Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

Основными признаками неисправности кривошипно-шатунного механизма являются: уменьшение давления в конце такта сжатия (компрессии) в цилиндрах; появление шумов и стуков при работе двигателя; прорыв газов в картер, увеличение расхода масла; разжижение масла в картере (из-за проникновения туда паров рабочей смеси при тактах сжатия); поступление масла в камеру сгорания и попадание его на свечи зажигания, отчего на электродах образуется нагар и ухудшается искрообразование. В итоге снижается мощность двигателя, повышается расход топлива и содержание СО в выхлопных газах.

По характеру стука и шума и месту его возникновения находят неисправности двигателя с помощью стетоскопа. Зоны прослушивания работы двигателя располагаются на его внешних поверхностях.

Рис. 43. Электронный стетоскоп (а) и зоны прослушивания шумов в двигателе (б) 1 – наушник, 2 – элемент питания, 3 – транзистор усилителя, 4 – слуховой стержень, 5 – крышка распределительных звездочек, 6,7 – нижняя и верхняя части блока цилиндров, 8 – головка блока цилиндров, 9 – клапанная крышка

Рис. 44. Основные указания по методике прослушивания работы двигателя стетоскопом.

Для проверки компрессии двигателя (давления в конце такта сжатия) используется компрессометр (см. рис. 31).

Ремонт кривошипно-шатунного механизма заключается в замене или ремонте его деталей. Ремонт, как правило, осуществляется со снятием двигателя с автомобиля. Не снимая двигатель с автомобиля, можно только производить снятие или установку крышки головки блока цилиндров, головки блока цилиндров, поддона масляного картера, а также замену их прокладок. При установке вышеперечисленных деталей затяжка гаек и болтов их крепления осуществляется в определенном порядке в соответствии с общим правилом крепления корпусных деталей: от центра к периферии методом крест-накрест. Такой способ затяжки позволяет обеспечить герметичность креплений и всего механизма. Затяжку производить согласно схеме завода - изготовителя, которая приведена в руководстве по эксплуатации автомобиля.

Крышку головки цилиндров снимают и устанавливают в том случае, если есть необходимость замены или ремонта головки цилиндров двигателя, при подтяжке гаек и болтов ее крепления, при замене прокладки головки блока. Кроме того, крышку головки цилиндров необходимо снимать при техническом обслуживании и ремонте газораспределительного механизма (регулировке зазоров клапанов, замене маслоотражательных колпачков и других деталей газораспределения). Снятие и установка крышки цилиндра производится аккуратно, чтобы не повредить прокладку крышки, кроме того, при ремонте двигателя желательно иметь запасную прокладку крышки для замены в случае повреждения ее при разборке или на тот случай, если старая прокладка окажется поврежденной в процессе эксплуатации двигателя. Кроме этого запасная прокладка может понадобиться в том случае, если старая резиновая прокладка потеряет свои уплотняющие свойства из-за затвердевания.

Снятие и установка головки блока цилиндров осуществляется в том случае, если необходимо произвести ее замену, при замене прокладки головки, ремонте газораспределительного механизма. Кроме этого головку блока цилиндров снимают в том случае, когда осуществляют удаление нагара со стенок камер сгорания и с днища поршней, а также, если применение специальных веществ для удаления нагара не приносит результатов. Признаками отложения нагара являются перегрев двигателя и продолжение работы в течение нескольких секунд после выключения зажигания. Для того чтобы снять головку блока цилиндров, необходимо сначала слить охлаждающую жидкость, потом снять приборы, установленные на головке; отвернуть болты, при помощи которых она крепится к двигателю. После этого можно аккуратно снять головку, чтобы не повредить прокладку. В том случае, если прокладка прилипла к головке цилиндров, ее отделяют при помощи тонкой металлической пластины или тупого ножа. При удалении нагара нужно поочередно установить поршни в ВМТ, затем размягчить нагар ветошью, смоченной керосином, и после этого удалить образовавшийся нагар скребком из мягкого металла или из дерева. При удалении нагара со стенок камеры сгорания необходимо проделать те же самые операции.

