Шлифование шатунных шеек

Коленчатый вал: как будем ремонтировать? ч. 2

На первый взгляд может показаться, что шлифовка коленчатого вала больших трудностей не представляет – был бы только станок. К сожалению, такого, мягко говоря, упрощенного взгляда придерживаются не только механики-мотористы, но некоторая часть шлифовщиков. И ведет это к ошибкам при ремонте, а то и просто к преднамеренной халтуре. В результате чего и появляются неизвестно где, кем и как отремонтированные коленвалы и двигатели, которые «не ходят».

Между тем шлифовка коленвала – процесс тонкий, требует аккуратности, опыта и знания не только технологии обработки, но и условий работы вала в моторе, а также умения «чувствовать» металл. В общем, работа мастера, шлифующего иной «сложный» коленчатый вал, – не только ремесло, но и искусство. И уж никак не рутинный поточный процесс, когда о качестве должен думать кто-то другой и лишь в самую последнюю очередь, когда заказчик предъявляет претензии.

С чего все-таки начнем?

Шлифовать коленчатый вал начнем. нет, сначала думать надо. Потому как первый вопрос возникает сам собой: какие шейки шлифовать в первую очередь – шатунные или коренные?

Быть может, кому-то покажется странным, но этот вопрос имеет принципиальное значение. Дело в том, что слабое место любого коленчатого вала – это шатунные шейки, включая галтели («переходы» от шейки к щекам-противовесам). Так вот, после шлифования шатунных шеек внутренние напряжения в их поверхностном слое могут резко изменять свое значение. А это, очевидно, явится причиной деформации всего вала. И если коренные шейки «сделаны» раньше шатунных, то вал в той или иной степени «поведет» – ось коренных шеек изогнется, а сами шейки получат взаимное биение, причем далеко не всегда деформация и биение будут малыми.

Наиболее подвержены деформации «нежесткие» валы – с шатунными шейками малого диаметра, не имеющие «полных» (с двух сторон шатунной шейки) противовесов. Такие валы установлены в ряде двигателей Volvo, Chrysler, Mercedes, Lincoln, а также многих японских фирм. Попытки шлифовать такие валы «наоборот» (сначала коренные, затем – шатунные шейки) часто заканчиваются неудачей – не только повышенным биением, но и эллипсностью шеек.

Однако не всегда начинать шлифовать вал надо с шатунных шеек. При шлифовке шатунных шеек вал устанавливается в патронах станка. Но если поверхности вала, зажимаемые кулачками, некондиционные (к примеру, хвостовик вала восстановлен наваркой металла), то вначале потребуется шлифовка этих поверхностей, и лишь затем – шатунных шеек. В противном случае будет «потеряна» база, от которой шлифуют шатунные шейки, и они окажутся непараллельны коренным.

Еще одна проблема, которую нередко упускают из виду, а чаще просто игнорируют некоторые шлифовщики, – это радиус галтелей шеек. На практике известно немало случаев, когда коленчатые валы с подрезанными галтелями ломались в результате значительного снижения прочности (концентрации напряжений в подрезанных галтелях).

Исключить подрез можно, если «заправить» на краях шлифловального круга радиусы, соответствующие радиусам галтелей. Такая операция необходима для тех валов, у которых на краях шеек нет канавок для выхода шлифовального круга. Но и там, где такие канавки есть, аккуратность тоже не помешает.

Анализ излома разрушенных коленчатых валов показывает, что трещина обычно начинает развиваться от места перехода шлифованной поверхности к не тронутой шлифовальным кругом. А такое место обычно и приходится на галтель, приобретающую после неквалифицированного ремонта вала неправильную форму. Особенно опасна недооценка получающейся при ремонте формы галтелей для коленчатых валов современных высокофорсированных двигателей.

Осторожно, шатунные шейки!

Если подготовка к работе завершена, можно приступать к шлифованию шатунных шеек. Для этого вал устанавливается в патроны станка так, чтобы его ось вращения проходила через одну из шатунных шеек.

Но шлифовать пока все равно рано. Посмотрите: смещенный вал, вращаясь вокруг оси одной из шатунных шеек, явно несбалансирован. Такой большой дисбаланс при вращении обязательно приведет к деформации самого вала и элементов станка, в результате чего качество шлифовки резко снизится – исказится форма шейки (появится эллипс), ее ось окажется непараллельной оси коренных шеек.

Исключить или, по крайней мере, значительно уменьшить дисбаланс вала позволяют специальные грузы, закрепляемые на планшайбах напротив патронов станка. Масса и расположение балансировочных грузов подбирается в зависимости от массы вала и радиуса кривошипа.

Все? Еще нет. Теперь надо точно выверить положение вала, чтобы ось его вращения совпала с осью обрабатываемой шейки. Это нетрудно сделать с помощью стойки с индикатором. Правда, только для малоизношенных шеек – в случае сильного задира шейка приобретает неправильную форму, и точная установка вала может потребовать заметно большего времени.

После такой выверки многие шлифовщики и начинают собственно шлифовку шейки. И – пропускают один весьма важный момент. Дело в том, что большинство коленчатых валов (к примеру, 4-х и 6-цилиндровых двигателей) имеют «парные» шатунные шейки, лежащие на одной оси. Если при шлифовке учесть и это условие, то выверка вала на предмет совпадения осей парных шеек в станке сильно усложнится. Но вполне оправдает себя – после шлифовки будет достигнуто наивысшее качество ремонта.

Добиваться совпадения осей «парных» шеек целесообразно не только из чисто геометрических соображений: совпадение осей – это и одинаковый угол опережения зажигания, и такой же ход поршня во всех цилиндрах.

Однако на практике обеспечить это условие удается далеко не всегда – некоторые валы после длительной эксплуатации оказываются «скрученными», т.е. их шатунные шейки получают слишком большое угловое смещение и уже не «попадают» в одну ось даже при шлифовке через ремонтный размер. Отметим, что ошибка при наладке станка, при которой патроны получаются несоосны, тоже не позволит шлифовать «парные» шейки в одной оси.

Итак, только теперь можем начинать шлифовку. Включаем вращение вала, подачу СОЖ (смазывающе-охлаждающей жидкости), подводим шлифовальный круг до касания шейки. Далее следует сделать подачу в пределах 0,05 мм «на врезание», короткую остановку и снова подачу. И так до заданного размера шейки, разумеется, с промежуточным контролем получающегося размера.

«Нежесткие» валы требуют при шлифовке еще более осторожного обращения. К примеру, подачу на врезание следует ограничить величиной 0,03 мм, а перерыв между подачами увеличить (сделать так называемое «выхаживание») – в противном случае шейка окажется с недопустимой эллипсностью (более 0,01 мм).

В общем случае ширина шлифовального круга всегда меньше ширины шейки. Чтобы обеспечить обработку шейки по всей ширине, ее надо, как говорят шлифовщики, «разогнать», т.е. подать круг по оси шейки до легкого касания щек. Эта операция должна выполняться с максимальной осторожностью – при врезании в щеки (противовесы) вал начинает вибрировать, что может привести к появлению глубокой «огранки» на поверхности шейки. Для «нежестких» валов это критично, поскольку появившуюся огранку практически не удается исправить, даже имея припуск в 0,1 мм.

А теперь – коренные!

Главный вопрос, который необходимо решить перед шлифовкой коренных шеек, – каким способом закреплять (устанавливать) вал в станке.

Многолетняя практика шлифования коленчатых валов большого числа различных двигателей позволяет указать оптимальный способ установки вала. Но прежде рассмотрим варианты.

