Постель коленвала что это такое
Постель коленвала что это такое
Для нормальной работы двигателя автомобиля необходима идеальная работа всех механизмов.
Главенствующее, но так часто обделяемое вниманием – роль исправного двигателя в КШМ (вкладыши коленвала). От их эффективной работы, от износа зависит общая работа работоспособность мотора. Тонкие на первый взгляд пластинки являются необходимой и важной наружной обоймой подшипника, которая позволяет снижать трение, но и они в свою очередь быстро поддаются деформации. К сожалению, многие автомеханики и автолюбители всерьез полагают, что постель коленвала не может изнашиваться, и даже не проверяют в каком она нынешнем состоянии. При отсутствии правильного ремонта такое обстоятельство приводит к негативным результатам и еще более длительному ремонту.
При установке нового коленвала в старую постель высока вероятность, что повреждения будут внешне не видны, а постель будет зажимать, и только ухудшит диагностику неполадки. Например, при тугом движении или зажатии после заведения мотора происходит интенсивное трение и перегрев узла с последующим заклиниванием. Велика вероятность серьезного заклинивания в результате механических и термических нагрузок и, впоследствии, при запуске двигателя вкладыши могут серьезно деформироваться.
Наиболее частая проблема искажения цилиндрических поверхностей – это искажение естественной формы от поперечного сечения кольца. Возникнуть оно может как в результате заклинивания, так и в момент стабильной работы. Длинная циклическая нагрузка может проявиться эллипсностью отверстий в опорах.
Если взглянуть на отверстия, а точнее на его диаметр то, нетрудно определить и заметить неестественное увеличение размеров по сравнению с предыдущим номинальным значением направления, которое совпадает с направлением движения поршня. Нужно ли говорить, что слабые части опоры, а также коренные крышки могут подвергнуться наиболее сильному искажению. Формированию эллипсности способствуют и другие причины, например, нарушение правильности нанесения смазки на коренные подшипники при малом пробеге
Причины поломки постели вала
Разладка происходит за счет интенсивного нагревания шейки подшипника. Отсутствие или малое количество смазки позволяет металлу сильно нагреваться, расплавлять защитный слой и выводить из строя мотор путем стирания опорной поверхности вкладыша.
На полукольцах, его наружных стенках предусмотрены специальные выступы, убирающиеся после сборки в переднюю часть бока. При возникновении крайне неблагоприятных условий, дефектов, эти усики не могут нормально удерживать вкладыш, и он приклеивается к шейке коленвала. В данном случае мотор в лучшем случае просто заклинивает, он глохнет и перестает работать.
Необходимо заметить, что проворачивание вкладыша может привести к быстрому износу уже опорных поверхностей, когда глубокая выработка поверхностей доходит до 0.4 мм и больше
Основные причины и возможные проблемы неисправностей:
— слишком густая смазка или ее полное отсутствие, соприкосновение абразивов с нижней частью двигателя;
— маловязкая смазка при интенсивной перегрузке;
— малое натяжение силы при установке крышки подшипника.
Необходимо сразу проверять на аномальное отклонение отверстий постельного вала, а то, что превышает величину 0,02 – сразу же исправлять.
Взяв в расчет длину и глубину повреждения и взвесив все, можно принимать решение о ремонте и восстановлении исходного состояния. Необходимо соблюдать нужные пропорции в соответствие с опорой, которая, в свою очередь, требует естественной производительности подшипника.
Необходимо строго следить за изменением положения оси коленвала. Отклонение более, чем на 0.08 мм приводит к потере работы сальника, как переднего, так и заднего, а также нарушение герметичности.
При неправильной установке вероятная проблема со стыковкой двигателя с коробкой передач и агрессивное воздействие на трансмиссию. Для автоматической коробки передач смещение на 0,05 мм уже может привести к поломке, когда для механической результат допустим в 0,1 мм.
При изменении, смещении оси вала, меняется камера сгорания. Это, в свою очередь, влияет на степень сжатия и мощность двигателя, соответственно.
Наиболее остро изменения на себе ощущают дизельные двигатели, и незначительное уменьшение и увеличение подъема может столкнуть с ГБЦ и вызвать серьезную поломку.
После проверки всех опор вала, устранения всех неполадок можно применить метод занижения крышек.
