Технический ремонт коленчатого вала

Проверка технического состояния и ремонт коленчатого вала

Для обеспечения селективной сборки двигателя блок двигателя и коленчатый вал по размерам постелей и шеек коленчатого вала разбиваются на группы и маркируется буквами.

Перед проверкой технического состояния коленчатого вала необходимо выполнить перечисленные ниже операции.

Тщательно протереть коленчатый вал растворителем, бензином или керосином и убедиться в отсутствии на шейках следов неравномерного изнашивания, трещин, задиров, рисок и следов коррозии. Степень износа поверхности вала может быть проверена с помощью медной шайбы или монеты. Для этого необходимо несколько раз потереть шайбой (монетой) по поверхности шейки. Если на шейке остаются частички меди, значит, она изношена и должна быть перешлифована. С меньшей достоверностью наличие следов износа на шейках коленчатого вала определяют проведя по ним пальцем руки без нажима.

После проверки прочищают все масляные каналы используя проволочную или жесткую волосяную щетку. Удаляют заглушки с каналов системы смазки, промывают каналы моющим раствором или керосином, продувают сжатым воздухом, обработать зенкером гнезда заглушек и устанавливают новые заглушки, зачеканив их в нескольких точках керном. Чтобы острые края не царапали и не оставляли выемок на вновь устанавливаемых подшипниках, необходимо снять фаски с отверстий масляных каналов.

Если производится шлифование коленчатого вала, вышеуказанные операции выполняются после него. Незначительные неровности на шейках можно зачистить шлифовальной шкуркой или бруском мелкой зернистости.

Коленчатый вал проверяют, установив его на две призмы. При этом проверяют радиальное биение коренных шеек (рис. 4.24), а также смещение осей шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек, и неперпендикулярность торцевой поверхности фланца по отношению к оси коленчатого вала.

Рис. 4.24. Проверка коленчатого вала

Биение проверяют по средней коренной шейке. Оно должно быть не более 0,025…0,060 мм (в зависимости от модели двигателя).

Если шейки вала имеют глубокие риски, неравномерный износ, задиры и овальность свыше 0,05 мм, их шлифуют до ближайшего ремонтного размера с определенным уменьшением по диаметру относительно номинального размера (в автомобилях ВАЗ, “Фиат”, “Форд”, “Тойота”, как правило, на 0,25, 0,50, ,75 и 1,00 мм) с последующим полированием алмазной пастой или пастой ГОИ и промывкой масляных каналов.

Чтобы иметь информацию о размерах шеек коленчатого вала, на первой его щеке указывают уменьшение диаметра коренных и шатунных шеек (например, “К 0,25”, “Ш 0,50” в автомобилях ВАЗ), их класс (0, 1, 2, 3 в автомобилях “Тойота”) или наносят риски, обозначающие ремонтный размер (в автомобилях БМВ одна риска — 1-й ремонтный диаметр, две — 2-й и т. д.).

Шейки коленчатого вала шлифуют на специальном станке под ближайший размер подшипников, если установка стандартных подшипников номинального размера не обеспечивает требуемый радиальный зазор. Можно перешлифовать только коренные или только шатунные шейки, либо те и другие одновременно. Шлифование коренных и шатунных шеек может выполняться под разные ремонтные размеры, но ремонтные размеры одноименных шеек (коренных или шатунных) не должны различаться.

При шлифовании шеек должны соблюдаться следующие условия:

· не допускается касание шлифовальным кругом боковых поверхностей шейки (это может увеличить осевой люфт шатунов, что приведет к появлению стуков в шатунных подшипниках);

· конечный размер шеек должен быть с допуском +0,01…0,015 мм;

· непараллельность шатунных шеек относительно коренных на всей длине шатунной шейки — не более 0,015 мм;

· овальность и конусность шеек — не более 0,005 мм;

· шероховатость поверхности коренных шеек — не более 0,02 мкм;

· биение центральной коренной шейки — не более 0,02 мм.

Чрезмерный изгиб коленчатого вала (биение средней коренной шейки относительно крайних) устраняют правкой на прессе. Вал устанавливают крайними коренными шейками на призмы, а штоком пресса через медную или латунную прокладку прикладывают усилие к средней шейке со стороны, противоположной изгибу (рис.). При этом прогиб должен быть примерно в 10 раз больше устраняемого изгиба. Вал выдерживают под нагрузкой в течение 2…4 мин. После проверки рекомендуется подвергнуть вал термической обработке — нагреть до 180…200 ° С и выдержать при этой температуре в течение 5…6 ч. После правки вал снова следует проверить на биение.

