Вопрос № 15 Ремонт КШМ: поршни, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал

Основные элементы кривошипно-шатунного механизма (шатунно-поршневого комплекта): поршни, поршневые кольца, шатуны, поршневые пальцы.

Поршни и поршневые кольца не восстанавливаются, а заменяются новыми, в том числе с учетом ремонтных размеров, при этом интервал ремонтных размеров для определенных типоразмеров кривошипно-шатунных механизмов может составлять 0,5 мм.

Поршневой палец изнашивается по наружной поверхности. Для большинства поршневых пальцев двигателей грузовых автомобилей и тракторов износ более 0,2 мм (уменьшение размера диаметра) требует восстановления пальца.

Одним из способов восстановления размера пальца – способ восстановления раздачей. С учетом величины износа 0,2 мм и такой же величины припуска на обработку общая величина раздачи может составлять 0,4 мм.

Технологию восстановления поршневых пальцев можно рассмотреть на примере двигателя типа СМД-14:

1. Первоначально пальцы сортируют на три группы с интервалом 0,3 мм по внутреннему диаметру: I гр. – менее 24,0 мм; II гр. – 24,0…24,3 мм; III гр. – более 24,3 мм.

Сортировка осуществляется с помощью ступенчатой оправки, диаметр каждой из ступеней которой соответствует одному из типоразмеров диаметра пальца.

2. Затем осуществляется отжиг пальцев при температуре 800 ⁰С (до 830 ⁰С) в термопечах в железных ящиках с песком в течение 1,5…2,0 ч с последующим медленным охлаждением.

3. После отжига производится раздача пальца с использованием пуансона-оправки на пневмомолоте в 2–3 прохода до получения наружного диаметра на 0,2…0,5 мм больше номинального. Если длина пальца уменьшается на 2 мм, его выбраковывают.

4. В последующем пальцы закаливают с нагревом до 800 ⁰С (790…810 ⁰С) и охлаждением в воде или масле.

5. После закалки палец подвергается отпуску с нагревом до 220 ⁰С (200…220 ⁰С).

6. Результатом термообработки должна достигаться твердость поверхности пальца, равная 52…65 HRC, что должно подтвердиться соответствующими замерами твердости.

7. Закаленные пальцы подвергаются шлифованию и последующему полированию с целью достижения мкм.

8. Заключительными операциями являются проверка на наличие трещин, разбивка на размерные группы.

Восстановление поршневого пальца до номинального размера может быть осуществлено хромированием.

Шатун может иметь следующие отказы-деформации, повреждения, износы: изгиб, кручение, износ внутренней поверхности нижней и верхней головок шатуна и их втулок.

Для определения величины перекоса (скручивания), непараллельности (изгиба) элементов шатуна используются специальные приборы-приспособления.

Править шатуны можно после разогрева его стержня токами высокой частоты (ТВЧ) или пламенем горелки до температуры 450…600 ⁰С.

Изношенные втулки верхней головки шатуна восстанавливают термодиффузионным цинкованием. Износ внутренней поверхности втулки можно устранить осаживанием втулки в шатуне на гидравлическом прессе с усилием 0,5…0,7 МН. Осаживают один раз, после чего применяют термодиффузионное цинкование.

При износе внутренней поверхности верхней головки шатуна головку растачивают на один из ремонтных размеров с интервалом 0,5 мм на алмазно-расточном станке или станке УРБ-ВП.

В условиях ремонтно-механических заводов (РМЗ) изношенные внутренние поверхности нижней и верхней головок шатуна могут быть восстановлены железнением с последующей механической обработкой.

Изношенные поверхности крышки под гайками шатунных болтов зенкуют. Плоскости разъема нижней головки шатуна шлифуют или фрезеруют.

Комплекты шатунов в сборе с крышками, болтами и гайками подбирают по массе. Разность масс зависит от габаритов шатунов, для средних двигателей не должна превышать 3 г. При измерении массы используются весы с соответствующей точностью измерения.

Поршни подбирают по размеру и массе. Величина массы указывается на днище, так же как и размерные группы Б, С, М и т. д. Поршневые пальцы по размерным группам метят красками или номерами 0,1; 0,2 и т. д. Втулки подбирают в соответствии с размерами отверстий в верхних головках шатунов. Кольца проверяют на упругость, сила сжатия должна соответствовать установленным нормам.

Сборку начинают с запрессовки втулок в верхние головки шатунов, допустимый натяг обычно в пределах 0,03…0,06 мм, для отдельных автомобилей 0,14 мм.