Обработка отверстий происходит путем растачивания на основе оси отверстия, которые обработаны.
Необходимо правильно лишь подобрать правильный метод ремонта, вносящий минимальное изменение в двигатель и местонахождение оси. Часто бывает, что для исправления смещения требуются более качественные методы решения проблемы, вплоть до полного разбора двигателя и цена ремонта в каждом конкретном случае определяется индивидуально.
Как отремонтировать постель коленвала?
Среди наиболее распространенных проблем, которые и подталкивают автовладельцев и механиков к ремонтным работам, выступают проблемы с постелью коленвала. По сути, постель коленвала – это сложнейшее изделие, обладающее округлой геометрической формой. Проблемами являются отклонения в формах поперечного сечения к поверхности окружности в цилиндрических частях двигателя.
Причины неисправностей
Такое явление специалисты именуют эллипсностью (вытягиванием окружности в эллипс), причинами его возникновения могут быть всевозможные механические воздействия и поломки двигателя.
Одной из наиболее распространенных является частое пользование двигателем и попросту его изнашивание. Даже в случае нормальной работы автомобиля (при регулярных диагностиках и проверках), происходит деформация коренных крышек, вследствие чего весь вал выходит из строя. Поэтому ремонт постели коленвала неизбежен. В этом случае эллипсность происходит в случае увеличения размера постелей и обычного трения между собой и с устройством, блокирующим крышки у корней устройства.
Также эллипсность может наблюдаться в результате чрезмерно малого пользования двигателем. В этом случае нарушается структура смазки коренных подшипников. Важную роль играет нагрев: в результате повышения температуры сначала выходят из строя болты и крышки опоры вала, а затем уже и сама постель. Страдают от эллипсности в первую очередь те двигатели, которые изготовлены из легкосплавных цилиндрических блоков.
Реконструкция постелей коленвала
Дабы восстановить работу двигателя, необходимо прибегнуть к починке коленчатого вала и любых изменений, которые необходимо устранять, дабы избежать полной поломки силового агрегата.
Постели коленвала – следы разрушения уже начинают быть видны
Все ремонтные работы такого типа предусматривают единую цель: они направлены на восстановление формы, размера и положения отверстий в опорах, дабы восстановить и наладить работу подшипников.
Восстановление постели коленвала в блоке цилиндров:
Есть несколько видов работ по восстановлению постели коленвала и зависят они от сложности и уровня повреждения:
При снижении высоты крышек у корня следует помнить, что данная методика обладает крайне низким диапазоном применения. При обработке постели смещается уровень нахождения коленчатого вала, это очень часто приводит к полному разрушению. Начинается все с нарушения работоспособности сальников и всевозможные нестыковки двигателя с КПП. Также смещение и нарушение оси вала пагубно влияет на работу деталей трансмиссии, на степень сжатия камеры сгорания и так далее.
При выборе методики устранения данной проблемы необходимо выбирать ту, которая будет менее пагубно влиять на положение оси приспособления коленвала и по минимуму расстраивать конструкцию двигателя. В случае возникновения затруднительных ситуаций необходимо пройти предварительную диагностику и консультацию у специалистов, дабы исключить ошибки в процессе починки постели коленвала.
Восстановление постелей коленчатых валов двигателей автомобилей
Восстановление постелей коленвалов в Механике
Износ постелей коленчатого вала
Коленчатый вал в блоке цилиндров устанавливается коренными шейками в специальные посадочные места – они называются «коренные опоры коленчатого вала» и выглядят следующим образом:
В опоры коренных шеек коленчатого вала устанавливаются вкладыши, на которые укладывается коленчатый вал:
Сверху коренные шейки коленвала закрываются крышками, в посадочные места которых также устанавливаются вкладыши:
Вот так выглядит коленвал, установленный в блок цилиндров:
Схематично коренная шейка коленвала, установленная в блоке цилиндров, выглядит так:
Схематичное изображение изношенного узла:
А вот так схематично выглядит коренная опора коленчатого вала после того, как коленчатый вал и вкладыш сняты:
Реальный износ опоры выглядит, например, так:
А вот так может выглядеть износ в крышке:
Что будет, если не восстанавливать постель коленчатого вала?
