Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). В процессе эксплуатации дизеля происходит естественное изнашивание гильз цилиндров, поршней, поршневых колец, шеек коленчатого вала и его подшипников, поршневых пальцев и опорных поверхностей бобышек поршня. С ухудшением технического состояния деталей кривошипно-шатунного механизма увеличивается расход (угар) картерного масла; становится заметным дымление из сапуна; снижаются компрессия в цилиндрах и давление масла в главной магистрали; более шумной становится работа дизеля. Эти симптомы, как правило, отчетливо проявляются в конце срока службы дизеля или при аварийных повреждениях деталей КШМ.
Надежно работает до капитального ремонта дизеля только при рациональном его использовании, своевременном и качественном обслуживании агрегатов и систем, влияющих на интенсивность изнашивания деталей механизма.
При эксплуатации техническое состояние кривошипно-шатунного механизма определяют без разборки дизеля по косвенным показателям, используя электронные приборы и простейшие механические приспособления.
При ежесменном техническом обслуживании (ЕТО) прослушивают работу дизеля и обращают внимание на повышенные стуки в зонах расположения подшипников коленчатого вала и верхних головок шатуна. Повышенные и глухие стуки, как правило, прослушиваются только при значительных зазорах или при аварийных повреждениях подшипников.
При первом и втором техническом обслуживании (ТО-1 и ТО-2) проверяют давление масла в главной магистрали смазочной системы. Снижение давления масла до 0,15…0.1 МПа у прогретого дизеля при исправных агрегатах смазочной системы и правильных показаниях манометра указывает на значительный износ подшипников коленчатого вала.
При третьем техническом обслуживании (ТО-3) проверяют техническое состояние цилиндро-поршневой группы по количеству газов, прорывающихся в картер дизеля. Количество газов определяют индикатором расхода газов при номинальной частоте вращения коленчатого вала. Индикатор устанавливают на маслозаливную горловину вместо крышки.
Во время измерений закрывают пробками отверстие сапуна и отверстие под масломерную линейку. Проверяют специальным приспособлением зазоры в шатунных подшипниках и верхних головках шатуна без разборки дизеля. При увеличении зазоров в подшипниках коленчатого вала более допустимых значений и сильном дымлении из сапуна дизель направляют в ремонт.
Механизм газораспределения дизеля. Основными показателями технического состояния механизма газораспределения являются зазоры между штоками клапанов и бойками коромысел, фазы газораспределения, износ кулачков, плотность прилегания клапанов к гнездам головки, состояние головки цилиндра, уплотнительной прокладки, шестерен распределения и др. Износы деталей и нарушение регулировки механизма газораспределения приводят к снижению мощности и топливной экономичности дизеля.
При ТО-2 проверяют и при необходимости регулируют зазоры между штоками клапанов и бойками коромысел. Для оценки величины зазоров в клапанном механизме без снятия крышки используют автостетоскоп. Стуки прослушивают у работающего дизеля на малой частоте вращения коленчатого вала, прикладывая наконечник автостетоскопа к клапанной коробке. При больших зазорах в клапанном механизме прослушиваются четкие металлические стуки. Следует помнить, что для наивыгоднейшей работы дизеля необходимо устанавливать в клапанном механизме зазоры, рекомендуемые предприятием-изготовителем.
При ТО-3 проверяют неплотности клапанов, фазы газораспределения, износ шестерен, подшипников и кулачков распределительного вала.
Неплотности клапанов оценивают по величине утечки сжатого воздуха, подаваемого в проверяемый цилиндр при закрытых клапанах под давлением 0,2 МПа при помощи компрессорно-вакуумной установки. Расход воздуха определяют на выпускной трубе или на впускном трубопроводе воздухоочистителя при помощи индикатора расхода газов. При неплотностях, превышающих допустимое значение, головку цилиндров ремонтируют. Фазы газораспределения проверят по углу начала открытия впускных клапанов первого и последнего цилиндров.
Износ кулачков распределительного вала без снятия с дизеля определяют по величине перемещения клапанов, с учетом зазоров между штоками и бойками коромысел.
Суммарный износ шестерен газораспределения, подшипников и кулачков распределительного вала определяют по смещению фаз в сторону запаздывания. [Семенов В.М., Власенко В.Н. Трактор. 1989 г.]
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.
§ 54. Ремонт деталей кривошипно-шатунного механизма
Блок цилиндров большинства двигателей изготавливается из серого чугуна со вставными мокрыми гильзами. Основными дефектами блока цилиндров являются: пробоины, сколы, трещины различного размера и расположения, износ цилиндров или деформации посадочных отверстий под гильзу, износ гнезд вкладышей коренных подшипников, гнезд клапанов, обломы шпилек, срыв резьбы в отверстиях.
Дефекты блока цилиндров устанавливают тщательным осмотром, обмером цилиндров и опрессовкой. Осмотром обнаруживают пробоины, сколы, заметные для глаза трещины, срывы резьбы, состояние зеркала цилиндров. Опрессовкой выявляют трещины, не замеченные при осмотре. Один из применяемых стендов для гидравлического испытания блока цилиндров показан на рис. 70. В рубашку охлаждения блока под давлением 4-5 кгс/см 2 нагнетается вода. При этом на блок цилиндров должна быть установлена головка блока или вместо нее чугунная плита с резиновой прокладкой. Поворачивая раму стенда, осматривают блок и устанавливают, нет ли течи воды.
При наличии трещин, проходящих через зеркало цилиндров, клапанные гнезда и плоскость разъема, блок цилиндров бракуется. В доступных местах трещины заваривают. Предварительно концы трещин засверливают
сверлом диаметром 5 мм и разделывают по всей длине шлифовальным кругом под углом 90° на глубину 4 / 5 толщины стенки. Рекомендуется перед сваркой блок цилиндров нагреть до температуры 600-650°С. Трещину заваривают газовой сваркой, применяя нейтральное пламя, флюс и чугунно-медный присадочный пруток диаметром 5 мм. Шов должен быть ровным, сплошным и выступать над поверхностью основного металла не более 1,0-1,5 мм. После заварки блок цилиндров медленно охлаждают в термошкафу или в томильной яме, Заварку трещин можно осуществлять и без подогрева блока. В этом случае трещину заваривают электросваркой, применяя постоянный ток обратной полярности. Хорошие результаты получаются при заварке трещин между поясками цилиндров электродами, изготовленными из монель-металла, и следующем режиме сварки: сила тока - 120 А, напряжение 65-75 В.
Сварочный шов зачищают заподлицо с плоскостью основного металла напильником или наждачным кругом. Затем блок цилиндров подвергают опрессовке на стенде, проверяя герметичность сварочного шва. Течи воды через шов не допускаются.
Трещины и пробоины блока цилиндров можно заделывать эпоксидными пастами. Процесс заделки заключается в следующем. Поверхность блока с двух сторон трещины зачищают до блеска металлической щеткой или косточковой крошкой на установке для очистки деталей. На концах трещины просверливают отверстия сверлом диаметром 3-4 мм, нарезают в них резьбу и ввертывают заподлицо заглушки из медной или алюминиевой проволоки. Трещину обрабатывают под углом 60- 90° зубилом или абразивным кругом на глубину до 3 / 4 толщины стенки.
На поверхности блока вокруг трещины на расстоянии до 30 мм создают шероховатость путем насечки зубилом или дробеструйной обработкой. Ацетоном или бензином обезжиривают подготовленную поверхность блока. Шпателем последовательно наносят слои эпоксидной пасты на подготовленную сухую поверхность. Вначале наносят первый слой пасты толщиной до 1 мм, резко перемещая шпатель по поверхности блока. Затем наносят второй слой пасты толщиной не менее 2 мм, тщательно втирая ее. Общая толщина слоя пасты на всей поверхности должна составлять 3-4 мм.
