Диагностика и технология ремонта двигателей машин

      Во время работы двигателя при наличии износа гнезд или деформации блока коленчатый вал испытывает дополнительную упругую деформацию, которая может привести к заклиниванию его в подшипниках или к поломке. Поэтому необходимо у всех блоков проверять износ гнезд и их соосное расположение. При износе или нарушении соосности гнезд на величину более 0,03 мм (тракторные двигатели) или 0,02 мм (автомобильные) блоки подвергаются восстановлению.

         Соосность гнезд под вкладыши коренных подшипников в блоке проверяют различными приспособлениями и установками. Простейшее - укладывание на гнезда блока. При этом щупом замеряют зазор между ребрами скалки и поверхностью гнезда. Для проверки смещения гнезд применяют также скалку, закрепляемую в крайних гнездах блока с помощью ступенчатых или конических опор-втулок. На скалке против каждого гнезда поочередно закрепляется измеритель, имеющий индикатор часового типа, и рычаг, прижимаемый пружиной к контролируемой поверхности. Поворачивая скалку вместе с измерителем, определяют смещение промежуточных гнезд относительно крайних. Для контроля соосности гнезд под вкладыши и с вкладышами в блоках двигателей марок СМД-14, Д-50, А-41 и Д-37М применяют пневматическое приспособление КИ-4862, а для контроля соосности гнезд под вкладыши в блоках двигателей марок Д-50, СМД-14, САЩ-60, ЯМЗ-240Б и А-01 — оптико-механическую установку КИ-5506.

 Изношенные поверхности гнезд и их соосность восстанавливают: расточкой на увеличенные ремонтные размеры (через 0,25 мм) с последующей постановкой вкладышей увеличенного наружного диаметра (двигатели СМД-14 и ЯМЗ-238НБ); нанесением на изношенные поверхности состава на основе эпоксидных смол (блоки автомобильных двигателей), используя в качестве наполнителя порошки хорошо проводящие тепло (стальные, алюминиевые), с последующей расточкой после отверждения на нормальный размер; расточкой с последующей электроконтактной приваркой ленты и вновь расточкой на нормальный размер; наплавкой поверхностей гнезд малоуглеродистыми или на никелевой основе электродами с последующей расточкой на нормальный размер и др.

 После восстановления гнезд следует обязательно проверить правильность положения деталей, которые крепятся на задней и передней плоскостях блока (задняя балка, кожух маховика, картер сцепления, кожух шестерен распределения) относительно новой оси гнезд, и при необходимости провести центрирование этих деталей на блоке с помощью приспособлений. Установочные штифты перед центрированием необходимо удалить. Детали закрепляют на блоке на шпильках или болтами и после центрирования сверлят новые отверстия или развертывают старые на увеличенный размер для постановки новых установочных штифтов, соблюдая при этом посадки в блоке и сопрягаемых деталях.

     Контролируют также перпендикулярность расположения оси посадочных поясков под гильзы цилиндров относительно оси гнезд коренных подшипников. Такой контроль у блоков двигателей СМД-14 производят приспособлением КИ-4638. Допускается неперпендикулярность до 0,05 мм на 100 мм длины.

     Трещины в водяной рубашке и картере, в зависимости от их местоположения, могут быть заварены электродуговой сваркой стальными

электродами из проволоки Св-08 или электродами ЦЧ-4 способом отжигающих валиков с предварительной постановкой штифтов или электродами ПАНЧ-11, монелевыми, биметаллическими ОЗЧ-1 диаметром 4 мм и др.

     Трещины на ненагруженных поверхностях можно заклеивать составами на основе эпоксидных смол или клеями БФ-2, ВС-ЮТ с наложением заплаты из стеклоткани.

Восстановленные блоки испытывают на герметичность на стендах. При гидравлическом испытании блоков под давлением 0,4-0,5 МПа в течение 3 мин не должно быть потения швов.

Пробоины на стенках водяной рубашки или боковой стенке картера, не проходящие через обработанные плоскости, заделывают постановкой заплаты толщиной 3 мм на болтах Мб с картонной прокладкой, смазанной суриком или белилами, или приваркой заплаты из листовой стали толщиной 2,6-3 мм с отбортовкой ее по краям на 4-5 мм.

Для обеспечения герметичности заплату намазывают эпоксидным компаундом.

При изломе фланцев их сваривают, предварительно закрепляя отломанную часть с сопрягаемой деталью на пластине болтами или струбциной.

Трещины в перемычках между отверстиями под гильзы устраняют постановкой упрочняющей фигурной вставки или приваркой накладки на перемычку. В последнем случае перемычку предварительно обрабатывают, закрепляют накладку, заваривают трещину на ребрах жесткости с установкой упрочняющих скоб, приваривают накладку и обрабатывают.

