске готового отверстия.

2. В том случае, если погрешности превышают 0,1мм или необходимо заменить, например крышку коренного подшипника (в результате поломки или другой причины) применяется следующая технология:

• « неродная » крышка одна или несколько, осаживается на 0,5…1 мм на фрезерном станке, с последующей шлифовкой на абразивной плите, остальные — — крышки осаживаются на 0,1…0,2 (как в предыдущем случае);
• крышки устанавливаются на место;
• отверстия обмеряются нутромером на наличие припуска на обработку.

Часто встречаются случаи, когда в результате перегрева одна или несколько крышек опор коленвала деформируются, ее края выступают внутрь отверстия на 0,2…0,5 мм и она имеет большой боковой зазор в тоннеле блока (V-образные двигатели) поверхность отверстия в крышке имеет характерный синий цвет. Если крышка базируется на штифты, то происходит уменьшение межцентрового расстояния между штифтами в крышке, и она устанавливается на место с недопустимо большим натягом. В этом случае проводятся следующие операции:

• плоскость разъёма крышек обрабатывается « как чисто »;
• крышка (с базированием в туннеле) устанавливается на место, с помощью щупов определяются боковые зазоры с каждой стороны, крышки снимаются, и производится наварка боковых поверхностей (наварка самозащитной проволокой ПАНЧ-11 полуавтоматом без подогрева крышки и без углекислоты), с последующей их шлифовкой или фрезеровкой с обеспечением необходимой посадки ее в туннеле блока;

• крышки опор коленчатого вала (с базированием по штифтам) обрабатываются следующим образом: с помощью концевых мер вымеряется межцентровое расстояние штифтовых отверстий, расположенных в блоке. На фрезерном станке или расточном, обрабатываются отверстия увеличенного диаметра в подшипниковой крышке. На токарном станке изготавливаются ступенчатые штифты и устанавливаются на место.

3. Случай, когда провернулись вкладыши и отверстие имеет большой диаметр вкруговую , на поверхности видны глубокие вырывы и борозды. В этом случае часть отверстия, находящихся в блоке навариваются, крышка заменяется, а если нет возможности поставить другую крышку, то наваривается и крышка. Наварка (в случае сильного проворота) производится самозащитной проволокой ПАНЧ-11 полуавтоматом без подогрева блока и без углекислоты. Наплавленный слой имеет хорошую адгезию, практически отсутствуют поры, нет отбела чугуна, удовлетворительно обрабатывается твердосплавным резцом.

Когда износ не катастрофичный, то на постель или крышку наносится методом напыления порошковый материал С-01-11. При этом используется оборудование «ДИМЕТ» (мод. 405).

4. Случай, когда отверстия имеют большой плюс около плоскости разъёма (характерно для V- образных блоков). В этом случае крышки осаживаются на 0,5…1 мм. Часть отверстий, прилегающих к разъёму в блоке цилиндров, напыляются (навариваются).

Подготовленные таким образом отверстия коренных опор коленвала поступают на расточку всех шеек с одной установки с последующим хонингованием.

Обработка подготовленной постели производится следующим образом:

• торцевые плиты крепятся к торцам блока и на них устанавливаются люнеты;
• ролики устанавливаются на крайние опоры, но если они наварены, то используются соседние;
• борштанга укладывается на ролики и прижимается к ним;
• с помощью подвижных башмаков люнетов через втулки фиксируется положение борштанги, которое контролируется 4-мя индикаторами. Диаметры роликов выполнены так, что обеспечивается смещение оси борштанги вниз на 0,02мм.. При необходимости на блок устанавливается промежуточная опора (для предотвращения вибрации) с компенсатором деформации борштанги, который после фиксации промежуточной опоры снимается с блока;
• убираются индикаторы и ролики;
• « браслет » с настроенным резцом устанавливается и крепится на борштанге на обработку первой шейки;
• растачивается отверстие;
• « браслет » открепляется и переустанавливается для расточки соседней шейки. Таким образом производится расточка всех шеек за одну установку.

Расточка может производится одним оператором с помощью передвижного расточного привода «ПРЕЦИЗИОН ПП», либо с помощью электродрели — в этом случае работают два оператора.

» ПРЕЦИЗИОН ПП» имеет привод вращения через зубчатую ременную передачу от электродвигателя переменного тока, частотный преобразователь для бесступенчатого регулирования числа оборотов, регулировку по высоте, двухкарданную подвеску, педальный включатель оборотов, бесшумен и удобен в работе и может эксплуатироваться в любом помещении с твердым покрытием пола. Кроме того, «ПРЕЦИЗИОН ПП» при обработке (расточке) постелей среднеразмерных блоков на горизонтально-расточном станке «ПРЕЦИЗИОН П3», является его неотъемлемой частью и может осуществлять привод расточной борштанги с любого торца блока (гбц) в зависимости от конструкции растачиваемого узла.

