Эпопея с замерами коленчатого вала и сопрягающимся с ним частей.
Всем привет! Я снова в "эфире". Фотографий будет не много, если они вообще будут. Будет много буковков.
И так, о чём это я — о размерах коленчатого вала. Зачем мне это? Ну дотошен я до делов. Решил я поменять вкладыши коленчатого вала, коренные и шатунные. Всего их набирается 7 коренных + 6 шатунных = 13 пар. В умном букваре по мотору указаны допустимые размеры вала. И составляют они ø47.961-ø47.974 мм. для шатунной шейки и ø54.951-ø54.975 мм. для коренной. Естественно, что максимальный размер это наверное идеальный вариант, но таковой наверное только на чертежах. Как известно, но даже с самыми современными станками человечество не способно создать 2 и более абсолютно одинаковый деталей. В этой связи даже новый коленчатый вал с завода имеет некие допуски, о чём производитель под шильдиком Nissan информирует нас на первом противовесе коленчатого вала в виде буквенного кода из 7 букв от A до D о коренных шейках и цифровой код из 6 цифр 0 и 1 о шатунных шейках.
Маркировка коленчатого вала
Почти та же система присутствует на на блоке и шатунах, но мне они сейчас не особо интересны. О них как-нить в другой раз. Я надеюсь. Упомянем только что размеры коренных "сёдел" ø58.645-ø58.672 мм., а отверстие в шатунах ø51.000-ø51.013 мм. Ну, вернёмся к нашим баранам.
Дабы скомпенсировать погрешности изготовления деталей создан целый ряд вкладышей с разными размерами — в народе с разным наполнением. Цель очень проста — добиться максимально равного масляного зазора между всеми шейками да так, чтобы он был в пределах допуска, который в свою очередь так же оговорен мануалом и составляет 0.028-0.047 мм. Для этого существует аж целых 7 разных стандартных коренных вкладышей коленчатого вала. Все они идут с шагом 0.003 мм с толщинами от 1.818 мм до 1.839 мм.
И так мы имеем "все" размеры. Рассмотрим простой пример:
Имеем идеальный блок с минимально возможным размером коренного седла: ø58.645 мм.
И идеальный коленчатый вал с максимальным размером коренной шейки: ø54.975 мм.
Представим что у нас нет рекомендаций завода на торце коленчатого вала и блока в виде буквенного кода и считаем нужный вкладыш.
Напоминаю что целевой масляный зазор должен быть в диапазоне 0.028-0.047 мм. я решил остановится на среднем 0.038 мм.
И расчёт я вижу себе так:
(Диаметр (диаметр
седла в — коренной
блоке)- шейки)
——————————— — (масляный зазор) = (расчётная толщина вкладыша)
2
или оно же в цифрах:
58.645 — 54.975
——————— — 0.038 = 1,797 мм.
2
Таким образом расчётный вкладыш должен быть 1,797 мм. теперь обращаемся к таблице имеющихся вкладышей, в ней ближайший с такими размерами это STD0, но правда его размер объявлен как 1.818 — 1.821 мм. Вот тут у меня конечно ступор, такой случай будет иметь "меньший" масляный зазор, чем должен быть, в худшем случае всего 0.014 мм. (наталкивает на мысль что я лишний раз где-то разделил на 2), а может быть просто не удачный пример. Но смысл и математика понятна. Кстати в мануале есть таблица какие вкладыши нужно использовать при тех или иных размерах бала и блока.
Размеры вкладышей и их подбор
О теории вроде всё. Я думаю не стоит акцентировать внимание на подборе шатунных вкладышей. Там всё так же. Теперь о практике на примере моего вала и блока. Я не в состоянии измерить размер с точностью до 0.001 мм. Точность моего микрометра кончается на 0.01 мм. И как пример берём первую коренную шейку, которая в результате замера имеет размер ø54.948±0.002мм. где ±0.002мм. я предполагаю "на глаз" ибо рисочки не совпадают идеально с 45ой полоской микрометра, а чуть ниже. Сам процесс измерения цилиндра микрометром меня ставит в тупик. Старался измерить его максимально "правильно", т.е. в диаметре в 4х измерениях и всё равно это всё ещё очень сложно для меня.