Некоторые шлифовщики зажимают вал в патронах точно так же, как и при шлифовке шатунных шеек, только патроны сводят к оси вращения планшайб станка. Считается, что при хорошей выверке положения вала по минимальному биению хвостовика (или 1-й коренной шейки) и поверхности заднего сальника (или последней коренной шейки) шейки можно шлифовать и таким способом.

В действительности есть ряд причин, по которым так устанавливать вал нельзя. Главное, что в первую очередь характерно для «нежестких» валов – это деформация вала при сжатии его в кулачках патронов.

Еще один неприятный момент – планшайбы при смещении патронов к центру невозможно сбалансировать. А тогда вал и элементы станка при вращении будут деформироваться, в результате чего коренные шейки окажутся некруглыми. И, наконец, зажимая вал за хвостовик и поверхность заднего сальника, очень трудно контролировать биение этих поверхностей (коренные шейки могут иметь свое биение, если когда-то вал был неправильно отремонтирован).

Правда, описанный способ проще: он не требует демонтажа планшайб с патронами (это не слишком приятная и легкая процедура), но такое «слабое» его преимущество меркнет перед серьезными недостатками.

Редко, но встречается и такой способ установки: хвостовик – в центр передней бабки станка, а поверхность заднего сальника – в патрон. Или, наоборот, центр ставят в заднюю бабку. Но суть от этого не меняется, поскольку все недостатки останутся, ну, может быть, их негативное влияние на качество шлифовки будет чуть меньше.

Свободен от указанных недостатков только один способ – установка вала в центрах. При этом задний центр должен обязательно быть неподвижен (он фиксируется с помощью стопора), иначе из-за проскальзывания в центровой фаске вал будет вращаться неравномерно, и шейки после шлифовки опять получатся некруглыми.

Шлифовка в центрах, очевидно, предполагает, что планшайбы с патронами необходимо заменять на центры. Поскольку это требует времени, во многих мастерских для ремонта коленчатых валов используют два станка – один только для шатунных шеек (с планшайбами и патронами), другой – только для коренных (с центрами). Тем самым экономится время.

Очень важно, чтобы усилие сжатия вала центрами было минимальным, в противном случае вал в станке деформируется. Если затем коренные шейки прошлифовать, то после снятия со станка вал разогнется и сразу окажется кривым.

Разумеется, при установке вала в центрах необходимо контролировать биение различных поверхностей (хвостовик, шейки, задний сальник). Повышенное биение может свидетельствовать не только о необходимости правки центровых фасок, но и о повреждении или износе посадочной поверхности центров в станке.

Отметим также, что для задней части вала нередко приходится использовать различные центры, в том числе укороченные, причем перед установкой вала в станок требуется выпрессовывать подшипник опоры первичного вала КПП, чтобы он не мешал центру (для этого применяются специальные цанги с обратным молотком). Кроме того, очень важна правильная геометрия центровых фасок вала – попытки некоторых шлифовщиков поправить фаски вручную с помощью шабера (такое встречается) обычно дают повышенную эллипсность коренных шеек.

Сама шлифовка коренных шеек выполняется аналогично шатунным. Начинают обычно с шеек, имеющих максимальный износ (средняя или первая), чтобы сразу определить, в какой ремонтный размер выйдут коренные шейки. При этом не следует забывать про торцевые поверхности упорного подшипника – у некоторых двигателей с фланцевым коренным вкладышем ремонтное уменьшение коренных шеек сопровождается одновременным увеличением ширины между фланцами, что требует расшлифовки соответствующих поверхностей на валу.

В заключительной стадии работы неплохо чуть тронуть поверхность переднего и заднего сальников – это повысит надежность уплотнений вала. И, конечно же, необходимо тщательно проконтролировать всю геометрию вала – без выходного контроля работа не может считаться законченной.

Только шлифовка?

Если правильно и аккуратно выполнить все операции по шлифовке коленчатого вала, то реально добиться 0,003 мм эллипсности, конусности и взаимного биения шеек, что будет даже лучше, чем у нового вала. Однако блестящие «свежешлифованные» поверхности шеек не должны вводить в заблуждение грамотного механика-моториста – микропрофиль шлифованной поверхности вала весьма далек от идеала. Дело в том, что острые выступы микронеровностей способны некоторое время в начальный период эксплуатации двигателя изнашивать вкладыши, одновременно загрязняя систему смазки продуктами износа (масло будет быстро приобретать характерный серый цвет). Кроме того, что не менее неприятно, острые, с микрозаусенцами, края смазочных отверстий необратимо повреждают вкладыши, оставляя на них характерные борозды. Да и галтели с недопустимо грубой после шлифовки поверхностью – верный путь к усталостному разрушению вала.

Устранить микронеровности и загладить острые края смазочных отверстий нетрудно – необходима доводка шеек вала после шлифовки.

Существует два основных способа доводки шеек – суперфинишная обработка и полировка. Первый способ дает более качественную поверхность, но сложен, требует специального оборудования и чаще применяется в массовом производстве.

В ремонте доступнее и проще полировка. Ее делают вручную в несколько переходов – вначале с помощью мелкозернистой наждачной бумаги, вставляемой в специальные клещи-захваты, затем – абразивной пастой. При съеме не более 0,001 мм полировка позволяет практически полностью убрать микронеровности. Что, кстати, нетрудно проверить – достаточно провести по шейке медным предметом до и после полировки: в последнем случае на шейке не остается следа, даже если она выглядит не такой блестящей и красивой.

И еще.

Иногда шейки вала «не проходят» в ближайший ремонтный размер – слишком велик их износ. В результате приходится значительно – до 0,75-1,0 мм (зависит от наличия соответствующих ремонтных вкладышей) занижать размер шейки.

Несмотря на опасения некоторых механиков о якобы срезаемом «твердом слое» и низком ресурсе отремонтированного вала, никаких неприятностей не наблюдаeтся. С одной стороны, валы после стандартной закалки токами высокой частоты (ТВЧ) имеют глубину упрочненного слоя до 1,0 мм. С другой – практика показала, что для надежной и долговечной работы вала более важна его геометрия и геометрия сопряженных деталей. А это зависит от квалификации механика-моториста, от точности шлифовального станка, на котором ремонтировали вал, но главное – от опыта и умения специалиста-шлифовщика, без которого рассчитывать на успешный ремонт коленчатого вала по меньшей мере наивно.

Шлифование и отделка шеек коленчатых валов

6. Шлифование и отделка шеек коленчатых валов.

Высокие требования точности шеек коленчатых валов диаметральным размерам (1-2-й классы), геометрической формы (овальность и конусность в пределах 5-12 мкм) и шероховатости поверхности (9-10-й классы чистоты) достигаются шлифовальными и отделочными операциями.

Шлифовать коренные шейки сравнительно жестких одно-коленчатых и двух коленчатых валов можно и на обычных кругло шлифовальных станках. Однако ,как правило, шейки валов шлифуют на специализированных станках. При шлифовании коренных шеек вал устанавливают в центрах с применением люнетов.

При достаточно больших масштабах выпуска коренные шейки шлифуют на многокамневых станках, имеющих автоматический цикл врезного шлифования с выхаживанием, правкой круга и прибором активного контроля (рисунок6). Многокамневое шлифование предъявляет большие требования к однородности шлифовальных кругов в комплекте. Круги имеют диаметр 1000-1100 мм и ширину 25-85мм.

Читайте также:  Что такое сцепление

Шатунные шейки шлифуют обычно одним кругом поочередно. В качестве технологической базы выбирает поверхность коренных шеек , а для угловой ориентации-отверстия во фланце или, реже, базовой площадке на шейках колен.

Шлифуют на станках двусторонним приводом, причем при установке в приспособлении ось коренных шеек смешена от оси вращения шпинделя на величину радиуса кривошипа.