Принципиально возможно при наличии повреждений постели коленчатого вала ничего не делать с ней – просто поставить новые вкладыши, отшлифовать при необходимости коленчатый вал под ремонтный размер (или поставить новый), и собрать мотор. Но это плохо, и вот почему:
При восстановлении обе проблемы устраняются. Нужные размеры опор – и есть основная цель работы, а соосность обеспечивается технологией восстановления.
Таким образом, вариант «не восстанавливать», хотя принципиально и реализуем, на практике не имеет смысла – если, конечно, целью не стоит собирание максимума практических знаний о несоблюдении технологии ремонта. Как правило, мотор ремонтируют все же чтобы ездить, поэтому сделаем вывод о необходимости ремонтировать постели коленчатых валов, если те имеют повреждения.
Способы ремонта постелей коленчатых валов
Технологий ремонта достаточно много, конкретный технологический маршрут зависит от конкретного двигателя и его состояния, но общую методику мы опишем.
Первое, что надо понять, имея задачу восстановления постелей коленчатых валов – существуют ли для данного двигателя вкладыши ремонтных размеров, под увеличенный диаметр постели. Если да, и износ постелей не превышает этих размеров – то остается расточить постели под ремонтный размер. Конкретная методика будет описана ниже.
Если ремонтных вкладышей не существует – остается расточка под номинальный размер. Также возможна ситуация, когда постели изношены настолько, что расточка под ремонтный размер уже невозможна – в этом случае применяется нанесение (напыление, наваривание) дополнительного металла, который и растачивается в необходимый размер.
Расточка в любом случае производится на горизонтально-расточном станке, подобном приведенному на фото ниже, а вот технологии восстановления используются разные.
Расточка в номинальный размер с занижением крышек коренных опор
В этом случае снимается около 0.5 мм (зависит от конкретного случая) с плоскости, которой крышка постели коленчатого вала примыкает к ответной части. После этого крышки устанавливают на свои штатные места. Постель после этого приобретает эллипсность, а значит – ее можно расточить в необходимый размер.
На эскизе показана заниженная крышка, установленная на коренную опору. Величина занижения утрирована для наглядности:
Явный плюс этого способа – восстановление номинального размера и использование штатных вкладышей. Минус заключается в том, что ось коленчатого вала смещается, и при большом смещении это может быть критично для работы двигателя. Как правило, после измерения износа постелей коленвала становится ясно, на какую величину придется занижать крышки, и на сколько уйдет ось. Исходя из этого делается вывод, подходит ли такой способ для данного конкретного случая.
На эскизе показана постель коленчатого вала, восстановленная с занижением крышки. Отмечено смещение оси коленчатого вала:
Этот способ не подходит, в конструкции двигателя применены «разрывные» крышки опор, которые изготавливаются методом «отламывания». В этом случае поверхность соприкосновения крышек с постелью неровная. Занижать ее пришлось бы на несколько миллиметров, а это ведет к критическому изменению геометрии двигателя, не совместимому с его работоспособностью.
На фотографии показано сопряжение крышки и посадочного места:
Вот как выглядят сопрягаемая часть:
Расточка постелей коленчатого вала в ремонтный размер
В этом случае крышки постелей устанавливаются на свои штатные места без каких-либо доработок. После этого постели растачиваются в ремонтный размер.
На эскизе показано состояние «до» и «после»:
Это, в целом, наилучший вариант – он не приводит к смещению оси коленчатого вала, и в целом мотор после него максимально близок к «оригинальному» состоянию. Кроме того, способ подходит и для моторов с «разрывными» крышками постелей. Как уже говорилось выше, минус только в том, что не для всех моторов существуют вкладыши ремонтных размеров.
Расточка в номинальный размер после нанесения металла
Бывает и так, что ремонтных размеров постели не предусмотрено в принципе, и найти чего-то подходящего тоже нельзя. Бывает и так, что износ велик настолько, что все ремонтные размеры уже «пройдены». В этих случаях приходится наносить (например, напылением) слой металла, и затем растачивать в номинальный размер. Схематически процесс показан на эскизе ниже:
Описанных выше технологий достаточно для восстановления постелей коленчатых валов в подавляющем большинстве случаев, а наработанный опыт «Механики» позволяет делать это быстро и качественно.