После заделки трещины блок цилиндров оставляют на 25-28 ч до полного затвердевания пасты. Процесс затвердевания пасты можно ускорить подогревом электрической отражательной печью до температуры 100°С или при приготовлении пасты осуществляют выпаривание отвердителя (полиэтиленполиамина) путем нагревания до температуры 105-110°С и последующей выдержки при данной температуре в течение 3 ч. Отремонтированную поверхность зачищают драчевым напильником или абразивным кругом. Подтеки пасты срубают зубилом.
Пробоины, поддающиеся ремонту, заделывают наложением заплат. Вначале осуществляют зачистку и обезжиривание краев и поверхности вокруг пробоин. Затем наносят пасту и накладывают заплату из стеклоткани толщиной 0,3 мм и прокатывают роликом. Расстояние от края заплаты до края пробоины должно быть не менее 15-20 мм. После этого наносят второй слой пасты и накладывают вторую заплату так, чтобы она перекрывала первую на 10-15 мм со всех сторон. Заплату прикатывают роликом. В такой последовательности накладывают до восьми слоев стеклоткани. Последний слой заплаты покрывают пастой для защиты его от повреждений.
Пробоины можно заделывать приваркой заплат, изготовленных из мягкой стали такой же толщины, что и стенка детали. Форма заплаты должна соответствовать форме поврежденного участка, а размеры ее на 1,5-2,0 мм меньше размера пробоины. Края пробоины и заплаты обрабатывают под углом. Заплату вначале приваривают в двух местах, а затем приваривают по всему периметру. Применяют электросварку и медные электроды, обернутые жестью. Рекомендуется герметизировать поврежденный участок эпоксидной смолой.
После восстановления пробоины заплатами и механической обработки нанесенного слоя пасты блок цилиндров подвергают опрессовке на стенде. Если в течение 5-6 мин просачивание воды не обнаруживается, то ремонт блока выполнен высококачественно.
Трещины рубашки охлаждения блока можно заделать постановкой штифтов. Порядок выполнения работ следующий. Вначале по концам трещины просверливают отверстия сверлом диаметром 4-5 мм. Затем этим же сверлом сверлят отверстия по всей длине трещины на расстоянии 7-8 мм одно от другого. Нарезают резьбу и ввертывают медные прутки на глубину, равную толщине стенки блока.
Прутки обрезают ножовкой, оставляя концы, выступающие на 1,5-2,0 мм над поверхностью детали. Сверлят отверстия между установленными штифтами так, чтобы они перекрывали их на 3 / 4 диаметра. Нарезают резьбу, ввертывают медные прутки и обрезают их ножовкой, оставляя соответствующие концы. Далее легкими ударами молотка концы штифтов расчеканивают, образуя плотный шов. Если требуется, то шов выравнивают напильником. Затем блок цилиндров подвергают опрессовке.
Блок цилиндров, имеющий сколы, допустимые для ремонта, восстанавливают наплавкой или приваркой заплаты.
Величину износа цилиндров или гильз определяют индикаторным нутромером (рис.71). Измерения делают в двух взаимно перпендикулярных направлениях и в трех поясах. Одно направление устанавливают параллельно оси коленчатого вала. Первый пояс располагается на расстоянии 5-10 мм от верхней плоскости блока, второй - в средней части цилиндра и третий - на расстоянии 15-20 мм от нижней кромки цилиндра. В зависимости от величины износа устанавливают вид ремонта. Обычно осуществляют растачивание и последующую доводку или постановку (запрессовку) гильз.
Вставные гильзы также можно ремонтировать расточкой с последующей окончательной обработкой хонингованием. Результаты исследований показали, что не менее,.80% гильз двигателя ЗИЛ-130, поступивших на авторемонтные заводы в первый раз, можно восстанавливать.
Растачивание является основным способом ремонта цилиндров и гильз. Цилиндры или гильзы обрабатывают до ремонтных размеров на расточных станках стационарного или переносного типа. Гильзы крепят в специальном приспособлении, установленном на столе расточного станка.
На рис. 72, а показано приспособление, применяемое при растачивании гильзы двигателя ЗИЛ-130. Гильза 6 устанавливается во втулке 7, которая расположена в корпусе 1 приспособления. Крепление осуществляется зажимами 3 и 5. Усилие зажима передается на гильзу через два сферических кольца 4 и 2.
После растачивания гильза подвергается хонингованию. Гильзу 6 (рис. 72,6) крепят на столе станка в специальном приспособлении, которое состоит из корпуса 1, двух втулок 7, выталкивающего устройства 8, установочного кольца 9 и зажимного болта 10.
При обработке хонинговальную головку, соединенную со шпинделем станка, вводят в обрабатываемое отверстие (бруски находятся в сжатом состоянии). Вначале осуществляют предварительное, а затем окончательное хонингование. Применяют хонинговальную головку с механическим, гидравлическим или пневматическим разжимным устройством.
На рис. 73 показана одна из конструкций хонинговальных головок с пневматическим приводом.
Пневматический привод обеспечивает постоянное давление брусков на стенки цилиндра, что повышает качество обработки и производительность процесса хонингования. При этом можно регулировать давление брусков на обрабатываемую поверхность и автоматизировать процесс разжатия брусков по мере изменения диаметра гильзы.
Для получения правильной геометрической формы цилиндра в процессе хонингования необходимо установить определенную длину хода головки. Она должна быть такой, чтобы абразивные бруски выходили за торец цилиндра на величину, не превышающую 0,2-0,4 их длины. При большей величине хода хонинговальной головки наблюдаются погрешности формы, в частности, вогнутость, а при меньшей величине хода - бочкообразность.
Хонингование осуществляется при непрерывной и обильной подаче смазочно-охлаждающей жидкости в зону обработай. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяют керосин или смесь керосина с веретенным маслом.
Для предварительного хонингования рекомендуются бруски синтетических алмазов А10МХ50, а для окончательного хонингования - бруски БХ-100Х 11 Х9К38БС. Обработка ведется при режимах: окружная скорость вращения головки 280 об/мин, а скорость возвратно-поступательного движения - 90 двойных ходов в минуту. Припуск на предварительное хонингование устанавливают не более 0,08 мм, а для окончательного хонингования 0,04 мм.
Окончательная обработка цилиндров двигателя может быть осуществлена шариковыми раскатными головкам и, позволяющими получить поверхность требуемой точности и шероховатости. Процесс осуществляют после растачивания или одновременно за один проход обрабатывают отверстие цилиндра резцом и шариком головки.
Независимо от способа окончательной обработки цилиндров (гильз) их внутренний диаметр должен иметь один и тот же ремонтный размер.
Цилиндры можно восстанавливать запрессовкой гильз, если их износ превышает последний ремонтный размер или на стенках имеются глубокие риски и задиры. Для этого цилиндры обрабатывают под ремонтную гильзу, толщина которой должна быть не менее 3- 4 мм. В верхней части цилиндра растачивают кольцевую выточку под буртик гильзы. Гильзы запрессовывают с натягом 0,05-0,10 мм на гидравлическом прессе, опрессовывают и обрабатывают (растачивают и хонингуют) до номинального размера. Иногда гильзы обрабатывают под размер меньше номинального, чтобы использовать перешлифованные старые поршни.
Вставные гильзы выпрессовывают и запрессовывают при помощи специальных съемников.
Деформации гнезд коренных подшипников проверяют поверочной скалкой. Если она входит в гнезда и без больших усилий проворачивается, то деформации отсутствуют.
Износ, а также величину несоосности гнезд коренных подшипников можно установить специальным приспособлением. НИИАТ разработал приспособление для контроля соосности гнезд вкладышей коренных подшипников блоков двигателей ЗИЛ (рис. 74). Принцип работы его заключается в том, что скалка 2
при помощи втулок 3 фиксируется в гнездах вкладышей коренных подшипников. На скалке располагают (последовательно при вводе в гнезда) индикаторы для контроля каждого отверстия. Рычаги I индикаторных устройств вводят в измеряемое отверстие Индикаторы устанавливают на нуль и закрепляют на скалке. При вращении скалки отклонения стрелок индикаторов покажут удвоенную величину несоосности каждого отверстия.