Как я себе вижу измерения
Как видно из измерения размер моей шейки меньше меньшего допуска, но не на много. На коленчатом валу набита буковка B, которая подразумевает размер шейки в диапазоне ø54.969-ø54.963 мм. чего у меня явно не получается. Неужели такой износ? Или до меня его уже шлифовали? В любом случае мой размер шейки
ø54.950мм. размер седла в блоке в этом месте маркирован буквой С или ø58.663-ø58.657 мм. блок я ещё не замерял, но надеюсь ему ничего не могло случится, ибо в теории вкладыши там не крутятся, если только до меня их там не провернули и не задрали, а потом не точили.
Таким образом вкладыш который мне нужен в этом месте будет опираясь на таблицу STD5 с размерами 1.833-1.836 мм. Или по по факту масляный зазор получится 0,039мм. что вписывается в допуск.
Теперь вопрос ради чего я всё это затеял: ПРАВИЛЬНО?! Почему размер измеряемый мной так разнится с "заложенным"? Вал уже ремонтировали? Или он так износился?
Правильны ли мои действия? Только не говорите что я сильно заморачиваюсь, я это слышал уже и не раз. Я ещё не измерял вкладыши, которые стоят у меня в моторе, нет у меня микрометра от ноля 🙂 Но я к этому обязательно вернусь 🙂
Это всё я делал, дабы попробовать по методу "как правильно" или "как надо". Как только выйду на выходные съезжу и куплю «Plastigage» и ещё проведу замеры ей, на текущих вкладышах.
Как-то так. Всем ПИС! 🙂
Проверка технического состояния коленчатого вала
Цветовая маркировка диаметра коренных шеек наносится на противовесах коленчатого вала.
Цвет метки, нанесенной в указанных местах (А, В, С, D, Е)
Цветовая маркировка диаметра шатунных шеек
С помощью микрометра измерьте диаметр (в центре посадочного места) коренных шеек коленчатого вала, который должен составлять 54,785-54,805 мм.
Измерять следует в двух взаимно перпендикулярных направлениях у каждого конца каждой коренной шейки (4 измерения на каждую коренную шейку).
Сравните полученное значение диаметра с обозначением класса диаметра, нанесенным на коленчатый вал.
Проверка степени овальности и конусности коренных шеек коленчатого вала
Убедитесь, что разница между максимальной и минимальной величиной диаметра у каждого конца каждой коренной шейки находится в пределах допуска для степени овальности или конусности.
Максимально допустимое отклонение от формы окружности (разность измерений по взаимно перпендикулярным диаметрам) составляет 0,005 мм.
Максимально допустимая конусность (разность измерений по концам шейки) составляет 0,006 мм
Установите коленчатый вал на две измерительные призмы.
Установите магнитную стойку со стрелочным индикатором перемещений.
Вращайте коленчатый вал рукой.
Измерьте и запишите биение всех коренных шеек коленчатого вала
Максимально допустимое биение составляет 0,03 мм.
Метки классов вкладышей подшипников
Диаметр коренных шеек
Имеются 2 класса вкладышей коренных подшипников. Перед заказом вкладышей подшипников необходимо измерить диаметр коренных шеек коленчатого вала.
Направление установки вкладышей коренных подшипников коленчатого вала
Вкладыши подшипников не имеют ориентирующих элементов.
Крышки подшипников блока цилиндров не имеют канавок
Во вкладышах подшипников блока цилиндров имеются канавки
Проверка зазора между коренными шейками коленчатого вала и вкладышами коренных подшипников производится с помощью сминаемого пластикового калибра.
Для проверки узел собирается с уложенным вдоль шейки кусочком пластикового калибра. Крепления затягиваются номинальным моментом.
После этого узел разбирается и измеряется ширина расплющенного калибра. Так как калибр имеет строго определенную форму и толщину, то его ширина после расплющивания точно соответствует его остаточной толщине, которая равна измеряемому зазору. Калибр может быть круглого сечения или иметь форму линейки, клиновидной в поперечном направлении. Как правило, инструкция по пользованию пластиковым калибром имеется в его упаковке.
Величина зазора должна лежать в пределах от 0,040 до 0,075 мм.
С помощью микрометра измерьте диаметр (в центре посадочного места) шатунных шеек коленчатого вала, который должен составлять 48,00-48,02 мм.
Измерять следует в двух взаимно перпендикулярных направлениях у каждого конца каждой коренной шейки (4 измерения на каждую коренную шейку).
Сравните полученное значение диаметра с обозначением класса диаметра, нанесенным на коленчатый вал.
На каждой шатунной шейке убедитесь в том, что разница между максимальной и минимальной величиной диаметра у каждого конца коренной шейки находится в пределах допуска для степени овальности или конусности.