При расточке с помощью электродрели один оператор удерживает дрель, второй производит подачу. Расточка наваренных (напыленных) отверстий производится за несколько проходов.

• открепляется и снимается расточной « браслет »;.
• борштанга снимается и производится замер диаметра отверстий всех опор, при необходимости производится повторная расточка опор, имеющих наименьший диаметр;
• снимаются люнеты, торцевые плиты и поддержка борштанги — блок готов к хонингованию;
• хонголовка заводится в отверстие и производится разжим брусков вручную с помощью ключа.

Привод при хонинговании осуществляется малооборотной дрелью через карданную подвеску; жесткий разжим брусков с хонингованием в режиме выхаживания обеспечивает высокую точность и необходимую шероховатость. Режущие бруски отечественного производства, их стойкость 200…300 блоков, после чего они заменяются в условиях потребителя. Бруски крепятся к колодкам эпоксидной смолой.

Хонингование производится с СОЖ- дизтопливом или отработкой (только при напылении «ДИМЕТ») с периодическим поливом из лейки, расход СОЖ- 100..200 мл на обработку одного блока.

Настройка хонголовки с одного диаметра на другой производится путем замены опорных шайб под опорными колодками. Например, после хонингования Ø100 ( КАМАЗ) необходимо хонинговать Ø11 1 ( МЕРСЕДЕС). Для этого необходимо подложить шайбы толщиной 5,5мм. (по 3 шайбы под каждую опорную колодку).

Подрезка торцов под упорные подшипники производится инструментом с радиальной подачей резца, обеспечивающего перпендикулярность обрабатываемых поверхностей относительно оси постели. Вся оснастка устанавливается и фиксируется в уже обработанной постели коленчатого вала.

Время расточки всех шеек, например блока КАМАЗ, (без наварки) занимает 10….15 мин. Если какая-то из опор наварена, то она обрабатывается за несколько проходов и время соответственно увеличивается.

Время хонингования при припуске 0,02…0,03 мм — 4…5 мин.

Общее время обработки постели коленвала, например КАМАЗ, (без наварки) — 2,5…3 часа и в основном это время настройки, замеров и т.д., с наваркой — 3,5…4 часа.

Данная технология не требует никакого специального оборудования, так как вся расточная оснастка (навесная оснастка) монтируется на блоке. Для менее габаритных блоков мы предлагаем станок «ПРЕЦИЗИОН П3».

В результате проведения расточки с использованием нашего оборудования обеспечиваются все требования завода-изготовителя (овальность, конусность не более 3..4 мкм, непрямолинейность не более 0,005) производится восстановление коренных опор в номинальный размер с минимальным смещением оси (0,02…0,03) и любыми повреждениями, успешно внедрена и эксплуатируется на многих крупных и малых предприятиях.

Инструмент и оснастка для обработки коренных опор состоит из хонголовки (в комплекте с шайбами на необходимый диаметр) и расточной навесной оснастки, состоящей из:

• расточной борштанги (используется и как установочная);
• комплекта установочных роликов для конкретного диаметра*;
• люнетов со втулками и индикаторами;
• « браслета » для установки резца в любом месте борштанги с оснасткой для настройки вылета резца;
• комплекта базовых втулок;
• комплекта опорных секторов для конкретного диаметра*;
• торцевых плит для конкретного блока**;
• приспособления для поддержки борштанги и компенсатора ее деформации;
• инструмента и оснастки для подрезки торцов под упорные подшипники с радиальной подачей резца;
• абразивной плиты с измерительной оснасткой;
• вспомогательной оснастки;
• фрезерного приспособления «ПРЕЦИЗИОН Т» (по дополнительному заказу);
• расточного привода «ПРЕЦИЗИОН ПП» (по дополнительному заказу).

* — позиции индивидуальны для каждого диаметра постели

** — позиции индивидуальны для каждой модели двигателя

Для обработки коренных опор различных диаметров изготавливаются хонголовки с диапазонами Ø50…Ø65; Ø63…Ø80; Ø78…Ø100; Ø98…Ø130 + спец.диапазон от 170мм.

• вертикально фрезерный станок для фрезерования боковых поверхностей крышек после наварки, фрезерования плоскости разъёма крышки (при большом съёме) и расточке отверстий под штифты;
• сварочный полуавтомат;
• комплект оборудования «ДИМЕТ» (мод. 405).

Источник