Рис. Правка коленчатого вала:

1 – индикатор; Р – усилие пресса

После установки коленчатого вала в блок цилиндров необходимо проверить его осевой люфт. Люфт не должен превышать допустимых значений производителя, в противном случае шатун будет клинить на шейке вала. В это случае шатунные подшипники будут иметь характерный «диагональный» износ.

На блок устанавливают кронштейн с индикатором часового типа таким образом, чтобы его ножка упиралась во фланец вала (рис. 4.25). Перемещая вал вверх или вниз (например, отвертками), измеряют люфт. В автомобилях ВАЗ-2109 он должна находиться в пределах 0,06…0,26 мм, “Опель Рекорд” с двигателем 21D – 0,030…0,130 мм, “Опель Рекорд” с двигателем 20S – 0,043…0,156, БМВ – 0,085…0,174 мм, “Ауди 80D”, “Фольксваген” – 0,07…0,17 мм. Предельный осевой люфт для всех двигателей – 0,35… 0,37 мм.

Рис. 4.25. Проверка осевого люфта коленчатого вала индикатором часового типа:

1 – блок цилиндров; 2 – крепление индикатора; 3 – коленчатый вал

При отсутствии индикатора осевой люфт с меньшей точностью можно измерить с помощью набора щупов. Для этого вставляют отвертку между первым кривошипом вала и передней стенкой блока цилиндров (рис. 4.26) и, действуя ею как рычагом, отжимают вал к задней части двигателя. Затем с помощью щупа определяют зазор между торцом задней шайбы упорного подшипника и плоскостью бурта первой коренной шейки. Если люфт оказывается больше нормы, его регулируют с помощью полуколец, заменив старые полукольца новыми или установив полукольца увеличенной толщины (рис. 4.27).

Рис. 4.26. Проверка осевого люфта коленчатого вала щупом

Рис. 4.27. Установка упорных полуколец коленчатого вала в гнезда среднего коренного подшипника

После ремонта коленчатый вал собирается с теми же маховиком и сцеплением, которые стояли на нем до ремонта. Сцепление необходимо устанавливать на маховик по заводским меткам или меткам, нанесенным твердым предметом на обеих деталях, одна против другой, около одного из болтов крепления кожуха сцепления к маховику.

Перед установкой на двигатель коленчатый вал подвергают динамической балансировке на балансировочном станке. Предварительно необходимо сцентрировать ведомый диск сцепления с помощью ведущего вала от старой коробки передач или специальной оправки. Дисбаланс устраняют высверливанием металла в противовесах коленчатого вала или ступице маховика.

На ступице коленчатого вала могут быть риски, а на поверхности шейки под сальник – задиры, которые устраняются шлифованием.

Сальники должны заменяться при каждой разборке двигателя независимо от их состояния.

Маховик двигателя может иметь следующие повреждения: износ, риски, задиры и микротрещины на рабочей поверхности, выкрашивание зубьев венца, износ зубьев по длине, износ отверстий под болты крепления к коленчатому валу, повреждение резьбы в отверстиях, появление цвета побежалости.

На поверхности маховика, прилегающей к фланцу коленчатого вала (рис. 4.28), и на поверхности 3 под ведомый диск сцепления не допускаются царапины и задиры. Неплоскостность поверхности 3 должна находиться в пределах 0,06…0,1 мм.

1 – поверхность, прилегающая к фланцу коленчатого вала; 2 – место проверки поверхности для крепления сцепления; 3 – место проверки биения опорной поверхности ведомого диска сцепления

Неплоскостность проверяется с помощью щупа при установке маховика на поверочную плиту. Царапины и задиры на поверхности 3 удаляются протачиванием со снятием слоя металла толщиной не более 1 мм с последующей зачисткой абразивной шкуркой. При этом протачивают также и поверхность 2, не затрагивая зубчатый венец и выдерживая размер (0,5±0,1) мм. При протачивании необходимо обеспечить параллельность указанных поверхностей относительно поверхности 1, прилегающей к фланцу коленчатого вала. Непараллельность не должна превышать 0,1 мм.