Максимально допустимое отклонение от формы окружности (разность измерений по взаимно перпендикулярным диаметрам) составляет 0,005 мм.
Максимально допустимая конусность (разность измерений по концам шейки) составляет 0,006 мм.
Измерьте толщину каждого полукольца с помощью микрометра. Значение толщины должно лежать в пределах от 2,45 до 2,65 мм
1. Установите без смазки следующие элементы:
— верхние вкладыши подшипников коленчатого вала из блока цилиндров,
— центральные опорные полукольца (пазами в сторону щек вала),
— нижние вкладыши подшипников на подшипники коленчатого вала,
— нижние вкладыши в сборе с подшипниками коленчатого вала,
— старые винты крепления крышек коренных подшипников коленчатого вала.
2. Установите индикатор с держателем на блок цилиндров.
3 Установите щуп индикатор на поверхности крепления маховика к коленчатому валу.
4. Установите коленчатый вал на опорном полукольце с помощью перемещения вала в продольном направлении в сторону привода ГРМ
5. Откалибруйте индикатор на нулевое значение.
6 Установите коленчатый вал на другом опорном полукольце при помощи перемещения вала в продольном направлении в сторону маховика.
7 Проверьте осевое перемещение коленчатого вала. Его величина должна находиться в следующих пределах:
Технология измерений.
Как уже отмечалось выше, контрольно-сортировочные операции требуют от исполнителя тщательности, внимания, терпения, владения определёнными навыками и умения работать с измерительным инструментом. И, если навык работы с инструментом приобретается непродолжительной практикой, то тщательность и терпение зависит только от Ваших личных качеств.
Проверка состояния деталей двигателя начинается и заканчивается визуальным осмотром. Такие повреждения деталей как: коррозия, трещины, сколы, риски, царапины, борозды, задиры, выкрашивание поверхности и т.п. достаточно легко определить на ощупь и визуально. Обладая определённым опытом и навыками визуально можно оценить и менее видимые для глаза повреждения, такие как несоосность, неплоскостность, нарушение геометрии формы и т.д. И, тем не менее, следует понимать, что гладкая поверхность детали не является гарантированным показателем её (детали) идеального состояния. Обладая ровной (для глаза и на ощупь) рабочей поверхностью, деталь может иметь значительный износ и быть непригодной для повторной установки в двигатель. Такие «неочевидные» и «неуловимые», для визуальной диагностики, количественные оценки повреждения детали как степень износа, величина износа и деформации формы, определяются инструментальными методами с помощью измерительных инструментов.
Деформация валовконтролируется на призмах с помощью индикатора часового типа, закреплённого на специальной стойке. Призмы представляют собой «металлические подставки» на которые, своими крайними опорами устанавливается вал, и на которых он легко может вращаться. Сами призмы ставятся на ровную жёсткую поверхность (например, на стальную плиту). Ножку измерительного устройства опирают поочерёдно на одну из средних опор (шеек) вала. Деформация вала определяется по максимальному отклонению от нулевого положения стрелки индикатора при повороте вала в призмах вокруг своей оси. Для большинства современных двигателей величина «биения» средних шеек коленчатого вала относительно крайних шеек не должна превышать 0,05 мм. Схема, поясняющая сказанное показана на рис. 6.3.
Напоминаю, что все приводимые величины отклонений, номинальных размеров, износов, зазоров, размеров, допусков и посадок и т.п, являются ориентировочными. При ремонте конкретного двигателя следует полагаться на данные изготовителя и данные, указанные в сервисной литературе по ремонту ВАШЕГО двигателя.
При отсутствии у Вас необходимого оборудования для проведения самостоятельной проверки, можно попросить проконтролировать биение вала в станочной мастерской, куда Вы отвозите валы на шлифовку. Вал закрепляется на токарном станке по, имеющимся на нём, установочным базам.
Следует различать основные и вспомогательные установочные базы. Основными базами являются поверхности, используемые как для закрепления детали на станке, так и для соединения её с другой деталью узла или агрегата. Например, посадочные отверстия шестерён, шейки валов, пояса гильз, являются основными установочными базами. Вспомогательные установочные базы создаются только для точной установки обрабатываемой детали на станок.
Размеры шеек коленчатого вала удобно измерять микрометром. С целью определения неравномерности износа (овальности) шатунных шеек, измерение шеек производят в двух направлениях: по радиусу кривошипа и перпендикулярно к нему (рис. 6.4). Допустимая овальность шеек не должна быть больше 0,010 – 0,015 мм.