Последнее время для шлифования коренных и шатунных шеек коленчатых валов созданы автоматические линии.

Так, автоматическая линия фирмы NORTON (США), предназначенная для окончательного шлифования шатунных шеек коленчатого вала шестицилиндрового двигателя, состоит из шести последовательно работающих станков, на каждом из которых в автоматическом цикле обрабатывают определенную шейку. На всех позициях линии все шейки обрабатывают одновременно. В линии установлен один резервный полуавтомат. Станки линии соединены транспортером с гибкой связью и снабжены загрузочными устройствами. Станки имеют пневматические устройства активного контроля, по команде которого по достижении требуемого размера шейки отводятся шлифовальные круги. Автоматический цикл работы каждого станка линии состоит из следующих элементов: установка вала и его закрепление в патроне, ускоренное и рабочее подача шлифовального круга, автоматический контроль размеров, отвод шлифовальных кругов, съем детали и правка кругов.

Если при обработке размеры шлифуемых шеек будут отклонятся на величину больше допустимой , то станок автоматически останавливается, в то время как остальные станки линии могут продолжать работу. Независимая работа станков позволяет производить смену круга и ремонт станка без остановки работы всей линии; в этих случаях в работу вводится резервный станок. Производительность линии 60 валов в 1ч.

Автоматическая линия из четырех автоматов для шлифования шатунных шеек создано и на отечественном заводе ХСЗ.

Окончательную отделку шеек коленчатого вала производят суперфинишированием, а также наружным хонингованием с полированием шеек тонкой абразивной лентой. Шейки валов, обрабатываемые суперфинишированием, требует очень тщательной обработки в отношении получении предельной геометрической формы на окончательной операции шлифования наружное хонингование, при котором происходит более интенсивный съем металла, чем при суперфинишировании, и поэтому позволяет несколько исправить погрешность формы предъявляет менее строгие требования к окончательному шлифованию шеек.

Полирование абразивной лентой производят на специальных станках в одну или две операции. Предварительное полирование обычно выполняют лентой с абразивным порошком зернистостью 180-240, а окончательное- с зернистостью 240-300.

Снимаемый припуск лежит в пределах 0,006-0,015 мм. Полирование ведется при скорости вращения вала v=10/20 м/мин. Шероховатость поверхности соответствует 9-10-му классам чистоты.

7. Балансировка коленчатых валов.

Как уже оказалось, коленчатые валы подвергают балансировке. При большом выпуске коленчатых валов эту операцию производят на автоматических балансировочных станках или автоматических линиях . одна из таких линий для балансировки коленчатого вала восьмицилиндрового V-образного автомобильного двигателя (ЗИЛ-130) создано ЭНИОМСом. Она состоит из двух балансировочных автоматов мод.МА-24 и МА-25 и контрольного автомата мод. МА-36. Так как один балансировочный станок недостаточно уменьшает неуравновешенность (в 15-20 раз), то для еще большего снижения неуравновешенности на линии применяют двух кратное автоматическое определение неуравновешенности коленчатого вала с последующим ее устранением и контролем. Предварительное устранение неуравновешенности производят радиальным сверлением на определенную глубину отверстия диаметром 20мм в крайних противовесах вала. Окончательную же балансировку производят сверлением отверстий диаметром 12мм в средних противовесах. Начальная неуравновешенность коленчатого вала в результате его обкатки на этой линии снижается в 30-50 раз и остановится не более 30г/см . Производительность линии –54вала в час. Коленчатые валы подвергают многократному контролю, как в процессе его обкатки, так и после обкатки.

Обычно проверяют диаметральные размеры шеек, отверстия под подшипник во фланце, длину коренных и шатунных шеек и расстояние от базового торца, радиуса кривошипа, а также биение шеек и торца фланца относительно крайних коренных шеек, взаимное расположение коренных и шатунных шеек по длине и расстояние от базового торца, угловое расположение всех кривошипов, положение установочного отверстия и шпоночной канавки относительно коренных и шатунных шеек.

Для измерения применяют как обще принятые средства (скобы с микро индикаторами, индикаторные приспособления), так и специальные приспособления для комплексного окончательного контроля.

Такие приспособления применяют для комплексного контроля линейных размеров, радиуса кривошипа, положение установочного отверстия и шпонки.

Непараллейность (смешение) оси шатунной шейки относительно коренных шеек проверяют также специальным прибором.

8. Обкатка крупных коленчатых валов.

Заготовками для крупных стальных валов обычно являются поковки с удлиненными концами от 200 до 300 мм для зажима в патроне и поддержания в люнете. Поковка отличается значительной величиной припуска. При этом в коленах шатунные шейки при получении заготовки не формируются сплошными, поэтому коэффициент использования металла у таких поковок низкий.

ВПТИТяжмашем разработан процесс изготовления заготовок с помощью высадки и гибки на прессах, что позволяет получать заготовки валов со значительно меньшими припусками и без вырезки металла под шатунные шейки, как в поковках.

При этом способе под высадку и гибку предварительно обтачивают заготовку (рисунок 7) больше длины готовой поковки с проточенными шейками 1-14. Затем производят высадку фланцев (№13 и №14) на гидропрессе с подогревом до температуры 9000 С и затем последующую гибку, начиная с колена №1 и последовательно №№ 2,3,4,5,6. Металл подогревают до температуры 900-9500 С периодически после каждой операции гибки очередного колена.

Характерными особенностями изготовления крупных коленчатых валов из поковок является многократная разметка под обработку на различных операциях и вырезка металла под шатунные шейки.

Шатунные шейки обкатывают на специальных токарных станках при неподвижном вале. Вал устанавливают на станке по размеченному центру шейки, так , чтобы обрабатываемая шейка находилась в центре суппортной рамы. Суппортная рама станка вместе с установочными на ней резцами вращается вокруг шейки, производя ее обкатку.

Технологический маршрут крупных коленчатых валов приведен в таблице1.

1. Б.Л.Беспалов Технология машиностроения. М. Машиностроение 1973год 447

Шлифовка коленвала — все тонкости.

Эта статья о шлифовке коленвала будет полезна не только автовладельцам, но и владельцам мотоциклов с коленчатыми валами на подшипниках скольжения.

Шлифовка коленчатого вала (а точнее его шеек, как коренных, так и шатунных) может потребоваться после определённого пробега любого двигателя и она позволяет восстановить правильную и нужную геометрию изношенных шеек коленчатого вала, как шатунных, так и коренных. В этой статье мы рассмотрим для чего нужна такая операция как шлифовка коленчатого вала, как она производится и когда необходимо шлифовать шейки коленвала, а так же другие нюансы по восстановлению коленчатого вала.

Разумеется те автовладельцы, которые имеют поблизости грамотную мастерскую, могут просто отдать свой автомобиль на ремонт автомеханикам. Тем более, что для осуществления шлифовки коленчатого вала требуется специальный шлифовальный станок. Ну а тем водителям кто живёт в глубинке и не имеет ремонтной мастерской поблизости, можно будет благодаря этой статье самостоятельно снять коленчатый вал и произвести его дефектовку.

Ну и после шлифовки коленвала на каком то заводе, они смогут проконтролировать размеры самостоятельно и собрать мотор с новыми вкладышами. Впрочем и водителям имеющим поблизости автосервис (или начинающим авторемонтникам), надеюсь эта статья будет полезна.

О восстановлении коленчатых валов (кривошипов), имеющих подшипники качения, вместо подшипников скольжения (вкладышей), я уже писал и желающие могут почитать об этом вот тут. А в этой статье мы рассмотрим как восстанавливают с помощью шлифовки шейки коленчатого вала, которые рассчитаны на подшипники скольжения.