При износе и срыве резьбы в отверстиях этот дефект устраняют постановкой резьбовых переходных втулок, резьбовых спиральных вставок или ступенчатых шпилек с резьбой увеличенного размера.

Шпильки, поставленные в блок, должны быть ввернуты до отказа и не иметь ослабления, располагаться перпендикулярно плоскости и выступать на нормальную величину.

Неперпендикулярность шпилек крепления головки блока должна быть не более 0,5 мм (на длине шпильки).

Выступание поверхности блока около шпилек (вытягивание резьбы) или коробление поверхности, сопрягаемой с головкой блока, проверяют линейкой со щупом как в продольном, так и в поперечном направлениях. Коробление поверхности блока допускается не более 0,15 мм. При большем короблении шпильки вывертывают, и поверхность блока шабрят или проводят ее механическую обработку (фрезерование или плоскостное шлифование). После шабрения или обработки блока величина выступания гильз над его поверхностью должна быть для всех марок двигателей равна 0,04-0,20 мм при разности между ними для одного блока не более 0,05 мм. При меньшем выступании возможны прогорания прокладок и просачивание воды. В случае выступания гильзы менее 0,04 мм под ее поясок подкладывают кольцо из листовой латуни.

Опорная поверхность пояска в блоке под гильзу с течением времени становится непараллельной плоскости разъема блока, и гильза при установке перекашивается. Определяют эту непараллельность замером высоты выточки в блоке приспособлением с индикатором в нескольких точках по диаметру или используют приспособление с индикатором 70-8732-1029 для блоков двигателей СМД-14, определяя биение торца выточки относительно оси посадочных поясков под гильзу. Если эта непараллельность более 0,05 мм, то протачивают поверхность торца выточки на расточных или сверлильных станках, применяя многорезцовую оправку или просто резец. Увеличение высоты выточки компенсируют при сборке постановкой под гильзу кольца, изготовленного штамповкой из медной проволоки.

Изношенные в условиях кавитации поверхности канавок под резиновые уплотнительные кольца растачивают на алмазно-расточном станке и запрессовывают в них с эпоксидным составом металлические кольца или заливают составом на основе смол ЭД-5 или ЭД-6. В последнем случае после тщательной очистки поверхности канавки ацетоном ее заполняют составом, вставляют резиновое кольцо и устанавливают гильзу, у которой смазывают наружную поверхность против поясков уплотнения консистентной смазкой. После отверждения состава гильзу и резиновое кольцо убирают, а поверхность в канавке зачищают резцами с помощью специального приспособления, закрепляемого на блоке. Применяют также проточку второй канавки в блоке для большей надежности уплотнения гильзы.

У автомобильных двигателей могут изнашиваться отверстия под толкатель в блоке. При износах более 0,07 мм отверстия развертывают на увеличенный размер и ставят толкатели соответствующего размера.

2.2 Ремонт коленчатых валов и подшипников

Основными дефектами коленчатых валов являются: износ и задиры шатунных и коренных шеек; грязевые отложения в полостях шатунных шеек; трещины на шейках вала; прогиб вала; износ шеек под распределительную шестерню и шкив привода вентилятора; износ стенок шпоночных канавок, поверхностей отверстий под шарикоподшипник муфты сцепления и поверхности отверстий (гладких и с резьбой) во фланце под болты крепления маховика и др.

Поверхности шатунных и коренных шеек изнашиваются неравномерно, на них появляются конусность и овальность. Наибольший износ шеек наблюдается на участках поверхностей, обращенных в сторону оси коленчатого вала.

Необходимость ремонта коленчатого вала и замены подшипников определяют по величине овальности шеек и по превышению допустимых зазоров в подшипниках.

Перед ремонтом коленчатый вал разбирают, вывертывают технологические пробки в щеках и тщательно промывают полости для центробежной очистки масла и масляные каналы в моечной машине ОМ-3600, используя приспособления, или в машине ОМ-22601, специально предназначенной для этих целей. Более легко удаляются отложения после нагрева вала до 200-250°С.

Контроль вала начинают с выявления трещин на его шейках магнитным дефектоскопом или магнитным карандашом. Затем по торцевому биению фланца крепления маховика, которое допускается не более 0,05 мм, определяют прогиб вала. При большем биении валы подвергают правке.

Основной операцией ремонта коленчатых валов является шлифование коренных и шатунных шеек на ремонтные размеры. Для коренных и шатунных шеек коленчатых валов тракторных и автомобильных двигателей в зависимости от их марки установлены четыре и больше ремонтных размеров с диапазоном 0,25 мм. Шлифуют шейки коленчатого вала на шлифовальных станках с необходимым набором приспособлений, позволяющих как устанавливать, так и проверять установку вала перед шлифованием.