Предельный износ шейки вала не должен быть больше предельно-допустимого размера, установленного изготовителем. Величина износа кулачков распределительного вала определяется измерением их высоты.
Коренные и шатунные вкладыши коленчатого вала при ремонте двигателя лучше заменять новыми. Если предполагается оставить старые вкладыши, будет не лишним проконтролировать их толщину, износ и распрямление. Под распрямлением следует понимать разницу между наружным диаметром вкладыша в свободном состоянии и диаметром постели (рис. 6.5). Если распрямление вкладыша меньше 0,5 мм, то его лучше заменить, так как малое распрямление не обеспечит необходимый натяг вкладыша в постели.
Измерение диаметров постелей валов, отверстий нижних головок шатунов, цилиндров и иных отверстий осуществляется нутромером. Перед выполнением измерения нутромер устанавливается «на ноль» с помощью кольцевого калибра или микрометра (рис. 6.6а).
Общий износ деталей двигателя, часто рекомендуется определять по величине зазора между парами трения. Номинальная и предельная величина этого зазора регламентируется техническими условиями. Например, зазор в паре трения цилиндр – поршень у современных двигателей может быть меньше 0,04 мм, а его предельная величина, для разных моделей двигателей, не должна превышать 0,10 – 0,20 мм. Истинная величина зазора между этими деталями определяется как разница замеренных диаметров цилиндра и поршня этого цилиндра. Так как цилиндр изнашивается неравномерно, то диаметр цилиндра измеряют на нескольких уровнях (поясах) в двух взаимно перпендикулярных осях. На рис. 6.6б показана возможная (рекомендуемая для определённой модели двигателя) схема замера цилиндра. В силу конструктивных особенностей поршня измерение диаметра поршня производится в строго определённом месте. Как правило, в плоскости перпендикулярной оси поршневого пальца, лежащей немногим ниже отверстия под поршневой палец. Расстояние от днища поршня до плоскости, в которой измеряется диаметр поршня, приводится в технической литературе по ремонту.
Если износ цилиндров превышает предельную величину, цилиндры подлежат растачиванию под ремонтные размеры, а гильзы замене. Для многих современных двигателей предельным считается износ, превышающий 0,12 мм. При износе цилиндра меньше 0,10 мм и при удовлетворительном состоянии зеркала цилиндра, в двигатель устанавливаются поршни и кольца номинального размера, цилиндры при этом не растачиваются. При проведении измерений и установлении величины износа следует помнить, что цилиндры двигателя по номинальному размеру делятся на категории (группы, классы). Например, цилиндры отечественного автомобиля ВАЗ, делятся на пять основных категорий, которые обозначаются латинскими буквами A, B, C, D, E. Диаметр цилиндра каждой последующей категории отличается от предыдущей на +0,01 мм. То есть, при номинальном диаметре цилиндра равным, например, 79,00 мм, диаметр цилиндра категории «Е» будет отличаться от диаметра цилиндра категории «А» на 0,040 – 0.050 мм. (A 79.000 – 79.010, B 79.010 – 79.020, C 79.020 – 79.030, D 79.030 – 79.040, E 79.040 – 79.050). Во избежание ошибки при вычислениях, износ цилиндра целесообразно рассчитывать с учётом его категории.
Возможные места маркировки размерной группы цилиндров на блоке, показаны на рис. 6.7.
Износ опор и подшипников (постелей) распределительного валаопределяется как разница между измеренными значениями диаметра отверстия постели и опоры (шейки) вала. Вычисленный зазор не должен превышать 0,10 мм. Зазор в паре трения вал – опора может быть вычислен и с помощью мерной проволоки. Проволока подкладывается под вал в опору, крышки вала затягиваются номинальными усилиями. После разборки соединения толщину проволоки (величину сплющивания) измеряют микрометром или с помощью специальной шкалы. Измеренная толщина и есть зазор в паре трения. Измерение ширины калиброванной проволоки после сплющивания с помощью шкалы показано на рис. 6.8
Диаметры отверстий опор коленчатого вала и отверстий в нижних головках шатунов измеряются при затянутых крышках. Усилия затяжки крепежа должны соответствовать рекомендованным заводом изготовителем. Схема проверки внутреннего диаметра опоры 
коленчатого вала в сборе с подшипником, показана на рис. 6.9.