Необходимость шлифовки шеек коленвала возникает от постепенного их износа, от которого коренные и шатунные шейки становятся овальными и их диаметр становится немного меньше, и вкладышей тоже. От этого зазоры в подшипниках скольжения увеличиваются и давление масла падает ниже необходимой нормы (как проверить точное давление масла читаем тут). Также давление масла падает и от износа распределительного вала и его постелей (о ремонте постелей распредвала описано вот тут).

Следует учесть, что падение давления масла может быть и от износа масляного насоса, или от износа сопряжения редукционного клапана и это следует учитывать и сначала устранить неисправности в них, перед тем как разбирать двигатель и вынимать коленчатый вал для шлифовки.

Кроме падения давления масла, ещё от износа шеек и вкладышей возникают стуки и ударные нагрузки при работе двигателя, так как зазоры между изношенными шейками и вкладышами увеличены больше нормы (нормы зазоров будут описаны ниже). Обычно стук шатунных подшипников резче стука коренных и он прослушивается на холостых оборотах мотора — при резкой подаче газа. А подшипник какого шатуна стучит, легко определить, если поочерёдно отключать свечи зажигания (или форсунки на дизельном двигателе).

Стук коренных подшипников коленвала обычно глухого тона, металлический. Тоже обнаруживается при резкой подаче газа на холостом ходу. Частота стука увеличивается с повышением оборотов коленвала. Чрезмерный осевой зазор коленвала вызывает более резкий стук с неравномерными промежутками, которые особо заметны при плавном увеличении (или уменьшении) оборотов двигателя.

Разумеется ездить с изношенным (застучавшим) коленвалом нельзя и при появлении стуков или при падении давления масла (ну или при проведении планового капитального ремонта двигателя) следует ремонтировать коленчатый вал с помощью шлифовки и подбора новых вкладышей, что и будет описано ниже.

Проверка геометрии шеек перед шлифовкой коленвала.

Разобрав двигатель (подробно о разборке мотора вот тут) и вынув коленчатый вал, его следует внимательно осмотреть. Трещины в любом месте коленвала недопустимы, а на поверхностях, которые облегают кромки сальников, не должно быть забоин, царапин или рисок.

Ниже будут описаны проверка и допуски для исправного коленвала и разумеется у изношенного коленвала (с изношенными шейками) биение будет больше, чем описано ниже, так как шейки как правило изнашиваются в виде овала и это значит следует произвести шлифовку коленвала.

Но нормы допусков следует знать и стремиться к ним. К тому же знание допусков на биение и методы проверки, поможет любому автовладельцу проконтролировать коленвал после того, как они заберут его из шлифовального цеха.

Осмотрев коленвал и убедившись в отсутствии дефектов, описанных выше, устанавливаем его на две призмы (крайними коренными шейками — см. фото слева) и с помощью индикатора часового типа (выставив индикатор на ноль и прикладывая носик индикатора к поверхностям шеек) проверяем биение — допустимые биения показаны на рисунке 1 ниже.

  • Биение посадочной поверхности под ведущую шестерню масляного насоса и биение коренных шеек коленвала не должно превышать 0,03 мм (чем меньше, тем лучше).
  • Биение посадочной поверхности под маховик не должно превышать 0,04 мм (чем меньше, тем лучше).
  • Биение посадочной поверхности под шкивы и поверхностей, по которым трутся кромки сальников не должно превышать 0,05 мм.

Далее измеряем с помощью микрометра диаметры коренных и шатунных шеек коленвала (измеряем микрометром крест-накрест, чтобы выявить и овальность). Шейки коленвала следует шлифовать, если их износ более 0,03 мм, или овальность более 0,03 мм., а также если на шейках имеются риски или задиры.

Шлифуем шейки коленвала с уменьшением диаметра разумеется до ближайшего ремонтного размера (смотрим ремонтные размеры на рисунке 2, на примере коленвала ВАЗ 2108, 09). Ведь предусмотрена возможность перешлифовки шеек коленвала с уменьшением диаметра на 0,25; 0,5; 0,75;, 1 мм — это на большинстве двигателей, как отечественных, так и иномарок.

Так как ремонтные вкладыши изготавливают увеличенной толщины, под шейки коленвала, которые шлифованы и уменьшены по диаметру на 0,25; 0,5; 0,75; и 1 мм.

При шлифовании добиваемся выдерживания размеров до ближайшего ремонтного размера (уменьшенного диаметра шейки на 0,25 мм). При этом овальность и конусность коренных и шатунных шеек после шлифовки коленвала не должны превышать 0,005 мм. Это конечно же зависит от точности шлифовального станка, но эти допуски на конусность и овальность шеек следует учитывать при обработке, иначе смысла ремонта не будет.

А смещение осей шатунных шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек, после их шлифовки должны быть в пределах ±0,35 мм — см. рисунок 1. Для проверки устанавливаем коленвал крайними коренными шейками на две призмы и выставляем коленвал так, чтобы ось шатунной шейки первого цилиндра находилась в горизонтальной плоскости, проходящей через оси коренных шеек.

Далее индикатором проверяем смещение в вертикальном направлении шатунных шеек второго, третьего и четвёртого цилиндров, относительно шатунной шейки первого цилиндра.

Шлифовка коленвала — сам процесс.

Разумеется для шлифовки шеек необходим специальный круглошлифовальный станок, который имеется в специализированных мастерских. Технологию шлифовки шеек коленвала нет смысла описывать, так как сам процесс более понятен на видео чуть ниже. Перед шлифовкой самое ответственное — это выставить коленвал правильно, постукивая по нему и проверяя индикатором.

При шлифовании главное — это выдерживание размеров галтелей шеек (на примере вазовского коленвала на рисунке 2 ниже), чтобы получить правильный рабочий зазор между шейками и ремонтными вкладышами. Ну и разумеется не выйти за пределы допусков по овальности, конусности и смещения шеек, которые были описаны выше.

Прошлифовав шейки, следует отполировать их с помощью алмазной пасты (или пасты ГОИ). После шлифовки и последующей доводки шеек полировкой, следует удалить заглушки масляных каналов коленвала, а затем тщательно промыть каналы коленвал керосином, для удаления остатков абразива и продуктов износа вкладышей и шеек (подробнее о промывке каналов коленвала читаем здесь).

После промывки продуваем каналы сжатым воздухом и запрессовываем новые заглушки с помощью специальной оправки № А86010 (перед запрессовкой новых заглушек, желательно обработать их гнёзда специальной фрезой или зенковкой, чтобы удалить следы от кернера, разумеется это делаем ещё до промывки и продувки коленвала). После запрессовки новых заглушек следует закернить кернером каждую заглушку в трёх точках.

Ну и ещё желательно промаркировать на первой щеке коленвала величину уменьшения диаметра коренных и шатунных шеек после шлифовки коленвала (например 0,25; 0,50).

Вкладыши. Как было сказано выше, ремонтные вкладыши изготавливают увеличенной толщины, под шейки коленвала, которые шлифованы и уменьшены по диаметру на 0,25; 0,5; 0,75; и 1 мм.

На вкладышах нельзя производить никаких подгоночных работ. Зазор между вкладышами и шейками коленвала проверяют расчётом, перед этим промерив детали микрометром. Для проверки зазора гораздо проще пользоваться специальной калиброванной пластиковой проволокой (наподобие рыболовной лески).

Читайте также:  Что такое хладноломкость

Для этого хорошенько очищаем рабочие поверхности шеек и вкладышей и укладываем кусочек проволоки на поверхность шейки коленвала (чтобы не падала приклеиваем капелькой Литола) и затем устанавливаем на шейку шатун с крышкой (или крышку коренного подшипника) и стягиваем их болты с помощью динамометрического ключа. Гайки шатунных болтов затягиваем моментом 5,2 кгс•м (51Н•м), а болты крепления крышек коренных подшипников затягивам моментом 8,2 кгс•м (80,4Н•м).