Ремонт и восстановление постели коленвала
Ремонт двигателя — ответственное и важное мероприятие, которое нередко сопровождается большими сложностями и неожиданностями. Восстановление опорных поверхностей, так называемой «постели коленвала» — одно из самых сложных и трудоемких процедур, в этой статье вы узнаете почему.
Для чего восстанавливать эту постель и, что с ней может произойти в процессе эксплуатации?
Двигатели, у которых блок из легких сплавов, демонстрируют несколько иную картину. У них после 200-300 тыс. пробега эллипсность постели коленвала возникает в результате увеличения их размера в плоскости разъема постели с коренными крышками. При этом разность диаметров, в плоскости разъема опоры может достигать 0,05 мм.
Овальная форма постели может возникать и на небольших пробегах, например, из-за недостатка смазки коренных подшипников. На ранних стадиях процесс образования эллипсовидной постели сопровождается высокой температурой в точке контакта вкладыша и шейки. Это приводит также к нагреву постели коленвала, который имеет непосредственную связь с подшипниками. Как результат — ослабление элементов конструкции (болтов, крышек и т. д.) и нарушение геометрии постели вала.
Алюминиевые моторы, а также те, которые изготовлены из других легких сплавов, еще больше подвержены перегреву. Форма опорных поверхностей у них деформируется гораздо быстрее и сильнее.
Наиболее разрушительный характер несет критически высокая температура в точке соприкосновения шейки и подшипника. Это приводит к плавлению антифрикционного слоя, после чего вкладыш «прихватывается». Провернувшийся вкладыш приводит к повышенному износу постели шейки. Как правило, критическому повреждению подвергается какая-то одна опора, в которой больше других присутствует дефицит смазки.
Ремонт и восстановление постели коленвала
Если постель имеет отклонения в допусках, которые превышают 0,02 мм, ее необходимо восстанавливать. Способ ремонта зависит от степени повреждения и величины эллипса. Главной задачей мастера является восстановление первоначальных характеристик опор и отверстий, для нормальной работы вала и подшипников.
Правка коренных видео
Один из наиболее распространенных приемов ремонта — уменьшение высоты коренных крышек. Это позволяет получить нужный припуск для дальнейшей механической обработки отверстий. Сама постель либо растачивается, либо хонингуется, в зависимости от необходимости. Сама по себе технология восстановления постели не представляет ничего сложного при условии, что для ее выполнения есть все необходимое (оборудование и опыт). Особенность этого способа состоит в том, что при занижении крышек происходит смещение оси отверстий в сторону опорной поверхностей блока двигателя. При этом ось коленвала также сместится в эту сторону.Недостаток такого ремонта заключается в том, что из-за смещения оси коленвала, особенно если оно большое (более 0,08 мм), происходит нарушение работы переднего и заднего сальников. Самое худшее, что может произойти — это полная негерметичность. Также возможны и другие проблемы, например, проблемы во время стыковки мотора и коробки. В последствии это приведет к преждевременному выходу из строя деталей трансмиссии, особенно это касается АКПП. Смещение на 0,05 мм для АКПП уже будет критическим, в то время как МКПП допускает смещение — 0,1 мм.
Смещение оси вала вызывает и ряд других неприятных моментов, например, изменение размера камеры сгорания, что в свою очередь приводит к изменению степени сжатия. Причем больше всего от этого страдают дизельные моторы, для которых степень сжатия — жизненно важный фактор, без которого нормальная работа мотора невозможна.
Если повреждение постели вала существенное, и лишь на одной опорной поверхности, то ее восстанавливают, после чего под нее подгоняют остальные. Как правило, для этого используют метод занижения крышек. Также можно выполнить подбор подходящего вкладыша под увеличенный наружный размер, или изготовить П-образную вставку, которая устанавливается на предварительно расточенную поврежденную поверхность. Финишная подгонка выполняется путем расточки относительно оси, уже обработанной постели коленвала.