Абразивный круг перед шлифованием балансируют, правят алмазным карандашом или алмазозаменителем и закругляют кромки на размер радиуса галтелей шеек шлифуемого вала, проверяя его шаблоном. Радиусы галтелей шеек для двигателей: Д-50, Д-240, Д-16 — 4 мм; Д-37М — 4,5 мм; СМД-60, Д-108 —5,0 мм; для остальных тракторных двигателей 6 мм, а для автомобильных 3-5 мм.

При шлифовании должен применяться люнет, укрепляемый на станине станка. Кулачки люнета доводят до упора в шлифуемую шейку. Они воспринимают усилия, создаваемые при врезании в шейку абразивного круга, и препятствуют прогибу вала.

Рис. 1. Проверка на плите радиуса кривошипа и параллельности коренных и шатунных шеек коленчатого вала.

Режимы шлифования следующие: окружная скорость круга 25-30 м/с; частота вращения вала при предварительном шлифовании 28-32 об/мин и подача по глубине 0,010-0,015 мм/об; при окончательном чистовом шлифовании частота вращения вала 8-15 об/мин, подача по глубине

0,003-0,005 мм/об.

Вначале шлифуют шатунные шейки коленчатого вала, закрепив его в патронах-центросместителях первой коренной шейкой и фланцем. Центросместители позволяют смещать вал на величину радиуса кривошипа. Контроль установки вала осуществляют по мерным линейкам на центросместителях в зависимости от величины радиуса кривошипа коленчатого вала.

Планшайбы с центросместителями перед установкой вала фиксируют в вертикальной плоскости. Вал в патронах устанавливают и закрепляют так, чтобы кривошипы расположились в вертикальной плоскости, а шатунные шейки лежали на губках вертикальной призмы приспособления без просвета. Затем на станину станка, против шатунных шеек, ставят стойку с индикатором так, чтобы его удлиненная ножка упиралась в шейку в горизонтальной плоскости. Поворачивая вал вместе с планшайбами, фиксируют показания индикатора при каждом вертикальном положении кривошипов. Изменяя положение вала в центросместителях, добиваются, чтобы разница в показаниях индикатора не превышала 0,1 мм.

На контрольной плите проверяют радиус кривошипа после шлифования (рис. 1). Оси шатунных шеек должны быть параллельны коренным. Отклонение от параллельности (разность максимальных показаний индикаторов в точках «в» и «в'»), включая конусность шейки, допускается не более 0,03 мм на длине 100 мм. Смещение осей шатунных шеек относительно общей диаметральной плоскости, проходящей через первую коренную и первую шатунную шейки, допускается не более 1 мм.

Коренные шейки вала шлифуют при установке его на неподвижных центрах станка. Вращение вала осуществляется от поводкового патрона передней бабки. Радиальное биение фланца под маховик и шейки под распределительную шестерню при вращении вала не должно превышать 0,05 мм. При большем биении необходимо проточить фаски резцом на токарном станке, закрепляя вал в патроне станка и люнете.

Черновое шлифование рекомендуется начинать со средней коренной шейки. Затем полностью шлифуют остальные шейки и заканчивают шлифование чистовым средней коренной шейки.

Коренные шейки, так же как и шатунные, шлифуют на один и тот же ремонтный размер при разнице в диаметрах не более 0,05 мм. При отклонении диаметра одной шатунной шейки от диаметра остальных шеек более чем на 0,2 мм при разнице в ремонтных размерах для данного вала в 0,25 мм допускается обработка этой шейки на следующий ремонтный размер. Овальность и конусность всех шеек допускается не более 0,015 мм. Твердость шеек должна быть не ниже 50 НКС. Шероховатость поверхности в пределах Ка — 0,16-0,32 мкм.

Для контроля размера вала в процессе шлифования применяют приспособление, показанное на рисунке 1.

Перед чистовым шлифованием необходимо разделать фаски у масляных отверстий. Для этого применяют высокооборотную пневматическую дрель со специально заправленным абразивным инструментом или электродрель со сверлом диаметром 14-16 мм, имеющим твердосплавные пластинки (частота вращения не более 500 об/мин).

Полирование шеек коленчатого вала следует выполнять абразивными или алмазными лентами с помощью приспособления ОР-6688 к шлифовальному станку по режимам, приведенным ранее.

Изношенные шейки для подшипников качения у валов пусковых двигателей, для распределительной шестерни и шкива привода вентилятора восстанавливают электромеханической обработкой, электроимпульсным наращиванием, плазменным напылением или железнением с последующей механической обработкой до нормального размера.

Изношенные стенки шпоночных канавок восстанавливают обработкой на увеличенный размер.

Изношенные отверстия во фланце коленчатого вала под болты крепления маховика рассверливают на увеличенный ремонтный размер по кондуктору или совместно с маховиком и нарезают в отверстиях резьбу ремонтного размера.