Торцевое биение маховика проверяется по крайним точкам поверхностей 2 и 3 после установки маховика на оправку и центровки его по посадочному отверстию. Оно не должно превышать 0,1 мм.

Если маховик имеет цвет побежалости на поверхности 3 под ведомый диск сцепления, необходимо проверить натяг обода на маховике. Обод не должен проворачиваться при крутящем моменте 590 Н×м (60 кг×см) и сдвигаться в осевом направлении при усилии 3,9 кН (400 кгс).

При небольшом износе торцов зубьев маховика достаточно зачистить торцы на шлифовальном станке. При выкрашивании зубьев и значительном их износе по длине зубчатый венец подлежит замене. Учитывая то, что у зубчатого венца торцы зубьев изнашиваются со стороны входа в зацепление шестерни стартера и боковые стороны зубьев на дуге 200…230 мм, при отсутствии нового венца можно использовать старый. Для этого спрессованный венец поворачивают на 180 вокруг вертикальной оси и на 90 вокруг оси вращения. Чтобы облегчить напреcсовку нового венца, рекомендуется нагреть его до температуры 180…220 С. Во избежание возникновения отпуска зубьев не следует превышать указанную температуру.

После замены зубчатого венца маховик необходимо статически отбалансировать путем высверливания лишнего металла со стороны крепления сцепления. Высверливаемые отверстия должны иметь глубину не более 15 мм, а дисбаланс маховика не должен превышать 35 г×см.

Если устанавливается новый маховик, на нем может быть только метка для установки первого поршня в ВМТ. В этом случае необходимо наносить на маховике метку для установки угла опережения зажигания согласно рекомендаций предприятия-изготовителя.

Рис. Метки для нового маховика:

i – наносимая метка для установки зажигания; u – заводская метка для установки первого поршня в ВМТ

Источник

Ремонт коленчатого вала

Основными дефектами коленчатого вала являются:

1. прогиб;
2. эллипсность и конусность коренных и шатунных шеек;
3. царапины и выбоины на шейках;
4. разработка отверстий под болты крепления маховика.

Рис. Проверка прогиба коленчатого вала.

Прогиб вала определяют индикатором в призмах, установленных на контрольной плите, или в центрах токарного станка. При этом штифт индикатора должен находиться не на середине шейки, а на ее конце, иначе эллипсность шейки даст искаженное представление о величине прогиба вала. Вал правят в холодном состоянии под прессом путем нажима на среднюю шейку через медную или латунную прокладку. Правка считается законченной, когда биение вала равно не более 0,03—0,05 мм.

Чтобы определить величину эллипсности и конусности, каждую шейку измеряют микрометром в трех местах: у галтелей и посредине в двух взаимно перпендикулярных плоскостях — по оси кривошипов и перпендикулярно им.

Размер, под который нужно шлифовать шейку, определяется наименьшим диаметром, полученным в результате измерения, с учетом установленных ремонтных размеров для данного вала. Для всех шатунных шеек, как и для всех коренных, устанавливается один ремонтный размер.

Шейки шлифуют на специальном круглошлифовальном станке. При отсутствии специального станка шлифование можно производить на токарном станке при помощи супортно-шлифовального приспособления. При шлифовании коренных шеек на токарном станке вал устанавливают в центрах станка.

Рис. Установка вала в центросместителе:
1 — планшайба; 2 — противовесы; 3 и 4 — центросместители.

Для шлифования шатунных шеек коленчатый вал помещают в центросместителе, установленном на станке. При этом ось вращения будет проходить по оси крайних шатунных шеек. После обработки крайних шеек вал устанавливают в центросместителе таким образом, чтобы ось вращения проходила по оси средних шатунных шеек, и так попарно обрабатывают все шейки.

Рис. Жимки для полирования шеек коленчатого вала.

В процессе шлифования следует применять охлаждающую жидкость, состоящую из 500 г кальцинированнной соды и 12 л воды. Струю жидкости необходимо направлять в место соприкосновения камня с валом. После обработки шейки снова измеряют; допустимая эллипсность и конусность шеек 0,01—0,02 мм. После шлифования кромки отверстий масляных каналов на шейках вала затупляются и шейки полируют жимками, применяя абразивные пасты ГОИ. Пасту наносят на суконную или кожаную обшивку жимок, между которыми зажимается шейка вала. Вал при этом должен делать 40—50 об/мин.