Далее снимаем крышку и по шкале (см- рисунок 3, шкала нанесена на упаковку проволоки) и по сплющиванию проволоки определяем величину зазора между вкладышем и шейкой коленвала.

Номинальный расчётный зазор для шатунных шеек составляет 0,02 — 0,07 мм., и для коренных шеек составляет 0,026 — 0,073 мм. А если зазор меньше предельно допустимого (0,1 мм для шатунных и 0,15 мм для коренных) то можно снова использовать эти вкладыши, разумеется если шейки не шлифовались до ремонтного размера. Но всё же лучше использовать новые вкладыши (особенно если на хоженных вкладышах имеются риски и царапины).

Ну и если шейки коленвала изношены и шлифуются до ближайшего ремонтного размера, то разумеется вкладыши меняем на новые ремонтные, которые имеют увеличенную на 0,25 мм толщину.

Упорные полукольца. На этих кольцах так же как и на вкладышах нельзя производить никаких подгоночных работ. А при задирах, рисках или отслоениях меняем кольца на новые. Также следует заменить полукольца новыми ремонтными (увеличенной толщины) если осевой зазор коленвала превышает максимально допустимый 0,35 мм.

Новые ремонтные полукольца как правило увеличенной на 0,127 мм. толщины и их подбираем такой толщины, чтобы получить рабочий осевой зазор в пределах 0,06 — 0,26 мм (чем меньше, тем лучше).

После шлифовки коленвала, прежде чем установить его на своё место с новыми ремонтными вкладышами, коленчатый вал и все его масляные каналы и полости следует обязательно тщательно отмыть сначала бензином, а потом керосином, чтобы вымыть все остатки от шлифовки (абразив и металлическую пыль). Подробно об этом можно почитать вот тут.

После промывки и установки коленвала на своё место с новыми (ремонтными) вкладышами, затягиваем крышки шатунов и крышки коренных подшипников с требуемым моментом, который был указан выше. Ну и собираем двигатель в последовательности обратной разборке.

Вот вроде бы и всё о шлифовке коленвала и нюансах с ней связанных, успехов всем.

Шлифования шеек коленчатого вала и

Расчет штучного времени

Цель работы:изучение характерных дефектов коленчатых валов двигателей транспортных средств, причин их возникновения и способов устранения.

Задачи работы:

1. закрепление знаний по основным техническим данным коленчатых валов;

2. изучение технических условий на ремонт коленчатых валов;

3. изучение технических требований к коленчатым валам поступающим на сборку;

4. получение практических навыков контроля коленчатого вала;

5. расчет режима шлифования шеек коленчатого вала и штучного времени.

Общие сведения по контролю коленчатых валов

Транспортных средств

Коленчатый вал при работе двигателя испытывает значительные динамические нагрузки различного характера. В процессе изготовления и ремонта в материале вала возникают остаточные внутренние напряжения. Вал имеет сложную конфигурацию и относительно малую жесткость. Вследствие этого картина износа вала довольно сложная.

Износ коленчатых валов сильно влияет на износ других деталей двигателя. Увеличение зазора между шейками коленчатого вала и подшипниками определяется, главным образом, износом шеек вала, так как они изнашиваются почти в два раза быстрее, чем сопряженные с ними подшипники. Увеличение зазора в подшипниках приводит к снижению давления масла, увеличению ударных нагрузок, вызывает усталостные изломы коленчатых валов.

Характер износов коленчатого вала зависит в значительной степени от конструкций двигателя, конструкции и схемы нагружения вала, конструкции системы и условий смазки подшипников вала.

Коренные и шатунные шейки изнашиваются неравномерно как по сечению, так и по длине. Какой-либо общей закономерности в износе коренных шеек не обнаружено. У шатунных шеек наиболее изношенная сторона обращена внутрь колена. Основные дефекты изношенных шеек вала: задиры, уменьшение диаметра, конусность, овальность, удлинение шейки.

Эти дефекты устраняются шлифованием под ремонтный размер, наплавкой под флюсом или железнением. Для валов, изготавливаемых из высокопрочного чугуна, разработаны специальные технологические процессы наплавки.

При ремонте вала сначала правят центровые фаски, расположенные в отверстиях под храповик и под шариковый подшипник. При этом за базы принимаются шейка под шкив или шестерню и цилиндрическая поверхность фланца.

При шлифовании коренных шеек вал базируется по исправленным центровым фаскам. При шлифовании шатунных шеек вал базируют в центросместителях по коренным шейкам и шпоночной канавке на шейке под шестерню.

Шлифование проводится на специальных шлифовальных станках, снабженных центросместителями для шлифования шатунных шеек и приспособления для уравновешивания смещенного (при шлифовке шатунных шеек) коленчатого вала.

Шлифование коренных шеек не отличается от шлифования обычных цилиндрических деталей. Предварительное шлифование ведется при скорости резания 15 м/мин., окончательное – при 8 м/мин. Окончательно шейки шлифуют за три прохода: два с подачей круга, и один без подачи.

Шатунные шейки устанавливают в цетросместителях одним из двух из двух способов:

с сохранением радиуса кривошипа коленчатого вала;

с сохранением материала шейки.

В связи с односторонним износом шатунных шеек при установке вала по первому способу с шейки снимается много металла, в связи с чем диаметр ее резко уменьшается. Максимально возможный диаметр после шлифования с сохранением радиуса кривошипа составит:

где d — величина наименьшего диаметра из числа всех шатунных шеек коленчатого вала;

а — величина износа шатунной шейки.

При шлифовании шатунных шеек по второму способу вал устанавливают так, чтобы линия центров станка делила наименьший диаметр шейки d пополам. При этом максимально возможные после шлифования диаметры шеек будут:

При таком способе установке вала диаметры шатунных шеек после шлифования будут на величину неравномерного износа а больше, чем при установке вала по первому способу.

В этом случае радиус кривошипа ш) станет больше на величину, равную половине величины неравномерности износа, т. е.

(7.3)

где R — радиус кривошипа до шлифования шатунных шеек;

а — величина износа шатунной шейки.

Коленчатые валы дизельных двигателей устанавливают при шлифовании по первому способу, т. е. с сохранением радиуса кривошипа, так как при небольшом расстоянии от днища поршня до клапанов в верхней мертвой точке увеличение радиуса кривошипа приводит к авариям. Для более точного сохранения радиуса кривошипа рекомендуется настройку центросместителя производить по новому коленчатому валу.

Коленчатые валы карбюраторных двигателей устанавливают по второму способу и шлифование ведется с сохранением материала шатунной шейки. При этом установку вала с помощью центросместителей производят так, чтобы отклонения индикатора в плоскости колена вала и в перпендикулярной плоскости были попарно одинаковыми.

Режим шлифование шатунных шеек отличается от шлифования коренных тем, что число оборотов вала подбирают в зависимости от его длины и веса. Для этого установленный в цетросместителях вал вращают, постепенно увеличивая число оборотов.

Число оборотов, при котором показания индикатора подведенного к одной из средних шатунных шеек не превышает допуска на обработку (0,01 – 0,02 мм) шатунных шеек вала, считается оптимальным.

Шейки вала при шлифовании охлаждают эмульсией.

После шлифовки коренные и шатунные шейки обычно полируют или подвергают другим финишным операциям.

Отверстие во фланце вала под шарикоподшипник может восстанавливаться, наряду с постановкой втулки и наплавкой в среде углекислого газа.

Значительное влияние на работоспособность двигателя оказывают деформации вала (изгиб и скручивание) и изменение радиуса кривошипа.

