Технология ремонта шатуна ямз

Ремонт шатунов двигателя

• что такое шатун?
• Ремонт шатунов двигателя на примере ДВС ЯМЗ согласно технологии
• Ремонт шатунов двигателя: втулка верхней головки шатуна
• Ремонт шатунов двигателя: нижняя головка шатуна
• История возникновения / изобретения шатунов
• Шатуны в паровых двигателях
• Шатуны в двигателях внутреннего сгорания

Что такое шатун?

В двигателе внутреннего сгорания шатун соединяет поршень и кривошип. Эти детали вместе образуют простейший механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.

Шатун может использоваться и для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

Именно такой способ их использования был исторически первым, еще до изобретения двигателей внутреннего сгорания.

Шатун может передавать на поршень как толкающие, так и тянущие движения, т.е. работать полный цикл вращения кривошипа. Более ранние механизмы, такие как цепи, могли только тянуть. В двухтактных двигателях шатун передает только толчки поршня.

Сегодня шатуны используются главным образом в двигателях внутреннего сгорания, например в автомобилях. Они сильно отличаются от тех шатунов, что использовались в эпоху паровых двигателей, например в паровозах.

Ремонт шатунов двигателя на примере ДВС ЯМЗ согласно технологии

Ремонт шатунов двигателя подразумевает следующие обязательные процедуры:

• тщательная промывка шатуна двигателя;
• проверка на отсутствие трещин на магнитном дефектоскопе. Если шатун имеет трещины, то он подлежит выбраковке;
• Дефектовка шатуна;
• Ремонт;
• Контроль параметров шатуна после ремонта.

Ремонт шатунов двигателя: дефектовка шатуна

Основными контролируемыми параметрами шатуна являются контроль износа втулки верхней и отверстие нижней головок шатуна.

Внутренний параметр нижней головки шатуна проверяется после контрольной затяжки шатунных болтов в соответствии с нормативно-технической документацией. Далее проверяется ширина нижней головки шатуна, если она меньше допустимой величины, то шатун для дальнейшей установки на двигатель непригоден.

Далее следует проверка на изгиб, т.е. непараллельность осей отверстий верхней и нижней головок шатуна и проверка на скручивание, т.е. отклонение осей указанных отверстий от положения в одной плоскости (перекос осей). После проверки шатун без ремонта допускается, только в том случае, если отклонения незначительны и не превышают допустимых значений на изгиб и скручивание.

Ремонт шатунов двигателя: втулка верхней головки шатуна

Износ втулки верхней головки шатуна определяют индикаторным нутромером, в случае если диаметр втулки не больше допустимого значения, то она допускается без ремонта. Если это значение окажется выше допустимого, то втулку обязательно требуется выпрессовать и проверить под втулку внутренний диаметр отверстия верхней головки шатуна. Новую втулку запрессовывают с натягом, предусмотрев припуск на обработку втулки по внутреннему диаметру. Далее просверливают каналы для смазки поршневого пальца и проводят окончательную обработку внутреннего диаметра втулки.

Ремонт шатунов двигателя: нижняя головка шатуна

В случае небольшого изгиба и/или скручивания верхней и нижней головок шатуна можно исправить расточкой втулки верхней головки шатуна, обеспечив отклонение от параллельности, положения и расстояние между осями до допустимых значений. Сам шатун править нельзя. Можно лишь править погнутые шатуны с отклонением от прямолинейности не более миллиметра подрезая торцы верхней головки симметрично с каждой из двух сторон. В случае зажатости (уменьшение размера) нижней головки шатуна проводится ее растачивание в номинальный размер согласно нормативно-технической документации.

При ремонте шатуна категорически запрещается установка крышки с другого шатуна, так как комплектность проверяют по меткам спаренности.

История возникновения / изобретения шатунов

Первое доказательство применения шатунов датировано концом III-го в. нашей эры, во времена Римской империи, которы нашли на лесопилках в Иераполя, что в Малой Азии, где применялись механизмы, очень похожие на сегодняшние шатуны, преобразовывающие вращательное движение водяного колеса в поступательное для привода пилы. Такие же механизмы обнаружили на раскопках в г. Эфесе, датированные VI в. нашей эры.