Источник

Как восстановить коленчатый вал автомобиля собственными силами?

Автомобиль давно перестал быть источником поклонения. Транспортное средство имеется почти в каждой второй семье. Некоторые владеют двумя и большим количеством автотранспорта. Иногда возникает необходимость восстановить работоспособность всего авто или его отдельных частей. Сердцем автотранспорта является его двигатель. При необходимости ремонта иногда может возникнуть восстановить коленчатый вал ДВС.

Дорогостоящий ремонт проводится разными способами. Предприятия автосервиса чаще предлагают приобрести мотор с разборки, так как капитальный ремонт требует полно разборки двигателя и замены запасных частей. Но никто не даст гарантии, что подобная замена окажется лучшим выходом из ситуации. Достаточно примеров от автомобилистов, которые утверждают, что установленные ДВС с автомобилей с пробегом, служат значительно меньше ожидаемого срока. Поэтому капитальное восстановление родного двигателя позволит эксплуатировать своего «железного коня» в течение всего расчетного срока жизни.

Особенности производства ДВС

Для ремонта двигателей внутреннего сгорания предусмотрены десятки разных способов, способных вернуть их к жизни. Современные моторы производят на заводах, специализирующихся на выпуск только этой продукции.

Используя несколько базовых изделий энергосиловой установки, разные производители автомобилей выпускают различные модели со своим брендом. Внешне авто могут заметно отличаться друг от друга, а силовой агрегат внутри этих транспортных средств будет один и тот же.

1. Мотористы выпускают не один тип мотора, у них предусмотрена линейка ДВС, отличающихся системой впуска, количеством клапанов, наличием или отсутствием турбонаддува, присутствием тех или иных опций. Чаще всего блок и ряд корпусных элементов практически не отличаются.
2. Из литейного цеха на последующую доработку на территории механических цехов приходят корпуса и крышки. На металлорежущих станках из заготовок изготавливают детали.
3. Сборочные участки собирают узлы и агрегаты. Комплектуются будущие изделия.
4. Главный конвейер производит окончательную сборку.
5. Потом готовые изделия поступают на участок обкатки. Здесь двигатель устанавливается на обкаточный стенд.
6. В течение первых двух часов запуск мотора не производится. Выполняется холодное обкатывание. В результате происходит притирка сопрягающихся деталей. Проверяют наличие дисбаланса у коленчатого вала и других механизмов.
7. Потом подается топливо. Двигатель запускается. Ему позволяют поработать на разных режимах в течение часа.
8. Отработанное моторное масло сливается, заменяется и фильтр очистки.
9. Ставится новый фильтр, заливается свежее масло в картер двигателя. Его упаковывают для реализации на автомобилестроительный завод.

Ремонт моторов

Эксплуатационный ремонт сводится только к регулировкам отдельных узлов. Выполняется техническое обслуживание, при котором заменяют фильтрующие элементы и расходные материалы.

Проверяют работоспособность систем питания, искрообразования, охлаждения, смазки. Современные ДВС оборудованы датчиками, которые регистрируют имеющиеся отклонения от номинальных значений. Используя соответствующие диагностические приборы, проводят экспресс-анализ всех систем ДВС. По возможности восстанавливают регулировки, отлаживают режимы работы.

Наибольшему износу подвержены:

• Цилиндры ДВС. Внутри них происходит процесс горения. Температура горючих газов достигает до 2200…2500 ⁰С. Часть металла может выгорать. На внутренней поверхности образуются задиры, повреждается зеркало цилиндра.
• Изнашиваются поршни, они совершают миллионы возвратно-поступательных движений. В результате происходит износ по наружной поверхности. Уплотнение достигается использованием компрессионных и маслосъемных колец, изготавливаемых из ковкого чугуна. Канавки, в которые устанавливают кольца, изнашиваются.
• Нагрузку от поршней получают шатуны. Они опираются на поршневые пальцы и шатунные шейки. В зоне контакта происходит износ. Увеличивается зазор в пальцах и шатунных шейках.
• Коленчатый вал устанавливается на опоры, после совершения нескольких десятков миллионов оборотов изнашиваются коренные шейки. Зазоры увеличиваются. Моторное масло перестает поступать к шатунам и вытекает через неплотности снова в картер.