Изношенные и деформированные гнезда вкладышей коренных подшипников растачивают до номинального размера. Снятые крышки подшипников обязательно маркируют (ставят номер блока цилиндров и порядковый номер крышки). Плоскости разъема крышки фрезеруют на определенную величину (0,6-0,8 мм) и контролируют индикаторным приспособлением. Так же фрезеруют внешний паз в крышке переднего и фасонный паз в крышке заднего коренного подшипника. Обработанные и принятые ОТК крышки собирают с блоком цилиндров соответственно их маркировке.
Собранный блок цилиндров с крышками устанавливают и закрепляют на плите расточного станка. Отверстия коренных подшипников растачивают за один проход резцами, укрепленными на борштанге до размера, установленного чертежом или техническими условиями. После расточки проверяют размеры отверстия, шероховатость поверхности и межцентровое расстояние между отверстиями коренных подшипников и втулками распределительного вала.
Ремонт головки блока цилиндров и клапанных седел. Основными дефектами головок блока цилиндров являются: трещины в различных местах, коробление поверхности сопряжения с блоком цилиндров, износ отверстий в направляющих втулках клапанов и резьбы, ослабление посадки седел клапанов в гнездах.
Головка блока цилиндров с деталями клапанного механизма работает в очень тяжелых условиях - при высоких температурах и воздействии механических и тепловых нагрузок.
Поэтому в зависимости от дефекта и места его расположения необходимо правильно установить способ ремонта. Трещины можно заделывать эпоксидными пастами, заваркой с общим подогревом головки, наложением заплат, штифтовкой.
Коробление плоскости сопряжения головки с блоком цилиндров устраняют шлифованием или фрезерованием с последующим шлифованием. При этом должна быть выдержана минимально допустимая глубина камеры сгорания, которая указывается в технических условиях. Величину коробления плоскости устанавливают на плите по краске или при помощи контрольной линейки и щупа.
Изношенные отверстия в направляющих втулках и под направляющие втулки клапанов обрабатывают развертками до номинального или ремонтного размера. При износе больше допустимой величины производят замену втулки.
Износ и раковины на фасках седел клапанов устраняют шлифованием или осуществляют замену седла. Производят притирку седла с клапаном или зенкование с последующим шлифованием и притиркой. При зенковании применяют комплект из четырех зенковок, имеющих углы наклона режущих кромок 30 или 45, 75 и 15°. Зенковки с углами 75 и 15° являются вспомогательными и применяются для получения необходимой рабочей фаски. На рис. 75 показана последовательность зенкования клапанного седла.
Рабочие фаски седел клапанов шлифуют абразивными кругами под соответствующий угол. Для двигателя ЗИЛ-130 впускные клапаны шлифуют под углом 60°, а выпускные клапаны -под углом 45° к оси направляющих втулок. Ширина рабочей фаски седла клапана должна быть 1,5-2,0 мм для двигателей ГАЗ и 2,5-3,0 мм - для двигателей ЗИЛ.
При больших износах седла клапана, когда утопание калибра превышает допустимую величину, указанную в технических условиях, седло клапана заменяют новым. Для этого изношенное клапанное седло растачивают, а затем запрессовывают вставное седло клапана, расчеканивая его при помощи специальной оправки. Далее шлифуют или зенкуют рабочую фаску до получения требуемого размера. Затем осуществляют притирку с рабочей поверхностью клапана.
Притирку выполняют на специальных станках, которые полностью механизируют процесс и позволяют выполнять обработку всех клапанов одновременно. Для притирки применяют притирочную пасту или пасту ГОИ. Рекомендуется вначале притирку производить более грубой пастой. Тонкая паста применяется для получения окончательной чистовой поверхности. Притирка должна обеспечить плотное, герметичное соединение рабочих фасок клапана и седла, исключающее возможность проникновения газов. Притертые клапан и седло должны иметь по всей окружности фаски ровную матовую полоску а определенной ширины (рис. 76). Для двигателей ЗИЛ ширина полоски должна быть равной l / 2 ширины рабочей фаски седла.
Качество притирки проверяют прибором (рис. 77), при помощи которого создают над клапаном избыточное давление воздуха (0,7 кгс/см 2). Давление устанавливают по манометру и оно не должно заметно снижаться в течение 1 мин.
При ослаблении посадки седла клапана в гнезде его выпрессовывают, а отверстие растачивают для установки седла ремонтного размера. При выпрессовке применяют различные съемники. На рис. 78 показана одна из применяемых конструкций съемников.
Ремонт поршня.
Основными дефектами поршня являются нагар на днище и канавках, износ канавок под кольца, отверстий в бобышках, трещины и царапины на стенках.
Для очистки канавок поршня от нагара применяют приспособление в виде стальной ленты с рукоятками, на внутренней поверхности которого закреплены резцы. Вставляя резцы в канавку и поворачивая приспособление вокруг поршня, удаляют нагар.
Поршни с изношенными канавками под поршневые кольца заменяют новыми соответствующих размеров.
Изношенное отверстие в бобышках поршня восстанавливают развертыванием с последующей установкой поршневого пальца увеличенного размера. Незначительные риски или царапины на наружной поверхности поршня удаляют зачисткой наждачной шкуркой. Поршни с трещинами и глубокими царапинами заменяют на новые.
Подбор поршневых колец.
Изношенные и потерявшие упругость поршневые кольца заменяют новыми. Подбор новых колец производят в соответствии с размерами поршня и цилиндра. При подборе к поршню кольца (рис. 79,а) производят прокатку его по канавке и если нет заеданий, то щупом определяют зазор. В случае заедания кольца в канавке или малого зазора кольцо шлифуют на листе мелкозернистой наждачной бумаги, положенной на поверочную плиту. Величина зазора по высоте канавки не должна превышать 0,052-0,082 мм для верхнего и 0,035- 0,70 мм - для остальных компрессионных колец.
При подборе по цилиндру (рис. 79, б) определяют зазор в стыке кольца, установленного в цилиндр. Кольцо можно устанавливать в калибр, внутренний диаметр которого равен диаметру цилиндра. При отсутствии или малой величине зазора осуществляют подпиливание стыков колец личным напильником. При этом плоскости стыков колец должны быть параллельны. Техническими условиями установлена для каждого двигателя определенная величина зазора. Для компрессионных колец зазор должен быть 0,3-0,5 мм, а для малосъемных колец -0,15-0,45 мм. При зазоре больше нормального кольца бракуются.
Ремонт поршневого пальца.
Изношенные поршневые пальцы восстанавливают хромированием. Осуществляют наращивание пористого хрома, который хорошо удерживает масло. После нанесения слоя хрома пальцы шлифуют под необходимый "размер. При износе по диаметру более 0,03 мм пальцы ремонтируют или заменяют новыми. Рекомендуется при капитальном ремонте двигателя устанавливать поршневые пальцы только номинального размера. Для облегчения сборки их размеры рассортированы на ряд групп.
Ремонт шатуна.
Основными дефектами шатуна являются: изгиб и скручивание стержня, износ отверстия втулки верхней головки и отверстия под втулку, износ отверстия и торцовых поверхностей нижней головки.
Изношенные втулки верхней головки шатуна обычно заменяют новыми. Иногда отверстие втулки растачивают или развертывают под увеличенный ремонтный размер поршневого пальца.
Изношенное отверстие головки под втулку восстанавливают обработкой под ремонтные размеры (шатуны двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238) или шатуны с данным дефектом выбраковывают (шатуны двигателей ЗИЛ-130, ЗИЛ-164, ГАЗ-51).