Для контроля соосности опор вала можно воспользоваться лекальной линейкой (плоскопараллельным бруском). Линейка устанавливается на три близлежащие опоры по оси этих опор. Несоосность или деформация опор обнаруживается по «покачиванию» линейки на центральной, из трёх выбранных опор. Величина несоосности измеряется щупами, подкладываемыми под линейку.
Износ рабочей (наружной) поверхности колец определяется визуально (на изношенных кольцах сточены маслосъёмные гребни) или по величине замка. Для современных двигателей предельная ширина замка колец установленных в цилиндр (в его неизношенную часть) не должна превышать 0,7 – 2,0 мм. Толщину (высоту) кольца удобнее измерить микрометром.
При проведении дефектации деталей двигателя в обязательном порядке проверяется деформация плоскостей блока цилиндров и головки блока цилиндров. Измерения выполняются с помощью лекальной линейки и набора щупов. Линейка укладывается на плоскость по диагонали. В зазор (если он имеется) между плоскостью детали и плоскостью линейки вводится щуп. Если величина неплоскостности превышает предельную, установленную для данной детали, плоскость восстанавливают. Предельная величина неплоскостности привалочной поверхности головок блока цилиндров, для различных двигателей современной конструкции, лежит в пределах 0,05 – 0,10 мм.
Причинами деформации плоскостей корпусных деталей двигателя может быть перегрев двигателя (часто многократный) и чрезмерная затяжка гаек (болтов) крепления головки блока цилиндров. Перегрев двигателя приводит к «проседанию» (провалу) средней части плоскости, а «перетяжка» крепежа к появлению выпучиваний у отверстий болтов и деформации цилиндров.
Методы и способы измерения других деталей, аналогичны методам, описанным выше.
Серьёзной проблемой в диагностике является обнаружение трещин. Наличие необнаруженных трещин в корпусных или иных деталях двигателя, может свести к нулю все усилия, затраченные на ремонт. Можно выделить несколько методов выявления трещин, применяемых сегодня на ремонтных предприятиях, имеющих различную степень оснащённости.
- Метод гидравлической опрессовки;
Заключается в подаче под давлением 6 – 8 атм. жидкости во внутренние полости детали. При этом все отверстия, имеющие выход наружу, должны быть герметично закрыты. При наличии трещин в детали, через них будет вытекать (просачиваться) закачиваемая в полости жидкость. - Метод пневматической опрессовки;
Метод аналогичен методу, описанному выше. В полости детали, погруженной в горячую воду, подаётся сжатый воздух. Наличие трещин фиксируется по истечению пузырьков воздуха.
Метод гидравлической и пневматической опрессовки широко практикуется для диагностики корпусных деталей двигателя. - Метод цветной дефектоскопии;
Суть метода заключается в том, что на деталь наносят специальный проникающий раствор, окрашенный в красный (или иной) цвет. Раствор, в силу высокой проникающей способности, способен затекать глубоко в трещины шириной в тысячные доли мм. После мойки поверхности детали, на деталь наносят проявляющий раствор белого цвета. Имеющиеся трещины проявляются розовым цветом на белом фоне. - Метод магнитной дефектоскопии;
Данный метод используется при диагностировании деталей из чугуна или стали. Деталь намагничивают, помещая её в поле электромагнитов. При наличии в детали трещин, магнитное поле в зоне трещины искажается. При нанесении на деталь ферромагнитного порошка или суспензии, трещина проявляется скоплением вдоль неё магнитного материала. - Метод ультразвуковой дефектоскопии;
Ультразвуковая дефектоскопия основана на принципе отражения ультразвуковых импульсов определённой частоты от детали. Дефекты детали диагностируются по искажению отражённой волны на экране дефектоскопа. - Метод рентгенодефектоскопии.
Метод основан на просвечивании детали рентгеновским излучением.
Ремонт деталей.
Детали двигателя имеют различную, часто сложную форму и конфигурацию, они изготовлены из различных материалов с применением различных технологий, а также могут иметь соответствующим способом обработанные рабочие поверхности, в связи с чем, способы и методы ремонта этих деталей различаются. Тем не менее, обобщённо, весь ремонт двигателя сводится к 1) ремонту отверстий, 2) ремонту валов и 3) ремонту корпусных деталей.
Ремонт отверстий.