Существует масса вариантов, и каждый специалист имеет свои секреты как правильно выполнить ремонт постели коленвала. Самое важное в этом деле — подобрать вариант, максимально подходящий именно под конкретный случай. Также в этом деле важно добиться минимального смещения оси вала, а также минимизировать общие изменения в конструкции силового агрегата.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСТЕЛИ КОЛЕНВАЛА
В процессе эксплуатации коренные опоры коленчатого вала испытывают значительные нагрузки, что приводит к погрешностям форм отверстий в любой из плоскостей в пределах 0,03..0,05 и если не принимать мер по устранению таких дефектов, то в процессе эксплуатации возникают более значительные повреждения:
Ремонт таких отверстий только расточкой не позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики, так как довольно сложно обеспечить стабильный размер и необходимые геометрические параметры отверстий по всем шейкам. Велика опасность прослабить отверстие, большие трудности обработки наваренного отверстия или имеющего наклеп после проворота вкладышей, высокая шероховатость обработанной поверхности ухудшает теплоотвод, этому также способствует наварка лентой и применение эпоксидных композиций. Поэтому с целью обеспечения минимальных геометрических погрешностей при ремонте отверстий опор коленвала, жесткого допуска и необходимой шероховатости следует применять в качестве финишной операции – хонингование.
Выпускаемые в настоящее время за рубежом станки для расточки коренных опор коленчатого вала дороги, а если сюда добавить инструмент и оборудование для хонингования, то получается довольно « круглая » сумма. Кроме того, импортные хонголовки для восстановления постелей коленвала в силу конструктивных особенностей имеют малый диапазон обработки, пониженную радиальную и осевую жесткость, применяются только дорогостоящие абразивные бруски импортного производства.
С целью восстановления коренных опор коленвала в номинальный размер с гарантированным качеством в ООО « Прецизион » разработана комплексная технология, изготавливается инструмент и оснастка для ремонта постелей любых блоков ДВС с любыми повреждениями, с обеспечением всех требований завода-изготовителя.
Во всех случаях при проведении ремонтных работ обязательно производится замер парных плоскостей в тоннеле блока под установку крышек подшипников. Операция производится с помощью контрольной оправки и щупа 0,02 мм.
При неплоскостности более 0,02 мм, плоскость необходимо обработать. Это можно сделать при помощи шабровки, на расточном или фрезерном станке, однако это очень трудоемко.
Поэтому, разработано и изготавливается приспособление «ПРЕЦИЗИОН Т», позволяющее фрезеровать эти плоскости с монтажом всей оснастки непосредственно на блоке.
Следует отметить, что неплоскостность имеют примерно 50% блоков, поступающих в ремонт, а если шейки перегреты или произошел проворот, то неплоскостность в таких случаях бывает всегда и может достигать 0,3мм.
Операция подрезки плоскости (при выявлении неплоскостности) при ремонте постели должна производиться обязательно, так как при установке крышки на «косые» плоскости неизбежно деформируется крышка и блок. Неплоскостность на блоке практически всегда имеет следующий вид:
При креплении крышки блок деформируется и начинает испытывать крайне нежелательные для чугуна нагрузки на разрыв, поэтому очень часто блок после непродолжительной эксплуатации разрывается либо в районе масляного канала по центру, либо происходит разрыв блока с выходом трещин на боковые поверхности блока.
Очень страдают от этого блоки «КАМАЗ», на которых увеличена мощность, а жесткость блока конструктивно осталась прежней. Все это, а также недопустимые нагрузки, могут служить причиной выхода из строя как новых двигателей, так и двигателей прошедших ремонт.
РАССМОТРИМ НАИБОЛЕЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ВИДЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОРЕННЫХ ОПОР И ПОДГОТОВКУ ИХ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОБРАБОТКИ:
1. Самый распространенный случай. Отверстия на одной опоре коленчатого вала или на нескольких имеют деформацию от длительных знакопеременных нагрузок, в результате незначительного перегрева или других причин. Величина геометрических погрешностей не более 0,1 мм. При таких погрешностях коленчатый вал иногда вращается при укладке. Но эксплуатация двигателя с такими погрешностями неизбежно приведет к более серьезным повреждениям постели коленвала. В этом случае подготовка отверстия производится следующим образом:
2. В том случае, если погрешности превышают 0,1мм или необходимо заменить, например крышку коренного подшипника (в результате поломки или другой причины) применяется следующая технология:
Часто встречаются случаи, когда в результате перегрева одна или несколько крышек опор коленвала деформируются, ее края выступают внутрь отверстия на 0,2…0,5 мм и она имеет большой боковой зазор в тоннеле блока (V-образные двигатели) поверхность отверстия в крышке имеет характерный синий цвет. Если крышка базируется на штифты, то происходит уменьшение межцентрового расстояния между штифтами в крышке, и она устанавливается на место с недопустимо большим натягом. В этом случае проводятся следующие операции:
Когда износ не катастрофичный, то на постель или крышку наносится методом напыления порошковый материал С-01-11. При этом используется оборудование «ДИМЕТ» (мод. 405).