Отверстие нижней головки шатуна под вкладыш растачивают и шлифуют под номинальный размер после обработки стыковых поверхностей крышки с шупом. Последние фрезеруют или шлифуют, используя специальные приспособления. При наличии гальванического участка целесообразно отверстие нижней головки шатуна ремонтировать осталиванием. После осталивания отверстие восстанавливают до номинального размера. Этот метод ремонта позволяет сохранить жесткость детали и межцентровое расстояние между отверстиями верхней и нижней головок шатуна.
Изгиб и скручивание стержня шатуна устраняют правкой. Для правки и контроля шатунов применяют различные приспособления. На рис. 80 показана одна из конструкций применяемых приспособлений. На данном приспособлении одновременно проверяют изгиб и скручивание шатуна, а также расстояние между центрами его головок. При обнаруженных отклонениях, превышающих допустимые величины, шатун правят специальным ключом без снятия с приспособления. При этом верхняя головка шатуна должна занимать положение между вертикальной и горизонтальной плитами.
Шатун плотно устанавливается в приспособлении при помощи большой скалки 8; пропущенной через стойки 9. Малую скалку 10 вставляют в обработанное отверстие верхней головки шатуна. Вначале предварительно проверяют скрученность шатуна. Для этого шатун, установленный в горизонтальном положен ним, вручную поворачивают так, чтобы малая скалка 10 поочередно упиралась на сухари стоек 11. Наличие зазора укажет о скручивании шатуна.
Определение величины скручивания и изгиба производится при нахождении шатуна в вертикальном положении. При этом малая скалка 10, соприкасаясь с упорами коромысла 4, находится в контакте с штифтами 2 индикаторов / и 7, которые указывают величину скрученности шатуна. Индикатор 5 устанавливает отклонение расстояния между осями отверстий верхней и нижней головок, а индикатор 6 - непараллельность осей отверстий.
После правки и контроля, резко перемещая рукоятку 13, выбивают большую скалку 8, освобождая шатун.
Перед началом работы индикаторы приспособления настраивают по эталонному шатуну.
Ремонт коленчатого вала.
Основными дефектами коленчатого вала являются: изгиб, износ шатунных и коренных шеек, износ отверстия под подшипник ведущего вала коробки передач и отверстий фланца вала под болты крепления маховика.
Изгиб коленчатого вала двигателя проверяют на стенде, на призмах, установленных на контрольной плите или в центрах токарного станка при помощи индикатора. Изгиб (биение средней коренной шейки относительно крайних) свыше допустимого по техническим условиям устраняют правкой на прессе.
Коленчатый вал устанавливают на призмы крайними коренными шейками, а штоком пресса через медную или латунную прокладку давят на среднюю шейку со стороны, противоположной изгибу. При этом величина прогиба должна быть примерно в 10 раз больше устраняемого изгиба. Вал выдерживают под нагрузкой на прессе в течение 2-4 мин. После правки рекомендуется вал подвергнуть термической обработке, т.е. нагреть до 180-200°С и выдержать при этой температуре в течение 5-6 ч. Затем вал проверяют на биение. Биение средних шеек по отношению к крайним шейкам не должно превышать 0,05 мм.
Изношенные шатунные и коренные шейки коленчатого вала восстанавливают шлифованием под ремонтный размер. Устанавливают один ремонтный размер для всех шатунных шеек и один ремонтный размер для коренных шеек в зависимости от наименьшего диаметра, полученного в результате обмера и рекомендуемого техническими условиями ремонтного размера. Завершают обработку шеек вала полированием или суперфинишированием до получения требуемой шероховатости поверхности. Затем промывают масляные каналы и наружную поверхность вала керосином в специальной ванне.
В тех случаях, когда использованы все ремонтные размеры и дальнейшее уменьшение диаметра вала недопустимо, а прочность его достаточна, шейки можно восстанавливать наплавкой с последующей обработкой под номинальный размер.
При восстановлении шеек коленчатого вала важна правильно выбрать установочные базы. Рекомендуется устанавливать коленчатый вал на станке на те же базовые поверхности, которые применялись при изготовлении. Тогда получаются минимальные погрешности, связанные с его установкой. В конструкциях коленчатых валов двигателей ЗИЛ-130, ГАЗ-53, ЯМЗ-236 и других предусмотрены фаски с двух сторон (со стороны отверстия под храповик и отверстия под шариковый подшипник направляющего конца ведущего вала). Данные фаски принимают в качестве установочных баз. Предварительно их проверяют и при необходимости зачищают или исправляют.
В конструкциях коленчатых валов двигателей ГАЗ-51, ЗИЛ-164 центровые отверстия, используемые при изготовлении, в последующем удаляются. Поэтому необходимо при шлифовании шеек коленчатого вала правильно выбрать новые установочные базы, которые бы удовлетворяли предъявляемым требованиям. Для таких валов можно принимать за установочные базы: при шлифовании.коренных шеек - фаску отверстия под храповик и отверстие под подшипник направляющего конца ведущего вала, при шлифовании шатунных шеек- шейку под шестерню и наружную цилиндрическую поверхность фланца под маховик. Для обеспечения требуемой точности обработки выбранные установочные поверхности предварительно подготавливают.
В качестве технологической базы могут быть приняты прошлифованные коренные шейки при шлифовании шатунных шеек. При этом ось вращения шатунных шеек должна точно совпадать с осью шпинделя станка.
Износ отверстия под подшипник ведущего вала коробки передач восстанавливают постановкой втулки. На рис. 81 приведен эскиз восстановленного коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130, На токарно-винторезном станке растачивают отверстие в вале до диаметра
затем запрессовывают ремонтную втулку до упора, растачивают отверстие во втулке до размера 52 и снимают фаску 3X30°
Изношенное отверстие во фланце вала под болты крепления маховика обрабатывают разверткой до ремонтного размера в сборе с маховиком. При сборке ставят болты крепления маховика увеличенного ремонтного размера.
После ремонта необходимо осуществить контроль коленчатого вала для установления качества выполненных работ и выявления возможных раковин и трещин.
Мойка и очистка
В качестве моющего средства при наружной мойке агрегатов можно применить Лабомид 101 и Лабомид 102. При наружной мойке сливают смазочный материал из картера двигателя и выпаривают водяным паром. Тщательная наружная мойка агрегатов является одним из важнейших условий, обеспечивающих высокую производительность труда и сохранность деталей при разборке.
После наружной мойки детали кривошипно-шатунного механизма необходимо очистить.
Очистка блока цилиндров от нагара, накипи и продуктов коррозии осуществляется химико-термическим способом. Сущность его заключается в обработке поверхностей деталей в соляном расплаве (60…70% NaOH, 25…35% NaNO3, 5% NaCl) при 400…450 C. Весь процесс включает четыре операции: обработка в расплаве; промывка в проточной воде; травление в кислотном растворе; промывка в горячей воде. После погружения детали в расплав через 5…12 мин происходит полное удаление нагара, большей части накипи и других загрязнений. Во время промывки (5…6 мин.) разрушаются разрыхленные в расплаве слои ржавчины и окалины, а также смываются оставшиеся на поверхности частицы накипи. При травлении в кислотном растворе нейтрализуется щелочь, полностью удаляются окислы, и осветляется поверхность деталей.
Разборка
Снятие подвижных деталей кривошипно-шатунного механизма начинается с общей разборки двигателя. Вымытый и очищенный двигатель устанавливается на разборочном стенде в кронштейнах поворотного стола. Перед проведением работ положение двигателя фиксируют стопорным устройством. Отсоединяют поддон картера, откручивают приемник масляного насоса, отсоединяют крышки коренных подшипников, при этом маркируют крышки в соответствии с порядком их установки на постелях. Отсоединяют крышки шатунных подшипников, которые тоже маркируют. После чего вынимают из постелей коленчатый вал. Затем отсоединяют головки блока цилиндров и выпрессовывают при помощи выколодки, выполненной из мягкого металла или дерева поршней с шатунами.