Радиус кривошипа вала изменяется в результате нарушения технологии восстановления вала (в основном, при правке и механической обработке), когда станочники, стремясь уменьшить объём механической обработки, искусственно смещают ось шатунной шейки.

Это же может служить причиной неисправленной скрученности вала.

К отремонтированным коленчатым валам предъявляются следующие требования:

·шатунные и коренные шейки вала должны иметь шероховатость и искажения геометрической формы не более значений указанных на рабочих чертежах;

·шейки коленчатых валов должны быть прошлифованы под один размер;

·радиусы галтелей должны быть в пределах 2-3 мм;

·кромки масляных каналов должны быть затуплены, каналы должны быть чистыми;

·противовесы не должны обезличиваться;

·разница в величине радиуса кривошипа не должна превышать 0,5 мм, увеличение радиуса кривошипа для дизельных двигателей не допускается.

Технические требования к коленчатым валам

Поступающих на сборку

У коленчатых валов, поступающих на сборку, масляные каналы и полости должны быть тщательно очищены от шлака. Шатунные и коренные шейки должны быть номинального или одного из ремонтных размеров, указанных в табл. П 7.1. Для одноименных шеек разные ремонтные размеры не допускаются. Шероховатость поверхности коренных и шатунных шеек должна соответствовать Rz=l,6, а овальность и конусность шеек не должна превышать 0,01 мм. Размеры галтелей коренных и шатунных шеек должны быть в пределах 1,0 – 3,0 мм.

Таблица П 7.1 – Номинальный и ремонтные размеры коренных и шатунных шеек коленчатого вала.

Длина передней коренной шейки не должна превышать 31,62 мм, а шатунных шеек 58,32. При установке вала на крайних коренных шейках биение средних шеек не должно превышать 0,05 мм. Не параллельность осей шатунных шеек относительно коренных не должна превышать 0,01 мм на длине каждой шатунной шейки. Размеры отверстий во фланце коленчатого вала под болты крепления маховика не должны превышать 14,56 мм. Биение торца фланца коленчатого вала не должно превышать 0,05 мм.

Таблица 7.2 – Длина передней коренной шейки коленчатого вала и ремонтные размеры задней шайбы упорного подшипника

Длина передней шейки, ммТолщина задней шайбы, мм
31,00-31,172,5-2,4
31,17-31,322,6-2,5
31,32-31,472,7-2,6
31,47-31,622,8-2,7

Таблица 7.3 – Ремонтные и допустимые без ремонта размеры отверстий во фланце коленчатого вала под болты крепления маховика.

Наименование размераРазмеры, мм
РемонтныйДопустимый без ремонта
Номинальный24+0,03514,06
1 -й ремонтный14,25 +ид3514,31
2-й ремонтный14,5 +ид3514,56

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Обработка коленчатых валов

Обработка однородных элементов коленчатых валов различной конструкции и разных размеров имеет много общего. Коленчатые валы обладают сравнительно небольшой жесткостью и легко деформируются под воздействием радиальных и осевых нагрузок, поэтому при обработке, особенно чистовой, надо принимать меры, предотвращающие деформацию.

Обработка коленчатых валов ведётся обычно в три этапа: черновая, чистовая и отделочная. В том случае, когда заготовки коленчатых валов получают свободной ковкой, обработка ведётся в три-четыре этапа: обдирка, черновая, чистовая и отделочная обработка. Черновая и чистовая обработка коренных шеек и концов крупных коленчатых валов производится на токарных станках. Для устранения деформации вала в центрах обрабатывают только шейки, расположенные близко к концам, затем вал устанавливают этими шейками в люнеты, после чего обрабатывают другие шейки. Одновременно с этим обрабатывают торцевые поверхности, контуры и скосы щёк, то есть все поверхности, оси вращения которых совпадают с осью коренных шеек.

У валов небольших размеров коренные шейки часто обрабатывают на многорезцовых специальных токарных станках с двусторонним или центральным приводом. Вал устанавливают обработанными средней или крайними шейками во вращающийся люнет или специальные патроны. Одновременно обрабатывается часть или все свободные от зажима коренные шейки и торцовые поверхности щёк (см.рис1). каждая шейка или пара щёк обрабатывается тремя призматическими резцами: два резца переднего суппорта обрабатывают торцовые поверхности щёк, галтели и прилегающие к ним части шейки, а третий резец заднего суппорта – среднюю часть шейки. Резцы работают как фасонные, с радиальной подачей. Вследствие того что резцы расположены с двух сторон обрабатываемой шейки, уменьшается деформация вала.


Рисунок №1 – обработка коренных и торцевых поверхностей шеек коленчатого вала

Черновую и чистовую обработку производят на одинаковых станках, которые отличаются только настройкой (размерами посадочных мест в патронах и люнетах, размером и формой резцов). Специфической операцией при изготовлении коленчатых валов является обработка шатунных шеек и поверхностей шеек, оси которых не совмещены с осью коренных шеек. Для обработки шатунных шеек крупных коленчатых валов широко применяют станки с вращающимся суппортом (см.рис.2). Универсальность этих станков и достаточно высокая производительность позволяют применять их при различных выпусках.

Коленчатый вал закрепляют коренными шейками в призмы стоек 4, установленных на станине станка. Совмещение оси обрабатываемой шейки с осью вращения резцов достигается путём разворота вала и смещения корпуса 1 по направляющим 3 в поперечном направлении. На призматических направляющих 7, укреплённых на кольце 8, которое вращается в корпусе при помощи червячной пары, перемещаются два суппорта 6. Подача суппортов осуществляется от электродвигателя с редуктором 9 через ходовые винты. Установку вала проверяют при помощи скобы 5, которой изменяют расстояние от вращающегося кольца до накерненного на щеке центра шейки. Подрезание щёк производится одновременно двумя резцами, движущимися навстречу один другому. Протачивание шейки производится резцами, установленными на размер, при движении корпуса по направляющим 2 вдоль оси шейки.

Обтачивание шатунных шеек небольших валов при большом выпуске производится на станках с двусторонним приводом; при этом вкладыши в патронах для установки вала смещены на величину радиуса кривошипа (см.рис.3). С одной установки обрабатывают шейки, расположенные на другой оси. Угловое положение вала в патроне при обработке крайних шатунных шеек фиксируют по базовой площадке или риске на щеке, а при обработке остальных шеек – по обработанной крайней шатунной шейке.


Рисунок №2 – Станок с вращающимся суппортом для обтачивания крупных коленчатых валов

Рисунок №3 – Обтачивание шатунных шеек на станке с двухсторонним приводом

Обработка ведётся двумя резцами с переднего суппорта и одним резцом с заднего суппорта, так же как при обработке коренных шеек. Прямоугольные щёки коленчатых валов обрабатывают на вертикально-фрезерных или продольно фрезерных станках торцевыми фрезами.

Читайте также:  Электроприводы, как шаг в будущее

Щёки круглой формы обрабатывают на токарных станках, преимущественно с двусторонним приводом, аналогично обработке шатунных шеек. Обработку обычно ведут проходными резцами с продольной подачей. Щёки овальной формы обрабатывают или по частям такими же способами, как и круглые щёки, или на токарно-копировальных многосуппортных станках, конструктивно подобных станкам для обработки кулачковых валов, схема работы которых показана на рис.4.

Смотрите также

Шейки коленчатых валов после чистового обтачивания подвергают отделочной обработке. Шейки очень крупных валов подвергают отделочной обработке на токарных станках одновременно с чистовым обтачиванием. Эта работа ведётся вручную рабочими высокой квалификации. Форму поверхности шеек проверяют на краску по эталонным стальным вкладышам, а размеры и взаимное положение шеек – микрометрами и индикаторами.