Ремонт отверстий в деталях двигателя выполняется одним из двух способов. Изношенные отверстия либо растачиваются под ремонтные размеры, либо восстанавливаются до номинального размера. Растачиванию под ремонтные размеры подвергаются цилиндры и гильзы цилиндров. Восстановлению подлежат постели шеек коленчатого и распределительного валов, отверстия головок шатунов и т.п. Для расточки отверстий используются расточные и токарные станки. Для восстановления изначальных размеров детали используют методы наплавки, наварки и порошкового напыления. При любом из перечисленных способов, рабочие поверхности отверстия, подвергаются окончательной (финишной) обработке на специальном оборудовании. Для окончательной обработки широко применяются хонингование, выполняемое на специальных хонинговальных станках. Рабочим инструментом хонинговального станка является хонинговальная головка – хона с абразивными брусками. Хонинговальная головка, закреплённая на хонинговальном или вертикально-сверлильном станке, одновременно совершает возвратно-поступательные и вращательные движения. Бруски прижимаются к обрабатываемой поверхности механически (например, пружинами), от руки, сжатым воздухом или иначе.
Для обработки алюминиевых, бронзовых и чугунных деталей используются бруски из окиси алюминия Al2O3 или карбида кремния SiC. Для обработки стальных деталей могут использоваться алмазные бруски или бруски из нитрата бора.
Задача хонингования – получение качественной рабочей поверхности, гладкой и одновременно в меру шероховатой, способной удерживать масло для смазки ответной детали, например, поршня. Создание такой поверхности достигается применением качественного абразивного материала и специальными способами и методами (технологиями) хонингования. На рис. 6.10 показан участок поверхности цилиндра после хонингования.
Обработка отверстия под ремонтные размеры является наиболее распространённым и дешёвым способом восстановления деталей. Следует различать обработку деталей (отверстий деталей) под стандартные и свободные ремонтные размеры. Стандартные ремонтные размеры определены техническими условиями на ремонт и, в связи с тем, что увеличение диаметра отверстия детали предполагает использование ответной детали увеличенного (ремонтного) размера, именно в этих размерах промышленно изготавливаются запасные части автомобилей. Для чугунных блоков цилиндров стандартный «ремонтный шаг» (ряд) может составлять +0,2 мм; +0,4мм…, или +0,3 мм; +0,6 мм…, а также +0,25 мм; +0,50 мм, и т.д. Цилиндры цельноалюминиевых блоков без покрытия ремонтируются аналогичным образом, а после расточки протравливаются кислотой с целью проявления на рабочей поверхности цилиндров молекул кремния. Молекулы кремния образуют на поверхности цилиндра слой, способный противостоять износу длительный период эксплуатации двигателя. Цилиндры с покрытием рабочей поверхности типа «Никасил» имеют несколько иную технологию ремонта, которая не предусматривает расточку на большую глубину. Впрочем, как правило, этого и не требуется из-за незначительных износов таких цилиндров, даже при существенных пробегах автомобиля. Следует понимать, что все цилиндры двигателя должны растачиваться под один и тот же ремонтный размер. При расточке цилиндра оставляется припуск на каждую сторону цилиндра не менее 0,05 мм. под последующее хонингование. Целью ремонта отверстий деталей в целом и цилиндров в частности является:
- Восстановление поверхности цилиндров (отверстий);
- Восстановление геометрии отверстий;
- Восстановление величины зазора между цилиндром и охватываемой деталью;
- Восстановление взаимного расположения деталей.
6.7.2. Ремонт валов.
Основными неисправностями валов двигателей являются: 1) естественный износ шеек и кулачков, вследствие длительной эксплуатации; 2) задиры шеек и кулачков, вследствие масляного голодания или попадания в пару трения опора – шейка посторонних частиц, а также 3) деформация валов, вследствие воздействия на них предельных нагрузок. Валы должны быть тщательно вымыты, осмотрены и измерены. При естественном износе шеек вала, рабочие поверхности часто остаются гладкими без видимых повреждений, а величины износов относительно невелики и обычно не превышают 0,08 мм, при овальности шеек 0,02 – 0,03 мм. Повреждение шеек в результате разрушения подшипников опор более значительные. Износ шеек, в подобных случаях может достигать десятых долей мм.
Любой износ шеек валов и их опор (подшипников), приводит к увеличению зазора между ними, как следствие, ухудшению смазки (падает давление масла, исчезает «масляный клин» между деталями), что, в свою очередь, провоцирует прогрессирующий износ, приводящий к разрушению деталей, проворачиванию вкладышей или заклиниванию вала в опорах.