Рис.15
Дефектация
В кривошипно-шатунном механизме восстановлению подлежат: коленчатый вал, шатуны и маховик. Основными дефектами коленчатого вала являются: обломы и трещины, изгиб, износ шатунных и коренных шеек, износ отверстий соответственно под болты крепления моховика и под подшипник направляющего конца ведущего вала коробки передач, фланца на торцовой поверхности и по диаметру, шпоночных и маслосгонных канавок, шеек под шестерню и ступицу шкива, повреждение резьбы, увеличение длин упорной коренной и шатунных шеек.
Осевые зазоры коленчатого вала:
Стандартный 2,020 - 0,200 мм;
Максимальный - 0,3. Если осевой зазор больше максимально допустимого, заменить упорные кольца.
Основными дефектами шатунов являются: изгиб и скручивание, износ отверстий в нижней головке, в верхней головке по втулку и во втулке верхней головки, уменьшение расстояния между осями верхней и нижней головок.
Проверка осевого зазора шатунного подшипника часовым индикатором.
Номинальный осевой зазор 0,15 - 0,350 мм.
Максимальный осевой зазор 0,45 мм.
Зазор шатунного подшипника:
Номинальный 0,016 - 0,048 мм; ремонтный(0,25) 0,015 - 0,058 мм; максимальный 0,08 мм.
Номинальные размеры вкладышей по их толщине:
Метка «1» 1,487 - 1,491 мм;
Метка «2» 1,491 - 1,495 мм;
Метка «3» 1,495 - 1,499 мм;
Ремонтный (0,25) 1,607 - 1,613 мм.
Зазор коренного подшипника:
Номинальный 0,016 -0,049 мм;
Максимальный 0,080 мм
Проверка радиального зазора шатунного подшипника. Проверьте совмещение меток на шатуне и крышке шатуна, если метки отсутствуют, то керном нанесите их на крышки и на шатуны. Это обеспечит в последующем правильность сборки.
Проверьте поверхность шатунной шейки и вкладыша на предмет наличия точечной коррозии и царапин.
Моменты затяжки болтов крышки шатуна 39 Н м.
Восстановление коленчатых валов проводят, если размеры дефектов достигают предельных значений.
При наличии обломов и трещин, а также при предельном увеличении длины коренной или шатунной шейки вал бракуют. Допустимое увеличение длины упорной коренной шейки компенсируют постановкой упорных шайб ремонтного размера.
Изгиб коленчатого вала устраняют правкой на прессе в холодном состоянии или наклепом щек.
Шатунные и коренные шейки, изношенные в пределах ремонтного размера, шлифуют под ближайший ремонтный размер. В начала проточкой фасок устраняют повреждения центровых отверстий, затем шлифуют коренные шейки. При шлифовании коренных шеек вал устанавливают в центрах круглошлифовального станка по центровым фаскам, а при шлифовании шатунных шеек - в центросмесители, совмещая ось вращения шатунной шейки с осью станка. Обработку коленчатого вала начинают со шлифования первой шатунной шейки. Все коренные и шатунные шейки шлифуют под один ремонтный размер. Острые комки фасок масляных каналов притупляют конусным абразивным инструментом
Изношенные отверстия под болты развертывают в сборе с маховиком под ремонтный размер, одинаковый для всех отверстий.
Изношенный по торцовой поверхности фланец протачивают до удаления следов износа, уменьшая его биение до допустимых значений и не допуская до предельной толщины фланца по диаметру устраняют накаткой, гальваническим наращиванием или наплавкой с последующей механической обработкой до размера рабочего чертежа.
Изношенные шпоночные и маслосгонные канавки восстанавливают наплавкой с последующей обработкой до размера чертежа.
При повреждении резьбы под храповик менее двух ниток ее прогоняют под размер рабочего чертежа,при срыве двух и более ниток нарезают резьбу ремонтного размера.
После восстановления коленчатого вала проверяют биение средней коренной шейки, посадочного места распределительной шестерни, шейки под сальник наружного диаметра фланца и отверстия под подшипник, а также радиус кривошипа. Длину первой коренной шейки измеряют специальным приспособлением, базируя его по месту установки шкива коленчатого вала. Размеры коренных и шатунных шеек проверяют предельными скобами.
Сборку коленчатого вала с установки маховика на фланец коленчатого вала и совмещают отверстия в маховике с отверстиями на фланце. Гайки болтов крепления маховика затягивают равномерно крест-накрест, прикладывая заданный момент. Затем индикаторным приспособлением проверяют биение торцовой поверхности маховика относительно оси коленчатого вала. Если биение превышает заданную величину, то узел разукомплектовывают и устанавливают другой маховик. Гайки крепления маховика шплинтуют в обязательном порядке.
В отверстие фланца коленчатого вала запрессовывают подшипник, который должен плотно сидеть в отверстии, а его внутренняя обойма должна легко, без заедания, вращаться от руки.
Техническое обслуживание. При ЕО двигатель очищают от грязи, проверяют его состояние визуально и прослушивают работу на разных режимах.
При ТО-1 выполняют работы ЕО, а также проверяют герметичность соединения поддона картера с блоком или сальников коленчатого вала (отсутствие потеков масла), а также крепление двигателя к раме. Крепление проверяют без расшплинтовки гаек. При необходимости соединения подтягивают. Осмотром определяют состояние резиновых элементов, которые не должны иметь отслоений и разрушений резины (при наличии дефектов - заменяют). Прослушивают работу клапанного механизма, при необходимости регулируют тепловые зазоры.
При ТО-2 и СО выполняют все работы ТО-1, а также проверяют и, если это необходимо, подтягивают крепления головок цилиндров, регулируют тепловые зазоры в ГРМ. Проверяют и регулируют натяжение цепи или ремня привода распределительного вала (при его верхнем расположении), подтягивают крепление передней крышки двигателя (крышки распределительных шестерен).
Диагностирование. При диагностировании кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспределительного (ГРМ) механизмов проверяют компрессию в цилиндрах, место и характер шумов и стуков, техническое состояние двигателя по местам и величине утечек воздуха при его подаче в цилиндры под определенным давлением, упругость клапанных пружин и объем газов, прорывающихся в картер.
Компрессию двигателя (максимальное давление в цилиндре в конце такта сжатия) определяют компрессометром при проворачивании коленчатого вала стартером, вставив резиновый конусный наконечник компрессометра в отверстие для форсунки или свечи зажигания (рис. 50а). Компрессограф снабжен самописцем для записи давления по цилиндрам (рис. 50б, в). Для получения наиболее достоверных результатов компрессию определяют на прогретом двигателе, демонтировав с него все свечи зажигания или форсунки. Заданная частота вращения коленчатого вала обеспечивается исправной заряженной аккумуляторной батареей.
Перед измерением компрессии в каждом цилиндре стрелку манометра необходимо устанавливать в нулевое положение. Минимально допустимая компрессия для дизелей около 2 МПа, для бензиновых и газовых двигателей она зависит от степени сжатия и составляет 0,6-1,0 МПа. Разность показаний манометра в отдельных цилиндрах не должна превышать 0,2 МПа для дизелей и 0,1 МПа для бензиновых и газовых двигателей. Недостаточная компрессия в цилиндрах свидетельствует об износе гильз, поршневых колец или негерметичности клапанов. Резкое снижение компрессии (на 30-40 %) указывает на поломку или залегание поршневых колец.
Рис. 50. Компрессометр (а) и компрессографы (б, в)
Наличие, место и характер стуков и шумов определяют с помощью стетоскопов и виброакустической аппаратуры (рис. 51). По характеру стука или шума и месту его возникновения определяют неисправности двигателя. Любые посторонние шумы и стуки в двигателе при эксплуатации недопустимы. С помощью стетоскопа определяют увеличение зазоров в шатунных и коренных подшипниках коленчатого вала, между поршнем и цилиндром, клапанами и толкателями, клапанами и втулками и др.