В настоящее время отделка шеек коленчатых валов тепловозных и судовых двигателей производится так же, как и небольших коленчатых валов, на специальных шлифовальных станках. Шлифование коренных шеек производят с установкой вала в центрах и люнетах. При шлифовании крупных валов установку люнетов проверяют путём контроля изменения расстояния между щеками индикаторным приспособлением. Если вал при вращении изгибается, расстояние между щеками изменяется. При этом допускается изменение расстояния между щеками не более 0,01-0,02 мм. Регулировкой люнетов достигается правильное положение оси вала, и при этом положении шлифуются шейки. Шлифование шатунных шеек производится на шлифовальных станках с двусторонним приводом (см.рис.5). Коленчатый вал, так же как при обтачивании шатунных шеек, устанавливают концевыми коренными шейками в патроны 5 с эксцентрично расположенными вкладышами 2. На конце вала закрепляют делительный диск 6 с пазами 3, который фиксатором 4 удерживается в требуемом положении.

При незажатых делительном диске и патронах вал устанавливают так, чтобы шлифуемые шатунные шейки имели минимальное биение. Затем патроны и делительный диск закрепляют на валу, а вал прочно закрепляют хомутами 7, после чего производят последовательное шлифование шеек, оси которых совпадают с осью вращения шпинделей станка. Шлифование ведется с постепенным поджимом люнетов 1, установленных под шлифуемые шейки. После шлифования пары шеек вал поворачивают до совмещения осей следующей пары шеек с осью вращения шпинделей станка, фиксатор вводят в паз делительного диска и затем производят шлифование следующей пары шеек. При шлифовании шеек на специализированных станках размеры контролируют индикаторной трёхконтактной скобой.


Рисунок №4 – Обтачивание кулачков на токарно-копировальном станке

Рисунок №5 – Шлифование шатунных шеек на станке с двухсторонним приводом

Шейки валов после шлифования полируют или подвергают суперфинишированию. Схема работы станка для суперфиниширования коленчатого вала показана на рис 6. К шейкам коленчатого вала, вращающегося в центрах станка, прижимаются абразивные бруски 1 головок для суперфиниширования. Головки закреплены на коленчатых валах 2, вращающихся синхронно с обрабатываемой деталью, вследствие чего обеспечивается постоянный контакт брусков с шейками. Вращающийся от электродвигателя эксцентриковый палец 4 сообщает брускам возвратно-поступательные движения вдоль шейки. Работа ведётся с обильным охлаждением детали керосином.


Рисунок №6 – Схема работы станка для суперфиниширования шеек коленчатого вала

Полирование шеек производят на подобных станках, но у них вместо абразивных брусков закреплены жимки, охватывающие шейку вала и прижимающие к обрабатываемой поверхности мелкозернистую шлифовальную шкурку.
Для подвода смазки к подшипникам в шейках и щеках коленчатых валов деталей делают отверстия. Эти отверстия имеют малый диаметр (6-10 мм) и большую глубину. В мелкосерийном производстве обработку отверстий для смазки производят по кондукторам на радиально-сверлильных станках. В крупносерийном и массовом производстве для этого используют специальные станки, часто многошпиндельные, работающие с частными отводами сверла для удаления стружки, или автоматические линии. Отвод и подвод свёрл осуществляется автоматически после сверления 4-5 мм. Чтобы предотвратить поломку свёрл, станки для глубокого сверления часто снабжают устройствами, отводящими сверла при появлении крутящего момента.

Статья создана с использованием литературы: “Технология производства двигателей внутреннего сгорания”, М.П. Ягудин

Ремонт кривошипно-шатунного механизма

Восстановление коленчатого вала

Коленчатые валы большинства двигателей изготовлены штамповкой из стали 45, 40Х, 50Т и ДР-У некоторых двигателей валы изготовлены литьем из высокопрочного магниевого чугуна. Основными дефектами коленчатых валов являются износ коренных и шатунных шеек и изгиб вала. Реже встречаются повреждения резьбы, трещины, износы шпоночных канавок, отверстий под болты крепления маховика, посадочных мест под шестерню и шкив, маслосгонной резьбы.

Коленчатый вал выбраковывают при наличии трещин, за исключением небольших продольных трещин на коренных и шатунных шейках длиной до 3 мм. При износе коренных и шатунных шеек, выходящем за пределы последнего ремонтного размера, коленчатые валы дизелей также выбраковывают.

Необходимость восстановления коленчатого вала и замены подшипников определяют по превышению допустимых зазоров в подшипниках.

Перед ремонтом коленчатый вал промывают в моечной машине ОМ-36000. Особенно тщательно промывают полости для центробежной очистки масла и масляные каналы. С помощью магнитного дефектоскопа проверяют наличие трещин на шейках вала.

Изгиб вала устраняют специальной правкой местным наклепом.

Изношенные посадочные места под. шестерню или шкив восстанавливают наплавкой в среде углекислого газа проволокой Св-18ХГСА с последующей обработкой под номинальный размер.

Изношенные шпоночные канавки и отверстия под штифты для установки маховика заваривают полуавтоматом в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С. Шпоночную канавку фрезеруют на том же месте, чтобы не нарушить установку распределительных шестерен. Заваренные отверстия после зачистки торцовой поверхности на токарном станке просверливают, зенкуют и развертывают на сверлильном станке.

Наиболее распространенным способом восстановления коренных и шатунных шеек коленчатых валов является шлифование их под ремонтные размеры, установленные для каждой марки двигателя. Перед шлифованием шеек должны быть устранены все другие дефекты вала. Измеряют шейки в двух сечениях на расстоянии 10 мм от щек и в двух плоскостях: в плоскости кривошипа и перпендикулярно ей.

Для шлифования шеек коленчатых валов применяют универсальный шлифовальный станок 3A423, на котором можно шлифовать как коренные, так и шатунные шейки, или специализированные станки. Все шейки шлифуют под один ремонтный размер. Сначала шлифуют коренные шейки, а затем шатунные. За установочные базы при шлифовании коренных шеек принимают фаску отверстия под храповик и фаску или отверстие в торце вала под подшипник. Предварительно эти базы проверяют и при необходимости исправляют. Для проверки коленчатый вал устанавливают в центрах и измеряют его биение по неизношенным поверхностям. Радиальное биение шейки под шестерню и фланца маховика не должно превышать соответственно 0,03 и 0,05 мм.

При шлифовании шатунных шеек за установочные базы принимают шейку под шестерню и наружную цилиндрическую поверхность фланца маховика или прошлифованные крайние коренные шейки.

Перед шлифованием отверстия масляных каналов зенкуют на сверлильном станке или электродрелью со специально заправленным абразивным инструментом или сверлом диаметром 14-16 мм с твердосплавными пластинками.

При шлифовании шатунных шеек коленчатый вал устанавливают в трехкулачковых патронах центросместителей передней и задней бабок. С помощью центросместителей ось коренных шеек смещают относительно оси пинолей передней и задней бабок на величину радиуса кривошипа. Угловая ориентация вала осуществляется индикаторным приспособлением по шлифуемой шейке. Для восприятия усилия, создаваемого при врезании в шейку абразивного круга, и предугреждения прогиба вала применяют люнет.

Рис. Приспособление для установки вала при шлифовании шатунных шеек: 1 — призма; 2 — шатунная шейка; 3 — индикаторное устройство.

Шейки коленчатого вала шлифуют электрокорундовыми кругами на керамической связке зернистостью 16-60, твердостью СМ2, CI, СТ1 и СТ2. Режим шлифования: окружная скорость шлифовального круга — 25-35 м/с; окружная скорость вала — 18-25 м/мин (при шлифовании коренных шеек) и 7-12 м/мин (при шлифовании шатунных шеек), поперечная подача круга — 0,003-0,006 мм/об, продольная подача — 7-11 мм/об. С целью предотвращения образования микротрещин при шлифовании применяют обильное охлаждение.