Двигатель в разрезе:

1 – распределительный вал; 2 – поршень; 3 – цилиндр; 4 – коренная шейка коленчатого вала; 5 – шатунная шейка коленчатого вала.

Многие детали заменяются довольно легко. Производители ДВС, кроме базовых деталей, производят еще дополнительную партию комплектующих, изготовленных с ремонтными размерами:

1. На место изношенных поршней устанавливают новые.
2. На хонинговальных станках выполняется полировка внутренней поверхности цилиндров, восстанавливается форма. Внимание! Некоторые производители поступают проще, они комплектуют моторы новыми съемными цилиндрами. Остается только приобрести рем-комплект, и заменить поршневую группу.
3. Заменяют поршневые пальцы, предварительно растачивают посадочные отверстия в головке шатунов.
4. Шлифуют шатунные и коренные шейки коленчатого вала. У большинства производителей предусмотрены по 3…4 ремонтных размера вкладышей. Поэтому реальный моторесурс может быть продлен в 3…4 раза по сравнению с базовым.

После проведения всех операций собирают двигатель. Ставят его на родной автомобиль.

Схема диагностики коленвала:

Как отремонтировать коленчатый вал двигателя?

Коленчатый вал устанавливается на станок. С помощью индикаторных головок выполняют диагностику. Проводят анализ биения поверхностей и величину износа:

Большинство производителей предусматривает возможность шлифовки шеек вала на ремонтные размеры. Обычно они отличаются от номинального значения по 0,25…0,50 мм. После переточки под новое значение устанавливают новые вкладыши. Именно они компенсируют изменение параметра на новое. Для шлифовки используют комбинации станков: токарный и центрово-шлифовальный.

На поверхности видны следы износа:

• На токарный станок в центрах устанавливают коленчатый вал. Возможны две установки: в главном центре вала или центрование по шатунам.
• Потом производится проверка биения. Здесь используют индикаторные головки.
• После уточнения реальных размеров производится уточнение возможных размеров после шлифования.
• Включается станок, подается смазывающая охлаждающая жидкость (СОЖ). Выполняется процесс. Все однотипные шейки шлифуют на свой размер.
• После выполнения работы проверяют значения. Если получен ожидаемый результат, заказ отдается заказчику.

Коленчатый вал после проведения шлифовки поверхностей:

Возможный вариант полировки поверхностей шеек коленвала:

Наплавка электрической дугой

Когда износ выходит за допустимые значения, то восстановить одной шлифовкой невозможно. Нужно восстановить изначальный диаметр, а только потом приступать к проточкам и шлифовальным работам.

Самый простой способ заключается в наплавке. Используют специальные электроды, изготовленные из легированных сталей. После наплавки получают наплавленный слой высокой твердости.

При выполнении этой операции стремятся выполнить несколько основных требований.

1. Нужно отрегулировать процесс так, чтобы основной металл, расположенный на шейках, проплавлялся минимально. Здесь возможны варианты изменения наклона электрода. Его позиционируют в разных направлениях.
2. При наплавлении поверхностный слой должен минимально перемешиваться с телом детали. Тогда не произойдет перегрев, который может привести к деформации коленвала и нарушению его геометрии.
3. При проведении наплавки сразу после завершения наплавления слоя на определенной шейке нужно оперативно охладить деталь. Поэтому производственный цикл может иметь высокую продолжительность, требуется частое охлаждение изделия.
4. Выполняя наплавку, необходимо минимизировать толщину наплавляемого слоя. Последующая обработка механическими приспособлениями обязана быть минимальной. Поэтому сварочное оборудование наносит слой, измеряемый долями миллиметра.

Технология наплавки на поверхность детали:

Несколько ремонтных предприятий, разбросанных по стране, производят восстановление коленчатых валов и других деталей методом наплавки. Особенно актуальна подобная работа для импортных автомобилей, у которых возникают трудности с приобретением ремонтных комплектов запасных частей (у некоторых подобные опции не предусмотрены вообще, изготовитель предусматривает полную замену ДВС).