Рис. 51. Стетоскопы для диагностики автомобиля: а - механический; б - комбинированный электронный
Стуки поршней о цилиндр - глухие, щелкающие; они прослушиваются на непрогретом двигателе при малой частоте вращения коленчатого вала или ее резком уменьшении. Стуки в коренных подшипниках коленчатого вала - сильные, глухие, низкого тона; они прослушиваются на прогретом двигателе при резком изменении частоты вращения коленчатого вала, а также при отключении отдельных цилиндров. Стуки в шатунных подшипниках более резкие, чем в коренных; появляются при резком изменении частоты вращения коленчатого вала (при отключении данного цилиндра стук исчезает или заметно уменьшается).
Стуки в сопряжении «поршневой палец - шатун» - звонкие, металлические; прослушиваются при резком изменении частоты вращения коленчатого вала (при отключении цилиндра исчезают). Стуки при заедании впускных клапанов - тихие, ровные; прослушиваются в местах расположения втулок клапанов на холостом ходу. Стуки в распределительных шестернях - частые, сливающиеся в общий шум, свидетельствуют о большом износе или поломке зубьев шестерен. Стуки в подшипниках распределительного вала - ровные, среднего тона; прослушиваются при увеличении частоты вращения коленчатого вала. Стуки в сопряжении «боек коромысла - торец стержня клапана» - резкие; прослушиваются во всех режимах работы и свидетельствуют об увеличенном зазоре.
Утечки воздуха, подаваемого в цилиндры под давлением 0,4 МПа, определяются специальными приборами. По утечкам воздуха можно определить чрезмерный износ, потерю упругости, закоксовывание или поломку поршневых колец, износ поршневых канавок, износ цилиндров, потери герметичности клапанов и прокладок головок цилиндров. Для определения состояния поршневых колец устанавливают поршень на начало такта сжатия и, подавая в цилиндр воздух, измеряют манометром его утечки (падение давления).
Шкала прибора размечена на зоны: хорошее состояние двигателя, удовлетворительное и требующее ремонта. Износ цилиндров определяется так же, но при установке поршня вблизи ВМТ такта сжатия. Утечки воздуха более 15 % указывают на сильный износ цилиндров. Утечки воздуха через клапаны определяют на слух, а герметичность прокладки головки цилиндров - по появлению пузырьков воздуха в горловине радиатора или на стыке (головки с блоком цилиндров), смоченном мыльным раствором.
Состояние сопряжения «поршень - поршневые кольца - гильза цилиндра» можно оценить по количеству газов, прорывающихся в картер. Этот параметр определяется при помощи расходомеров (например КИ-4887-1) после предварительного прогрева двигателя. Измеряя количество газов, прорывающихся в картер, и сравнивая это значение с нормативным, делают заключение о состоянии цилиндропоршневой группы. Упругость клапанных пружин определяют специальными приборами (рис. 52).
Рис. 52. Прибор для проверки упругости клапанных пружин
При разборке двигателя диагностируют (измеряют) геометрические размеры деталей и, сравнивая полученные значения с номинальными и допустимыми, делают заключение об их годности к дальнейшей эксплуатации (измерение шеек валов осуществляют микрометрами, а диаметры отверстий - микрометрическими нутромерами).
Ремонт кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Неисправности кривошипно-шатунного механизма - самые серьезные неисправности двигателя. Их устранение очень трудоемкое и затратное, так как довольно часто предполагает проведение капитального ремонта двигателя.
К основным неисправностям кривошипно-шатунного механизма относятся:
Износ коренных и шатунных подшипников;
Износ поршней и цилиндров;
Износ поршневых пальцев;
Поломка и залегание поршневых колец.
Основными причинами данных неисправностей являются выработка установленного ресурса двигателя или нарушение правил эксплуатации двигателя (использование некачественного масла, увеличение сроков технического обслуживания, длительное использование автомобиля под нагрузкой и др. ).
Практически все неисправности кривошипно-шатунного механизма (КШМ) могут быть диагностированы по внешним признакам, а также с помощью простейших приборов (стетоскопа, компрессометра). Неисправности КШМ сопровождаются посторонними шумами и стуками, дымлением, падением компрессии, повышенным расходом масла.
Внешние признаки и соответствующие им неисправности КШМ перечислены в таблице 1.
Таблица 1
Внешние признаки и соответствующие им неисправности КШМ
| Признаки неисправности | Неисправность |
| · Глухой стук в нижней части блока цилиндров (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки). · Снижение давления масла (горит сигнальная лампа) | Износ коренных подшипников |
| · Плавающий глухой стук в средней части блока цилиндров (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки, пропадает при отключении соответствующей свечи зажигания). · Снижение давления масла (горит сигнальная лампа) | Износ шатунных подшипников |
| · Звонкий стук (стук глиняной посуды) на холодном двигателе (исчезает при прогреве). · Синий дым отработавших газов | Износ поршней и цилиндров |
| · Звонкий стук в верхней части блока цилиндров на всех режимах работы двигателя (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки, пропадает при отключении соответствующей свечи зажигания) | Износ поршневых пальцев |
| · Синий дым отработавших газов. · Снижение уровня масла в картере двигателя. · Работа двигателя с перебоями | Поломка и залегание колец |
| · Слабая компрессия в цилиндрах. · Двигатель работает с перебоями и не развивает номинальной мощности | Износ деталей поршневой группы (гильз, поршней, колец) |
| · Двигатель внезапно останавливается | Заклинивание поршней в гильзе или заклинивание коленчатого вала |
| · Течь масла в месте соединения поддона и блока | Повреждение прокладки или недостаточная затяжка болтов (гаек) крепления поддона |
| · Течь охлаждающей жидкости из блока (головки) | Трещины или пробоины в блоке (головке блока) |
При диагностировании износа коренных и шатунных подшипников дальнейшая эксплуатация автомобиля категорически запрещена. В остальных случаях с максимальной осторожностью необходимо следовать к месту ремонта.
Ремонт кривошипно-шатунного механизма заключается в основном в выявлении и замене вышедших из строя деталей.
Комплектование деталей КШМ. Подбор поршней осуществляется по весу и размерным группам. Поршни подбирают для каждого цилиндра в соответствии с размерами гильз, так как по техническим условиям сборки КШМ между гильзой и поршнем должен быть определенный зазор. При одновременной замене гильз и поршней их комплектуют по размерным группам (гильзы и поршни должны относиться к одной размерной группе). При расточке цилиндров поршни подбирают в строгом соответствии с размерами гильз. Все поршни, устанавливаемые на один двигатель, должны быть подобраны по массе. Разница масс самого тяжелого и самого легкого поршней одного комплекта допускается не более 0,5 %.
Подбор поршневых колец проводится с учетом размеров поршня и цилиндра. При подборе колец по поршню их прокатывают по канавке поршня и щупом замеряют зазор между торцом кольца и канавкой поршня (рис. 53).
Рис. 53. Проверка бокового зазора между кольцом и канавкой поршня: 1 - поршневое кольцо, 2 - поршень, 3 - набор щупов
При подборе колец по цилиндру кольцо устанавливают в зоне наименьшего износа цилиндра (но в пределах хода поршневых колец) и измеряют щупом зазор в замке кольца (рис. 54). Требуемые значения зазоров указываются в руководствах по эксплуатации конкретных марок автомобилей.