Для получения шероховатости поверхности Ra 0,16-0,32 мкм после шлифования шейки полируют пастой ГОИ № 20-30 на установке ОР-26320 или на стенде 6749. На специализированных ремонтных предприятиях при больших программах ремонта для доводки шеек вместо полирования применяют суперфиниширование на специальном полуавтомате 3875К.

Шейки коленчатых валов автомобильных двигателей, вышедшие по размерам за пределы ремонтных, наплавляют автоматической наплавкой под слоем флюса и обрабатывают до номинальных размеров.

Восстановленные коленчатые валы подвергают динамической балансировке на специальной машине КИ-4274 или БМ-У4.

После шлифования и полирования шеек коленчатые валы и масляные каналы тщательно промывают и продувают сжатым воздухом.

При контроле восстановленных валов проверяют размеры, определяют конусообразность, овальность, бочко- и седлообразность всех шеек с помощью скобы, настроенной по концевым мерам. Взаимное расположение коренных и шатунных шеек, биение средних коренных шеек, поверхности фланца под маховик, биение поверхностей под шкив и шестерню, смещение осей шатунных шеек относительно общей плоскости, проходящей через первую коренную и первую шатунную шейки, а также радиус кривошипа определяют контрольными приспособлениями. Шероховатость поверхности определяют по образцам шероховатости.

Ремонт шатунов

Шатуны большинства автотракторных двигателей изготавливают из сталей 45, 40Х, 40Г и др. Основные дефекты шатунов: изгиб и скручивание стержня; износ отверстия нижней головки шатуна, втулки и отверстия верхней головки под втулку; износ опорных поверхностей крышки под гайки шатунных болтов и др.

Шатуны выбраковывают при наличии трещин, обломов, аварийных изгибов. Кроме того, шатуны двигателей СМД-60, СМД- 64 и их модификаций выбраковывают, если смяты треугольные шлицы на опорных поверхностях разъема нижней головки.

Рис. Приспособление КИ-724 для проверки шатунов: а — установка шатуна на приспособление; б — установка стрелки индикаторов на ноль; в — устройство оправки: 1 — шатун с крышкой; 2 — призма с индикаторами; 3 — ограничитель; 4 — плита; 5 — зажимной палец; 6 — рукоятка; 7 — оправка; 8 — опорная поверхность оправки; 9 — зажимной винт ограничителя.

Изгиб и скрученность шатунов проверяют при помощи индикаторных и оптических приспособлений. В мастерских общего назначения для проверки шатунов используют приспособление КИ-724, которое является универсальным и позволяет контролировать шатуны двигателей разных марок. Перед проверкой в отверстие плиты 4 приспособления вставляют оправу 7. При этом опорная поверхность 8 оправки для нижней головки шатуна должна находиться вверху, а зажимной палец 5 — внизу. Шатун без втулки верхней головки закрепляют на оправке 7. В отверстие верхней головки шатуна предварительно вводят малую оправку приспособления. Установив призму 2 на малую оправку, перемещают шатун вместе с оправкой и призмой до тех пор, пока упор призмы не коснется поверхности плиты. В таком положении закрепляют оправку рукояткой 6. Затем снимают шатун с приспособления, а призму с индикатором устанавливают на оправку 7 и перемещают, пока упор призмы не коснется поверхности плиты и стрелка индикатора не повернется на 1,0-1,5 оборота. В этом положении стрелку верхнего индикатора устанавливают на ноль. Поворачивают призму на оправке так, чтобы измерительный стержень нижнего индикатора и второй упор соприкасались с плитой, и устанавливают на ноль стрелку другого индикатора.

Устанавливают шатун на оправке 7 так, чтобы его нижняя головка уперлась в ограничитель 3. Ставят призму на малую оправку верхней головки шатуна и подводят ее к плите. При касании упора призмы стрелка верхнего индикатора покажет величину изгиба в сотых долях миллиметра на длине 100 мм. Повернув призму другой стороной, нижним индикатором определяют величину скрученности шатуна.

Для шатунов дизелей всех марок изгиб не должен превышать 0,05 мм, а скрученность — 0,08 мм на длине 100 мм (расстояние между упором призмы и измерительным стержнем индикатора). Допустимый изгиб шатунов автомобильных двигателей 0,03 мм, допустимая скрученность 0,06 мм.

Шатуны, имеющие изгиб или скрученность, выходящие за допустимые значения, восстанавливают или выбраковывают. Допускается правка с подогревом стержня пламенем газовой горелки до температуры 450-500°С. Подогрев снимает внутренние напряжения в стержне шатуна, которые во время работы двигателя стремятся возвратить шатун в исходное (деформированное) состояние.

Износ отверстий нижней головки шатуна устраняют несколькими способами в зависимости от степени износа. Перед восстановлением проверяют опорные поверхности под головки шатунных болтов и гаек, а также плоскости разъема.

Опорные поверхности фрезеруют до выведения следов износа. Смятые или изношенные плоскости разъема фрезеруют или шлифуют до получения параллельности плоскостей с образующей отверстия. Непараллельность допускается не более 0,02 мм на всей длине плоскостей разъема.

Если слой металла, снятый шлифованием с плоскостей разъема крышки, не превышает 0,3 мм, а с плоскостей разъема шатуна 0,2 мм для дизелей и соответственно 0,4 и 0,3 мм для карбюраторных двигателей, то шатун собирают, затягивают гайки с нормальным усилием затяжки и растачивают, а затем шлифуют до номинального размера.

Если отверстия под вкладыши в шатунах изношены настолько, что с плоскостей разъема требуется снимать слой металла больший, чем указано выше, то отверстия восстанавливают наращиванием слоя металла (железнение, газопламенное напыление и др.) с последующей обработкой под номинальный размер.

Газотермическое напыление коренных шеек коленчатого вала ЯМЗ 238. Роботизированный комплекс

Изношенное отверстие под втулку в верхней головке шатуна растачивают или развертывают до выведения следов износа и запрессовывают втулку увеличенного размера по наружному диаметру. Отверстие под втулку растачивают на станке УРБ-ВП-М или на токарном станке с помощью специального приспособления. После расточки втулку раскатывают роликовыми раскатниками на тех же станках. При растачивании оставляют припуск на раскатку 0,04-0,06 мм. Процесс раскатки уменьшает шероховатость поверхности и увеличивает прочность посадки втулки на 70—80%.

Изношенные втулки верхней головки шатуна восстанавливают обжатием с последующим наращиванием наружной поверхности меднением, осадкой в шатуне, термодиффузионным цинкованием с последующей механической обработкой.

Ремонт поршней и пальцев

В большинстве двигателей поршни изготовлены из сплавов алюминия. В процессе эксплуатации в них возможны следующие дефекта: износ наплавляющей части (юбки) поршня, канавок под поршневые кольца и отверстий в бобышках под поршневой палец; задиры и трещины. Основной дефект поршневых пальцев — износ наружной поверхности под втулку верхней головки шатуна и под отверстия бобышек поршня, возможны трещины, сколы и забоины.

Поршни и поршневые кольца, изношенные свыше допустимых пределов размеров, не восстанавливают. При текущем ремонте изношенные отверстия бобышек развертывают под палец увеличенного размера. Чтобы сохранить соосность отверстий, их разворачивают специальной длинной разверткой за один проход. После развертывания проверяют диаметр отверстия индикаторным нутромером и перпендикулярность оси отверстий к оси (или образующей) поршня на специальных приспособлениях.

Ссылка на основную публикацию