Изношенные валы подвергаются шлифовке шеек под ремонтные размеры, наплавке шеек и кулачков с их последующей обработкой под номинальные размеры и правкой имеющихся деформаций с последующей балансировкой вала. Целью проводимого ремонта является:
- Восстановление зазоров в сопряжении деталей до номинальных значений;
- Восстановление геометрии шеек;
- Восстановление поверхности деталей;
- Восстановление взаимного расположения поверхностей вала и его опор (соосности, перпендикулярности и т.п.).
«Ремонтный шаг» шеек коленчатого вала, как правило, равен 0,25мм. Вал может иметь два, три, четыре и более ремонтов. Число ремонтов вала, как правило, регламентируется изготовителем и во многом зависит от размерности, выпускаемых заводами ремонтных деталей (в частности, вкладышей коленчатого вала) и их наличия. При отсутствии «заводских» вкладышей и наличия соответствующего оборудования, вкладыши можно изготовить самостоятельно. В этом случае глубина шлифовки соответствующей шейки (т.е. номер ремонта), будет определяться глубиной её закалки. Глубина закалки коленчатых валов двигателей легковых автомобилей, как правило, немногим более 1мм. Одноимённые шейки коленчатого (распределительного) вала шлифуются под одинаковый ремонтный размер.
Как мы уже знаем, целью шлифовки является восстановление геометрии и поверхности шеек вала. Так как при шлифовке шеек вала их диаметр уменьшается, для сохранения величины установочного зазора между валом и его опорами в опоры должны устанавливаться вкладыши, соответствующей ремонтной группы (т.е. имеющие толщину большую толщины вкладыша номинального размера на величину выполненного ремонта). Ремонтный размер вкладышей, как правило, выбивается в виде цифры (+0,25; +0,50; +0,75 и т.п.) на его тыльной (не рабочей) поверхности.
Пользование микрометром при ремонте двигателя
Цель ремонта двигателя, независимо от того, что конкретно ремонтируется, — восстановить допуски параметров двигателя до технических требований, установленных заводом-изготовителем. При любом ремонте двигателя производятся измерения. Специалист автосервиса обязан производить измерения дважды:
• Необходимо производить обмер частей ремонтируемого двигателя с целью проверки их соответствия заводским техническим требованиям и необходимости в их восстановлении.
• Прежде чем приступать к сборке ремонтируемого двигателя, необходимо производить обмер запасных частей и поверхностей, прошедших механическую обработку в процессе ремонта, с целью проверки соответствия их размеров требуемым.
МИКРОМЕТР
При техническом обслуживании и ремонте двигателя самым необходимым и чаще всего используемым измерительным инструментом является микрометр (рис. 11.1). Барабан вращается на цилиндрической ручке (стебле) микрометра на винте с микрометрической резьбой, имеющей сорок витков на дюйм. При каждом обороте барабана шпиндель микрометра перемещается на расстояние 0,025 дюйма. Барабан размечен по периметру на 25 одинаковых секторов. Таким образом, повороту измерительного барабана на одно деление соответствует перемещение шпинделя на 0,001 дюйма. Все микрометры должны регулярно проходить метрологическую поверку (рис.11.2).
Рис. 11.1. Примеры типичных микрометров, используемых для контроля геометрических размеров
Рис. 11.2. Все микрометры необходимо поверять и, при необходимости, калибровать, используя для этого эталонный стержень
Как пользоваться микрометром
Ил. 20.1. Этот большой деревянный макет служит для демонстрации того, как пользоваться микрометром. Неподвижный корпус называется стеблем
Ил. 20.2. Подвижная часть микрометра называется барабаном
Ил. 20.3. Для снятия показаний микрометра по длине стебля нанесены риски с шагом 0,025 дюйма, промаркированные числами через каждую 0,100 дюйма
Ил. 20.4. По периметру барабана равномерно расставлены 25 рисок, каждая соответствует 0,001 дюйма
Ил. 20.5. За сорок оборотов барабан перемещается на один дюйм. Таким образом, за один оборот барабан перемещается по стеблю микрометра на 0,025 дюйма (1,000 дюйм, деленный на 40, дает в результате 0,025 дюйма)
Ил. 20.6. Следовательно, для считывания показания микрометра необходимо считать показание на стебле микрометра и показание на барабане и сложить их