Если втулка подогнана правильно, то шатун, свободно висящий на смазанном дизельном маслом пальце, при проворачивании руками за палец должен отклоняться от вертикального положения на 30⁰.

У тракторных двигателей зазор в стыке новых колец равен 0,6 0,15 мм (допускается без ремонта до 2,0 мм), у новых автомобильных двигателей – 0,3…0,7 мм.

Радиальный зазор между кольцом и цилиндром для тракторных двигателей <0,02 мм; у автомобильных не допускается.

Шатунные болты должны входить в отверстие шатуна и крышки от легких ударов молотка массой 200 г. Зазор в стыке поршневых колец проверяют щупом.

Поршни при сборке нагревают в электрошкафу, или водомасляной ванне до температуры 80…90 ⁰С. Нагретый поршень в поршневых тисках соединяют с шатуном поршневым пальцем. Если перпендикулярность поверхности юбки поршня к оси отверстия нижней головки шатуна в виде клиновидной щели между контрольной плитой и юбкой более 0,1 мм (на длине 100 мм), то комплект на двигатель устанавливать нельзя.

Кольца устанавливаются на поршень меньшим диаметром вверх (компрессионной выточкой вверх) с помощью приспособлений.

Ремонт коленчатых валов

Дефекты, повреждения, износы коленчатых валов: 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; износ поверхностей отверстий под шарикоподшипник муфты сцепления и поверхностей отверстий во фланце под болты крепления маховика и др. Износ шатунных шеек до 40% может превышать износ коренных шеек коленчатого вала.

Вал промывают в моечной машине ОМ-3600 (ОМ-22601) при нагреве вала до 200…250 ⁰С (после разборки вала).

Прогиб вала определяют по торцевому биению фланца крепления маховика. При биении более 0,05 мм вал подвергают правке.

Поверхности изношенных коренных и шатунных шеек коленчатых валов шлифуют под ремонтные размеры. У отдельных коленчатых валов двигателей существует 4 и более ремонтных размеров, обычно с диапазоном 0,25 мм. Шейки шлифуют на круглошлифовальных станках типа 3423 или 3420. Шлифовальный круг перед шлифованием балансируют, при шлифовании применяют люнет. Пример режима шлифования: окружная скорость круга 25…30 м/с, частота вращения вала при предварительном шлифовании 28…32 об./мин, а при окончательном 8…15 об./мин; подача по глубине: 0,010…0,015 мм/об. при предварительном и 0,003…0,005 мм/об. при чистовом шлифовании. Сначала шлифуют шатунные шейки на один ремонтный размер, закрепив вал в патронах-центросмесителях первой коренной шейкой и фланцем. Коренные шейки шлифуют при установке вала на неподвижных центрах станка. Вращение вала осуществляется от поводкового патрона передней бабки. Черновое шлифование начинают со средней шейки. Шлифуются все коренные, как и шатунные, шейки на один ремонтный размер, разница в размере диаметров допускается менее 0,05 мм, шероховатость мкм. После чернового шлифования средней шейки полностью шлифуют остальные шейки и заканчивают чистовым шлифованием средней коренной шейки.

Изношенные шейки под подшипники качения пусковых двигателей, под распределительную шестерню и шкив привода вентилятора восстанавливают железнением, плазменным напылением или электромеханической обработкой.

Изношенные шпоночные канавки восстанавливают под увеличенный размер также, как и изношенные отверстия во фланце вала под болты крепления маховика.

После использования всех ремонтных размеров коленчатые валы могут восстанавливаться наплавкой под слоем флюса электродами из высокоуглеродистой стали, гальваническим наращиванием или электроконтактным напеканием металлических порошков, с учетом материала, из которого изготовлен вал (высокоуглеродистая сталь, высокопрочный чугун, в частности, коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236 изготовляется из стали 50Г).

После ремонта коленчатые валы должны подвергаться динамической балансировке на специальной машине БМ-У4. Неуравновешенность устраняют высверливанием отверстий в противовесах.

При биении вала (средней коренной шейки) более 0,05 мм его правят, например, на 40-тонном гидравлическом прессе 2135 (ГАРО) на призмах.

Следует отметить, что шлифование коленчатых валов двигателей типа СМД-14, Д-240 начинают с коренных шеек, при этом базой служат шейка под распределительную шестерню и фланец маховика. Потом шлифуют тоже-под один ремонтный размер шатунные шейки, когда базой служат крайние коренные шейки коленчатого вала.