Наплавка в среде флюса

Наплавку проводят под защитой флюса. Это порошкообразная среда, которая ограничивает попадание воздуха в зону образования дуги. Флюс расплавляется и образует плотную корку. После наплавки и остывания металла эту корку сбивают и приступают к шлифовальным и полировальным работам.

Схема процесса наплавки под слоем флюса:

Наплавка в среде защитного газа

При использовании электродов защита зоны сварки происходит за счет расплавления обмазки. Покрытие образует слой, который затем нужно сбивать.

Схема процесса дуговой сварки в среде инертных газов:

1 – электрод; 2 – присадочная проволока; 3 – изделие; 4 – сварной шов; 5 – дуга; 6 – поток защитного газа; 7 – горелка.

Получение наплавленного шва более высокого качества достигается наплавлением проволоки в среде защитного газа. Для удаления кислорода из зоны сварки используют углекислый газ, аргон или газовую смесь, в которой аргон составляет 80 %, а остальную представляет углекислота.

При наплавлении стараются перемещать наплавляемый слой по спирали. Специальные приспособления на станке организуют подачу проволоки в автоматическом режиме. Для этого применяют ходовой винт, он согласует перемещение подающей головки в соответствии с вращением вала на станке.

Наплавка напылением

Перспективным способом восстановления коленчатых валов является напыление на поверхность шеек окислов титана. Напыление выполняется порошком, имеющим размер гранул, измеряемый микронами.

Создается разность потенциалов, в результате которой формируется стабильный процесс притяжения между частицами порошка и телом восстанавливаемой детали. Чтобы увеличить интенсивность процесса создается струя, в которой разность потенциалов достигает десятки тысяч Вольт. Попутно происходит разогрев струи, температура повышается до 4000…6000 ⁰С. Длительность процесса составляет всего несколько долей секунды. Поток порошка направляется на поверхность. Между частицами и телом детали возникает диффузия. Частичка припаивается к поверхности.

Газопламенное напыление окиси титана:

Электроискровое напыление порошка

При плазменном напылении происходит заметный нагрев детали. Чтобы не перегревать весь коленвал, предусматривают иной способ организации припайки частиц. Подаваемый порошок прикатывается роликом.

Между роликом и деталью создается разность потенциалов. Она небольшая, здесь важна сила тока. Она достигает десятков Ампер. В результате в зоне контакта температура увеличивается до 1900…2200 ⁰С. При таких значениях между частицами и порошком образуется прочная диффузионная связь. Теперь покрытие будет удерживаться довольно прочно.

На практике проверено, что получаемая поверхность не представляет идеальное зеркало. При рассмотрении под микроскопом видны небольшие точки. Оказывается, свободное пространство заполняется смазкой. В результате происходит влажный контакт между сопрягаемыми поверхностями.

Установка для электроискрового напыления:

Детонационное напыление

Самым перспективным способом восстановления параметров коленвала считается детонационное напыление. В этом процессе разгон потока порошка из бункера накопителя до поверхности происходит за счет энергии взрыва, произведенного внутри газового потока.

Используется детонационная пушка. У нее присутствует с одного конца охлаждаемый водой ствол. Его заполняет газовая смесь, которая при достижении нужной концентрации может взорваться.

В результате взрыва в ограниченном пространстве возникает струя, скорость которой 1000…1200 м/с. При соударении с твердой поверхностью в результате удара в зоне контакта температура повышается до 2000…2200 ⁰С. Происходит мгновенное разогревание зоны контакта, частица образует с телом жесткую связь. Ее крайне трудно разрушить механическим путем. Микросварка соединяет разнородные порошок и стальную поверхность.

Детонационное напыление твердых порошков:

После «выстрела» производится продувка ствола негорючим газом. Поток попадает не только на ствол, он направляется в зону сварки, охлаждает ее до 20…30 ⁰С. Затем возобновляется процесс. Происходит очередной выстрел. Еще определенное количество порошка подается на наплавку.

Этот способ наплавки (напыления) превосходит по своим параметрам любой другой вариант.

В настоящее время по заказу заинтересованных предприятий может быть спроектировано и изготовлено индивидуальное высокотехнологичное оборудование. Конечно, цена на него может быть достаточно высокой. Высокое качество восстанавливаемых деталей позволит окупить капиталовложения.

Видео: восстановление коленвала.

Источник