Рис. 54. Проверка зазора в замке поршневого кольца: а - с использованием специальной оправки; б - непосредственно в цилиндре двигателя
Подбор поршневых пальцев и шатунов. При ремонте двигателя не рекомендуется обезличивать комплект его шатунов, которые на заводе подбираются по массе. Замена отдельных шатунов одного комплекта осуществляется с учетом массы (подгонку по массе выполняют путем снятия металла с бобышек на крышке и головке шатуна). Не допускается менять местами крышки нижних головок шатунов, так как нижняя головка и крышка головки обрабатываются вместе в заводских условиях. Шатуны сортируют на размерные группы по диаметру отверстия во втулке верхней головки и помечают краской определенного цвета. На такие же группы делят поршневые пальцы (по их внешнему диаметру) и поршни (по внутреннему диаметру бобышек). Поршень, палец и шатун одного комплекта должны относиться к одной размерной группе.
Сборка кривошипно-шатунного механизма осуществляется в следующей последовательности:
1. Собрать шатунно-поршневую группу. Соединение поршня, пальца и верхней головки шатуна производится при нагретом до 240 ºС шатуне. Запрессовку пальца в бобышки поршня и верхнюю головку шатуна производят с помощью специального приспособления (рис. 55). Палец устанавливают в приспособление, шатун, нагретый до 240 ºС, зажимают в тисках, надевают поршень на шатун так, чтобы отверстие под палец совпало с отверстием верхней головки шатуна. Приспособлением проталкивают поршневой палец в отверстие поршня и верхнюю головку шатуна так, чтобы заплечик валика приспособления соприкасался с поршнем.
Чтобы правильно соединить палец с шатуном, запрессовывать палец следует как можно быстрее: после охлаждения шатуна уже нельзя будет изменить положение пальца. При сборке поршня с шатуном и установке шатунно-поршневой группы в цилиндр следует следить за правильностью взаимного расположения поршня и шатуна и их ориентировки в цилиндре. На поршне и шатуне имеются метки (на поршне - стрелка, на шатуне - прилив), которые должны быть направлены в одну сторону (обычно к передней крышке двигателя).
Рис. 55. Запрессовка поршневого пальца в верхнюю головку шатуна: а - приспособление; б - процесс запрессовки; 1 - валик приспособления; 2 - поршневой палец; 3 - направляющая; 4 - упорный винт; 5 - приспособление
При установке колец на поршень их замки не должны быть расположены в одной плоскости. Это приведет к значительному прорыву газов из камеры сгорания в картер. Угол α взаимного расположения замков поршневых колец определяется по формуле α = 360 / n , где n - число колец на поршне. Снятие и установка колец на поршень проводится с помощью специального приспособления (рис. 56).
2. Установить шатунно-поршневые группы в цилиндры в соответствии с порядковыми номерами цилиндров, указанными на днищах поршней и на шатунах. Для установки поршня с кольцами в цилиндр используют специальные приспособления (обжимы) (рис. 57).
Рис. 56. Съемник поршневых колец: 1 - рукоятка; 2 - выступы; 3 - упоры; 4 - захваты
Рис. 57. Установка поршня в цилиндр
3. Установить коленчатый вал и вкладыши в пастели блока, затем установить крышки коренных подшипников (рис. 58). Затяжка креплений крышек коренных (и шатунных) подшипников осуществляется динамометрическим ключом (значения моментов затяжки указываются в руководствах по эксплуатации конкретных марок автомобиля). Перед установкой коленчатого вала очищают шатунные и коренные шейки, удаляют заусенцы у кромок отверстий, промывают вал и продувают сжатым воздухом каналы для смазки.
Рис. 58. Установка коленчатого вала в блок цилиндров
4. Установить: шатунные вкладыши в нижнюю головку шатуна и ее крышку; нижние головки шатунов на шатунные шейки коленчатого вала; крышки на нижние головки шатунов (в соответствии с номерами цилиндров, указанными и на головке шатуна и на его крышке, менять местами крышки нельзя, они не взаимозаменяемы); затянуть крепления крышек (рис. 59).
5. Установить переднюю и заднюю крышки блока.
6. Установить маховик на фланец коленчатого вала. Коленчатый вал балансируют на заводе-изготовителе в сборе с маховиком и сцеплением, поэтому перед снятием сцепления с маховика и маховика с фланца коленчатого вала рекомендуется нанести на сопряженных поверхностях риски, по которым вновь собирают узел.
Рис. 59. Установка нижней головки шатуна на шейку коленчатого вала
7. Установить поддон картера с прокладкой.
8. Установить головку блока. Перед установкой головки сопрягаемые плоскости блока и головки цилиндров протирают чистой ветошью, а прокладку натирают порошкообразным графитом. При установке головки блока гайки (болты) затягивают динамометрическим ключом с определенным усилием (которое указывается в технических условиях), начиная от центра головки, постепенно перемещаясь к краям (рис. 60).
9. Установить клапанную крышку с прокладкой.
Рис. 60. Последовательность затяжки гаек (болтов) крепления головки цилиндров
Ремонт газораспределительного механизма.
Основные неисправности газораспределительного механизма (ГРМ):
Нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);
Износ подшипников, кулачков распределительного вала;
Неисправности гидрокомпенсаторов (на двигателях с автоматической регулировкой зазоров);
Снижение упругости и поломка пружин клапанов;
Зависание клапанов;
Износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала;
Износ зубчатого шкива привода распределительного вала;
Износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;
Нагар на клапанах.
Основные причины неисправностей ГРМ - выработка установленного ресурса двигателя и, как следствие, высокий износ конструктивных элементов и нарушение правил эксплуатации двигателя, в том числе использование некачественного (жидкого), загрязненного масла, применение бензина с высоким содержанием смол, длительная работа двигателя на предельных оборотах.
Самой серьезной неисправностью газораспределительного механизма является зависание клапанов , которое может привести к серьезным поломкам двигателя. Причин у неисправности две. Одна - применение некачественного бензина, сопровождающееся отложением смол на стержнях клапана. Другой причиной является ослабление или поломка пружин клапанов. В этом случае на высоких оборотах двигателя клапан не успевает сесть в «седло», искривляется и заклинивает (зависает) в направляющей втулке. К счастью, данная неисправность на современных автомобилях встречается достаточно редко.
Неисправности гидрокомпенсаторов возникают при использовании жидкого или сильно загрязненного масла. Гидрокомпенсатор перестает выполнять свою основную функцию - автоматически компенсировать зазоры в газораспределительном механизме. Дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к заклиниванию гидрокомпенсаторов.
Нарушение теплового зазора на двигателях с регулируемым зазором может произойти по причине износа подшипников и кулачков распределительного вала, износа зубчатого шкива привода распределительного вала, а также вследствие неправильной регулировки.
Неисправности ГРМ достаточно сложно диагностировать, так как сходные внешние признаки могут соответствовать нескольким неисправностям. Зачастую конкретная неисправность устанавливается непосредственным осмотром конструктивных элементов ГРМ со снятием крышки головки блока цилиндров.
Большинство неисправностей газораспределительного механизма приводит к нарушениям фаз газораспределения , при которых двигатель начинает работать нестабильно и не развивает номинальной мощности.
Внешние признаки и соответствующие им неисправности ГРМ перечислены в таблице 2.
Таблица 2
Внешние признаки и соответствующие им неисправности ГРМ
| Признаки неисправности | Неисправность |
| · Металлический стук в головке блока цилиндров на малых и средних оборотах. · Снижение мощности двигателя | · Нарушение теплового зазора клапанов. · Износ подшипников, кулачков распределительного вала |
| · Металлический стук в головке блока цилиндров на холодном двигателе. · Снижение мощности двигателя | · Неисправности гидрокомпенсаторов |
| · Шум в районе привода распределительного вала. · Выстрелы в глушитель | · Износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала. · Износ зубчатого шкива привода |
| · Синий дым отработавших газов. · Снижение уровня масла в картере двигателя. · Снижение мощности двигателя | · Износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок. · Неисправность КШМ |
| · Звонкие металлические стуки (детонационные стуки) при разгоне автомобиля. · Работа двигателя с перебоями | · Нагар на клапанах. · Неисправности КШМ. · Бензин низкого качества |
| · Кратковременные провалы в работе холодного двигателя. · Снижение мощности двигателя. · Перегрев двигателя | · Снижение упругости и поломка пружин клапанов. · Зависание клапанов |
| · При работе двигателя прослушиваются хлопки: во впускном коллекторе в глушителе | · Нарушение герметичности: впускного клапана выпускного клапана |
| · Двигатель не запускается | · Нарушены фазы газораспределения. · Недостаточная герметичность клапанов |
Регулировки газораспределительного механизма.
