Постель коленвала что это
Как ремонтировать автомобиль
Восстановление постелей коленчатого вала
Коленчатый вал — деталь двигателя сложной формы, включающая шейки на которые крепятся шатуны, от которых коленвал воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Коленчатый вал одна из самых дорогостоящих деталей двигателя, поэтому ремонт коленчатого вала может стать более целесообразным выходом ввиду различных конструктивных особенностей коленчатых валов.
Восстановление коленчатого вала представляет собой комплекс операций по восстановлению опорных поверхностей вала, шлифовке шеек коленчатого вала и замены вкладышей.
Прежде чем приступить к восстановлению постелей коленчатого вала, необходимо провести исследование дефектов коленвала. Давайте рассмотрим виды дефектов коленчатого вала, которые обычно выявляются при повреждении постелей коленчатого вала.
Виды дефектов постелей коленвала
На коленчатом вале часто встречается дефект цилиндрических поверхностей (элипсность) – для обнаружения дефекта следует измерять форму поперечного сечения и сравнить с номинальными размерами.
При замерах обнаруживается, что в направлении, совпадающем с направлением перемещения поршней, происходит увеличение диаметров всех отверстий в сравнении с номинальным значением. Деформации подвергаются коренные крышки.
Износ постелей коленчатого вала мы рассматриваем на примере двигателя с чугунным блоком. У двигателей с блоками цилиндров из других более легких сплавов после аналогичного пробега в 300 тысяч километров наблюдается другая картина. В таком случае обычно отверстия постелей увеличиваются в размерах, что приводит к их эллипсности. Для определения отклонений мы делаем замеры в плоскости разъема опоры и такие же замеры перпендикулярно ей, после чего получаем разность диаметров, которая равна до 0,05 мм.
Причиной эллипсности постелей коленвала может быть нарушение нормальной смазки коренных подшипников. Нарушение смазки приводит к повышению температуры в месте контакта шейки коленвала и вкладыша, в последствие нагревается и постель коленвала. Вследствие ослабления элементов опор вала (болтов, крышек), наблюдается нарушение геометрии отверстия.
Повышение температуры сопровождается расплавлением антфрикционного слоя, что может привести к прихвату вкладыша. Прихват вкладыша (проворачивание вкладыша) вызывает сильный износ опорных поверхностей. Как следствие одна из опор, с худшими условиями смазки, получает сильные повреждения.
Ремонт постелей коленчатого вала
Чтобы восстановить постели коленчатого вала, необходимо устранить все отклонения отверстий постели от номинального значения, превышающие 0,02 мм.
Способы ремонта постелей коленчатого вала
Способ ремонта постели коленчатого вала выбирается в зависимости от глубины повреждения постели. Для нормальной работы подшипников коленчатого вала необходимо, чтобы отверстия имели точные размеры и строгую форму.
Для восстановления постелей коленвала потребуется специальное оборудование. При выборе восстановления постелей методом занижения высоты коренных крышек следует учесть, что в таком случае оси отверстий тоже сместятся в сторону опорных поверхностей блока цилиндров. Это смещение при аккуратной обработке составит половину от величины эллипсности отверстий. Это приведет к тому, что ось коленвала, установленного в постели тоже сместится, на эту же величину. Если положение оси изменится больше, чем на 0,08 мм это может привести к незапланированным проблемам, таким как, неправильная стыковка двигателя с КПП или потеря герметичности в результате нарушения правильной установки сальников.
Если смещение вала повлияет на стыковку двигателя с КПП или АКПП, это может привести к нарушению нормальной работы агрегатов трансмиссии.
Критическое смещение для АКПП: 0,05 мм
Критическое смещение для МКПП: 0,1 мм
Также при смещении оси коленчатого вала изменяется размер камеры сгорания, соответственно изменяется степень сжатия. В некоторых конструкциях двигателей это грозит встречей поршня с головкой блока цилиндра.
При значительном повреждении одной из опор вала необходимо проверить остальные опоры вала и если требуется восстановить их, используя метод занижения крышек. Крышки поврежденных опор можно занизить на требуемую величину, также можно рассмотреть ремонт блока.
Здесь есть несколько вариантов: можно изготовить специальную П образную вставку, которую приваривают к поврежденной поверхности. Обработка отверстия по требуемому размеру проводится растачиванием с учетом оси уже обработанных отверстий.
Главной задачей при ремонте постелей коленчатого вала является выбор методов восстановления, которые позволят избежать значительных смещений оси вала и приведут к меньшим изменениям конструкции двигателя.
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.
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.