Ил. 20.7. За один оборот барабан смещается по ручке на одно деление, нанесенное на ней. Цена одного деления составляет 0,025 дюйма. Четыре деления составляют 0,025 х 4 = 0,100 дюйма. Напротив соответствующей риски на стебле стоит цифра "1", означающая одну тысячную дюйма
Ил. 20.8. В этом положении измерительного механизма видна одна риска на стебле микрометра, и риска на барабане, отмеченная цифрой "О" совпадает с линией шкалы, нанесенной на стебле микрометра, что означает, что барабан совершил полный оборот сверх 0,025 дюйма. Вторая риска на стебле микрометра находится под самым краем измерительного барабана. Это показание означает 0,050 дюйма
Ил. 20.9. При повороте барабана на одно деление показание микрометра увеличивается на одну тысячную дюйма и становится равным 0,051 дюйма (0,025 дюйма х 2 + 0,001 дюйма с барабана = 0,051 дюйма)
Ил. 20.10. Барабан был повернут на много оборотов пока на стебле не открылась цифра "1", означающая 0,100 дюйма (сто тысячных) плюс еще одна риска на стебле, означающая еще 0,025 дюйма (25 тысячных), плюс барабан стоит в таком положении, в котором риска на нем, отмеченная числом "10", совместилась с линией шкалы, нанесенной на стебле микрометра, что означает еще 0,010 дюйма (десять тысячных). Таким образом, это показание микрометра означает 0,135 дюйма (100+ 25+ 10= 135)
Ил. 20.11. Это показание означает 0,315 дюйма (0,300 на гтрбпо микоометра плюс 0,015 на барабане)
Ил. 20.12. Одна тысячная дюйма записывается как 0,001 дюйма, а 920 тысячных дюйма — как 0,920 дюйма
Измерение геометрических параметров коленчатого вала
Шейки шатунных и коренных подшипников коленчатого вала, как правило, отличаются по размерам. И те, и другие необходимо обмерять, проверяя на овальность и конусность (рис. 11.3).
Измерение овальности
Профиль шейки измеряется не менее чем в двух поперечных сечениях по ее длине. Измерение диаметра в каждом сечении производится через каждые 120 градусов по периметру профиля шейки, под одинаковыми углами. В примере, показанном на рис. 11.4, производится всего шесть измерений. Расчет овальности шейки производится путем вычисления разницы между наибольшим и наименьшим результатами измерений.
Поперечное сечение А:
2,0000 — 1,9995 = 0,0005 дюйма;
Поперечное сечение Б:
2,0000 — 1,9989 = 0,0011 дюйма;
Но результатам измерений максимальная величина овальности выявлена в поперечном сечении А и составляет 0,0011 дюйма. Этот результат и следует
Рис. 11.3. Измерение овальности и конусности шатунной шейки коленчатого вала с помощью микрометра
использовать для сравнения с заводскими техническими требованиями с целью определения необходимости в механической обработке детали.
Измерение конусности
Для определения конусности шейки сравниваются диаметры, измеренные в поперечных сечениях А и Б под одинаковым углом, и вычисляется разность между ними. Например:
Поперечное Поперечное сечение А сечение Б
2,0000 — 2,0000 = 0,0000
1,9999 — 1,9999 = 0,0000
1,9995 — 1,9989 = 0,0006
Максимальная разность между результатами измерений составляет 0,0006 дюйма — она характеризует конусность шейки и сравнивается с заводскими техническими требованиями.
Рис. 11.4. Измерение геометрических параметров шейки коленчатого вала. Каждую шейку необходимо измерить не менее чем в шести позициях: в поперечном сечении А и поперечном сечении Б через каждые 120 градусов по периметру профиля шейки, под одинаковыми углами
Рис. 11.5. Овальность шейки распределительного вала определяется по результатам трех измерении в одном поперечном сечении шейки — через каждые 120 градусов по периметру профиля шейки
Измерение геометрических параметров распределительного вала
Шейки распределительного(ых) вала(ов) также проверяются на овальность и конусность путем измерения с помощью микрометра и сравнения результатов с техническими требованиями завода-изготовителя (рис. 11.5).
ПРИМЕЧАНИЕ
В двигателях с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала шейки распределительного вала делаются часто с уменьшением диаметра по направлению к заднему концу двигателя. В двигателях с верхним расположением распределительного вала шеики распределительного вала имеют обычно одинаковый диаметр.
Высота вершин кулачков распределительного вала также измеряется с помощью микрометра, как показано на рис. 11.6, и сравнивается с заводскими техническими требованиями.
Рис. 11.6. Распределительный вал проверяется на степень изношенности путем измерения с помощью микрометра высоты вершин кулачков