Проверка и регулировка теплового зазора между бойком коромысла и торцом стержня клапана производится при температуре двигателя 20-25 ºС в следующей последовательности.
1. Снять клапанную крышку.
2. Проверить и при необходимости довести усилие затяжки гаек, крепления головки блока до требуемого значения.
3. Установить поршень первого цилиндра в ВМТ на такте сжатия (оба клапана закрыты). Установка поршня производится по меткам на шкиве коленчатого вала и блоке цилиндров или с помощью специального установочного штифта (рис. 61). Вращая коленчатый вал (специальным ключом) по часовой стрелке, совместить установочную метку 1 на звездочке распределительного вала с установочным приливом 2 на корпусе подшипников распределительного вала. При этом поршень четвертого цилиндра находится в ВМТ в конце такта сжатия и оба клапана закрыты.
Рис. 61. Установка поршня первого цилиндра в ВМТ на такте сжатия для регулировки клапанов: 1 - установочная метка на звездочке распределительного вала; 2 - установочный прилив на корпусе подшипников распределительного вала
4. Измерить зазоры между бойком коромысла и торцом стержня впускного и выпускного клапанов (рис. 62). Проверка осуществляется специальным металлическим щупом (толщина которого должна соответствовать значению теплового зазора, указанному в инструкции по эксплуатации данной марки автомобиля). При нормальном значении зазора щуп должен перемещаться между клапаном и коромыслом легким усилием руки.
Рис. 62. Проверка теплового зазора в ГРМ: а - ГРМ с роликовыми рычагами (рокерами); б - ГРМ с двуплечими рычагами (коромыслами); 1 - щуп; 2 - регулировочный винт; 3 - контргайка регулировочного винта; 4 - коромысло; 5 - наконечник нажимного винта
5. При необходимости отрегулировать зазор во впускном и выпускном клапанах.
Регулировка осуществляется в следующей последовательности:
Отпустить контргайку регулировочного винта;
Вставить щуп между клапаном и коромыслом;
Поворачивая ключом регулировочный винт, установить требуемый зазор (при котором щуп будет перемещаться усилием руки);
Удерживая регулировочный винт в установленном положении, затянуть контргайку.
6. Поворачивая коленчатый вал каждый раз на угол α = 720 / n (где n - число цилиндров данного двигателя), аналогичным образом отрегулировать клапаны остальных цилиндров в соответствии с порядком их работы.
7. Установить клапанную крышку, запустить двигатель и прослушать работу клапанного механизма.
Регулировка натяжения цепи (или ремня) привода распределительного вала. От натяжения цепи (или ремня) привода распределительного вала в значительной степени зависит работа ГРМ, поэтому необходимо периодически проверять и регулировать натяжение цепи (ремня).
Регулировка натяжения цепи осуществляется в следующей последовательности: отпустить стопорный болт натяжника на 1/2…2/3 оборота; провернуть коленчатый вал на 3…4 оборота (при этом натяжное устройство автоматически установит необходимую степень натяжения цепи); затянуть стопорный болт натяжника.
Регулировка натяжения зубчатого ремня осуществляется в следующей последовательности: снять верхнюю защитную крышку; ослабить болты крепления кронштейна натяжного ролика и плавно провернуть коленчатый вал на 2-3 оборота (при этом пружина кронштейна автоматически установит необходимое натяжение ремня); затянуть болты крепления кронштейна и установить защитную крышку.
Основные дефекты деталей ГРМ и способы их устранения.
Основными дефектами распределительного вала являются изгиб (биение), износ опорных шеек и шейки под распределительную шестерню, износ кулачков. Если биение (изгиб) превышает допустимые значения, то вал правят под прессом или списывают. Изношенные шейки шлифуют на меньший диаметр до одного из ремонтных размеров, а опорные втулки устанавливают новые - ремонтного размера. Опорные шейки вала, вышедшие из ремонтных размеров, могут быть восстановлены хромированием или осталиванием до номинального или ремонтного размера. Небольшой износ кулачков устраняют шлифованием, а значительный износ - наплавкой сормайтом № 1 с последующим шлифованием.
У толкателей изнашиваются цилиндрическая и сферическая поверхности. Изношенные толкатели заменяют или восстанавливают. Цилиндрическую поверхность (стержень) до ремонтного размера восстанавливают шлифованием или хромированием. При этом отверстие у направляющих толкателей обрабатывают разверткой под размер устанавливаемых стержней или для запрессовки ремонтной втулки. Износ сферической поверхности устраняют шлифованием по шаблону, выдерживая установленную техническими условиями высоту.
В коромысле клапанов изнашиваются втулки, которые заменяют на новые, растачивая в них отверстие до номинального или ремонтного размера. В новой втулке сверлят масляные отверстия. Изношенную сферическую поверхность носка коромысла шлифуют.
Основными дефектами клапанов являются износ и обгорание рабочей фаски, деформация тарелки (головки), износ и изгиб стержня. При изгибе стержня и деформации тарелки клапан правят на специальном приспособлении или заменяют новым. Изношенный стержень клапана можно восстановить хромированием или осталиванием с последующим шлифованием до номинального размера. Изношенный торец стержня клапана шлифуют до получения гладкой поверхности. При значительном износе или обгорании рабочей фаски клапан заменяют новым.
Незначительный износ или обгорание рабочей фаски клапана устраняется его притиркой к седлу. Притирка клапана к седлу осуществляется следующим образом. ГРМ разбирают, отсоединив ось коромысел от головки цилиндров, затем снимают ее в сборе с коромыслами, стойками и другими деталями. На головку цилиндров устанавливают приспособление (рис. 63) для снятия и установки клапанных пружин. Сжав клапанную пружину, вынимают клапанные сухари и снимают приспособление с головки цилиндров. Со стержня клапана снимают освобожденные детали (клапанные пружины с опорной шайбой), вынимают клапан из направляющей втулки, очищают его от нагара и промывают.
Рис. 63. Снятие и установка клапанных пружин приспособлением: 1 - приспособление А.60311/R; 2 - монтажная доска А.60335
Для притирки клапанов используют специальные или самостоятельно приготовленные притирочные пасты. Тонкий слой пасты наносят на фаску клапана, стержень клапана смазывают чистым моторным маслом и устанавливают клапан в седло. При помощи притирочного приспособления или коловорота с присосом клапану сообщают возвратно-вращательное движение. Слегка нажимая на клапан, поворачивают его на 1/3 оборота, затем приподнимают, снова прижимают и поворачивают на 1/4 в обратном направлении. Периодически поднимая клапан, наносят на фаску новые порции пасты. Притирку заканчивают, когда на фасках клапана и седла появятся сплошные матовые пояски шириной 1,5-3 мм.
После притирки клапан, седло, канал и направляющую втулку промывают керосином и насухо вытирают. Качество притирки можно проверить до и после сборки клапанного механизма. До сборки : поперек фаски мягким графитовым карандашом через одинаковые промежутки наносят 15-20 рисок. Вставив клапан в седло и сильно прижав, его поворачивают на 1/4 оборота. Если все риски окажутся стертыми, то качество притирки удовлетворительное. После сборки : переворачивают головку и в камеры сгорания наливают керосин. Если через 3 мин не будет обнаружено просачивания керосина, то качество притирки удовлетворительное.