4. Случай, когда отверстия имеют большой плюс около плоскости разъёма (характерно для V- образных блоков). В этом случае крышки осаживаются на 0,5…1 мм. Часть отверстий, прилегающих к разъёму в блоке цилиндров, напыляются (навариваются).
Подготовленные таким образом отверстия коренных опор коленвала поступают на расточку всех шеек с одной установки с последующим хонингованием.
Обработка подготовленной постели производится следующим образом:
» ПРЕЦИЗИОН ПП» имеет привод вращения через зубчатую ременную передачу от электродвигателя переменного тока, частотный преобразователь для бесступенчатого регулирования числа оборотов, регулировку по высоте, двухкарданную подвеску, педальный включатель оборотов, бесшумен и удобен в работе и может эксплуатироваться в любом помещении с твердым покрытием пола. Кроме того, «ПРЕЦИЗИОН ПП» при обработке (расточке) постелей среднеразмерных блоков на горизонтально-расточном станке «ПРЕЦИЗИОН П3», является его неотъемлемой частью и может осуществлять привод расточной борштанги с любого торца блока (гбц) в зависимости от конструкции растачиваемого узла.
При расточке с помощью электродрели один оператор удерживает дрель, второй производит подачу. Расточка наваренных (напыленных) отверстий производится за несколько проходов.
Привод при хонинговании осуществляется малооборотной дрелью через карданную подвеску; жесткий разжим брусков с хонингованием в режиме выхаживания обеспечивает высокую точность и необходимую шероховатость. Режущие бруски отечественного производства, их стойкость 200…300 блоков, после чего они заменяются в условиях потребителя. Бруски крепятся к колодкам эпоксидной смолой.
Хонингование производится с СОЖ- дизтопливом или отработкой (только при напылении «ДИМЕТ») с периодическим поливом из лейки, расход СОЖ- 100..200 мл на обработку одного блока.
Настройка хонголовки с одного диаметра на другой производится путем замены опорных шайб под опорными колодками. Например, после хонингования Ø100 ( КАМАЗ) необходимо хонинговать Ø11 1 ( МЕРСЕДЕС). Для этого необходимо подложить шайбы толщиной 5,5мм. (по 3 шайбы под каждую опорную колодку).
Подрезка торцов под упорные подшипники производится инструментом с радиальной подачей резца, обеспечивающего перпендикулярность обрабатываемых поверхностей относительно оси постели. Вся оснастка устанавливается и фиксируется в уже обработанной постели коленчатого вала.
Время расточки всех шеек, например блока КАМАЗ, (без наварки) занимает 10….15 мин. Если какая-то из опор наварена, то она обрабатывается за несколько проходов и время соответственно увеличивается.
Данная технология не требует никакого специального оборудования, так как вся расточная оснастка (навесная оснастка) монтируется на блоке. Для менее габаритных блоков мы предлагаем станок «ПРЕЦИЗИОН П3».
В результате проведения расточки с использованием нашего оборудования обеспечиваются все требования завода-изготовителя (овальность, конусность не более 3..4 мкм, непрямолинейность не более 0,005) производится восстановление коренных опор в номинальный размер с минимальным смещением оси (0,02…0,03) и любыми повреждениями, успешно внедрена и эксплуатируется на многих крупных и малых предприятиях.
Инструмент и оснастка для обработки коренных опор состоит из хонголовки (в комплекте с шайбами на необходимый диаметр) и расточной навесной оснастки, состоящей из:
Для обработки коренных опор различных диаметров изготавливаются хонголовки с диапазонами Ø50…Ø65; Ø63…Ø80; Ø78…Ø100; Ø98…Ø130 + спец.диапазон от 170мм.