На картинке ниже мы видим как вода вращает колесо, которое вращает колесо поменьше, которое уже передает энергию шатуну через шестерню, преобразующему вращательное движение в возвратно-поступательное.

Посмотрите на видео Древнеримские промышленные водяные мельницы:

Аль-Джазари (арабский ученый и изобретатель) между 1174 и 1200 гг. описал машину для подъёма воды. Конструкция этой машины имела шатун с коленчатым валом (т.е. кривошипно-шатунный механизм). Об этой машине рассказывается в видео с 2:15.

В Италии эпохи Возрождения самое раннее, хотя и не совсем правильно понятое, соединение коленчатого вала и шатуна найдено в книге чертежей Таччола. Четкое понимание их взаимного движения показано художником Пизанелло, который изобразил поршневой насос, приводимый в движение водяным колесом и состоящий из двух простых кривошипов и двух шатунов.

Кривошипы и шатуны становятся «популярны» у изобретателей с XVI века, о чём говорят трактаты и рукописи, например, у Агостино Рамелли (1588 года) «The Diverse and Artifactitious Machines», где можно увидеть 18 конструкций машин, использующих шатуны. А у Георга Андреаса Бёклер в его работе «Theatrum Machinarum Novum» вы уже найдёте 45 самых разных машин.

Шатуны в паровых двигателях

Первая паровая машина, атмосферный двигатель Ньюкомена, была одностороннего действия: его поршень работал только в одном направлении, поэтому в нем использовалась цепь, а не шатун. Соответственно, движение совершалось вперед-назад вместо постоянно вращения.

Последовавшие затем паровые двигатели были, как правило, двойного действия: их внутреннее давление действует на каждой стороне поршня по очереди. Это требует уплотнения вокруг штока поршня, а также шарнира между поршнем и шатуном, размещенного вне цилиндра, в большом подшипнике скольжения, называемом крейцкопф, или ползун.

В паровозах шатуны обычно крепятся прямо к ведущим колесам, соответственно ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны передают движение от ползуна к колесам. Ползуны используются также в больших дизельных двигателях, предназначенных для морских судов.

Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное поперечное сечение, однако иногда используются шатуны круглого сечения, характерные для судовых двигателей. Например, Стивен Леви, строивший как паровозы, так и пароходы, часто использовал круглые стержни для шатунов.

Шатуны в двигателях внутреннего сгорания

В современных двигателях внутреннего сгорания шатуны обычно изготовлены из стали, но могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов или титана. Алюминиевые шатуны имеют меньший вес, поглощают избыточное усилие, но быстрее изнашиваются. Титановые шатуны сочетают легкость и прочность, но имеют высокую стоимость. Если же задача обеспечить высокую производительность не ставится, например в двигателях для мотороллеров, то шатун может быть изготовлен из чугуна. Шатуны не закреплены жестко на обоих концах, так что угол между шатуном и поршнем может меняться, так как стержень движется вверх-вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Иногда в гоночных автомобилях применяются шатуны, сделанные из цельной заготовки с помощью механической обработки, а не литые или кованые.

На рис. выше мы видим обычный шатун для автомобильного двигателя. Из-за наличия ограниченного пространства внутри поршня, конец, в который вставляется поршневой палец, поменьше, чем тот, что подключают к коленчатому валу, и эти концы называются верхней (поршневой) и нижней (кривошипной) головками шатуна, соответственно.

Внутри головки располагаются вкладыши подшипников скольжения, выполненные на стальной основе с нанесением слоя антифрикционного материала.

Кривошипная головка присоединяется к цапфе на кривошипе. Обычно есть отверстие, просверленное через подшипник и нижнюю головку шатуна так, чтобы моторное масло разбрызгивалось под давлением на стенку цилиндра и смазывало ход поршней и поршневых колец. Большинство небольших двухтактных двигателей и некоторые одноцилиндровые четырехтактные двигатели не требуют наличия насоса для масла, используя схему с подшипником качения. Однако это требует, чтобы коленчатый вал был легкосъемным, чтобы можно было в любой момент заменить шатун.

Все права защищены. 2009-2019
© ООО «СТР-Турбогаз» г.Саратов

Использование материалов сайта без ссылки на источник запрещено.

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