Установка головки цилиндров производится в обратной последовательности. Перед установкой старой прокладки ее нужно натереть порошкообразным графитом для обеспечения герметичности. Однако лучше всего при каждом снятии-установке головки блока цилиндров производить замену старой прокладки на новую. После установки головки блока цилиндров необходимо произвести затяжку ее креплений к блоку. Затяжка креплений осуществляется на холодном двигателе при помощи динамометрического ключа с определенным моментом и в определенной последовательности (см. схему затяжки в руководстве по эксплуатации). Для ремонта и замены остальных деталей кривошипно-шатунного механизма необходимо снять двигатель с автомобиля и произвести полную или частичную его разборку. Для того чтобы определить пригодность детали к ее дальнейшему применению, необходимо произвести проверку технического состояния деталей кривошипно-шатунного механизма.

Проверка технического состояния блока цилиндров заключается в тщательном визуальном контроле целостности блока, в измерении величин его деформации, а также износов поверхностей цилиндров и отверстий под коренные подшипники. Перед проверкой технического состояния блок цилиндров нужно тщательно очистить, а также промыть все его внутренние полости (особенно каналы смазочной системы) горячим раствором каустической соды при температуре 75-85 °С. Если на блоке цилиндров имеются повреждения (трещины, пробоины, сколы), то блок, как правило, подлежит немедленной замене. Небольшие трещины заделывают эпоксидным составом или устраняют при помощи сварки. В процессе определения деформации блока цилиндров осуществляется контроль соосности отверстий под коренные подшипники, а также неплоскостности его разъема с головкой блока цилиндров.

Рис. 45. Стенд для опрессовки головок блока и блока цилиндров

Принцип работы: На головку блока цилиндров устанавливаются боковые заглушки, на одной из которых установлен штуцер для подвода сжатого воздуха. ГБЦ (БЦ) устанавливается на поворотный стол (рампу). Отверстия рубашки охлаждения закрываются резиновыми прокладками и затем накрываются толстым листом оргстекла. После зажима детали на столе машины подается сжатый воздух. Деталь опускается в ванну и выдерживается в течение 15…20 мин. до достижения деталью заданной температуры. Зона повреждения определяется по местам выхода воздуха визуально. Для удобства тестирования деталь может вращаться внутри ванны на 360 градусов.

Неплоскостность разъема блока с головкой цилиндров проверяют при помощи набора щупов, линейки или поверочной плиты. Линейку устанавливают по диагоналям плоскости разъема и посередине в продольном и поперечном направлениях. После этого при помощи подложенного под нее щупа определяют величину зазора между щупом и линейкой. Блок считается пригодным для дальнейшего применения, если величина зазоров не превышает 0,1 мм. Если величина зазора.не превышает 0,14 мм, то плоскость разъема необходимо прошлифовать для устранения ее неплоскостности. При зазоре более 0,14 мм блок цилиндров подлежит замене.

Рис. 46. Определение неплоскостности разъема блока с головкой цилиндров

Несоосность отверстий коренных подшипников проверяется при помощи специальной оправки. Для проверки необходимо вставить оправку в отверстие коренного подшипника. Если оправка вставляется одновременно во все отверстия коренных подшипников, то блок считается пригодным для дальнейшего применения, если оправка не вставляется одновременно во все отверстия, то блок цилиндров необходимо заменить на новый. Рис. 47. Приспособление для контроля несоосности гнезд коренных подшипников

После этого необходимо провести измерение диаметров цилиндров и отверстий под коренные подшипники. Для этой операции применяют индикаторный нутромер. Если износ отверстий превышает допустимые значения, то блок цилиндров либо меняется на новый, либо растачивается под ближайший ремонтный размер. После такой расточки в блок цилиндров устанавливают поршни и поршневые кольца, соответствующие ремонтному размеру

Рис. 48. Нутромер индикаторный

Проверка технического состояния коленчатого вала осуществляется для того, чтобы выявить наличие трещин, следы повышенного износа поверхности резьбы. Перед проверкой коленчатый вал необходимо снять с двигателя, тщательно промыть. Кроме этого нужно прочистить и продуть полости масляных каналов, предварительно отвернув пробки масляных каналов. Если в процессе визуального осмотра вала обнаруживаются трещины, вал подлежит замене. При срыве резьбы не более двух ниток производится ее прогонка. После этого производится измерение диаметров коренных и шатунных шеек и делается заключение о дальнейшем использовании вала, о возможности перешлифования шеек под ремонтные размеры или о замене вала на новый. Замер шейки коленчатого вала осуществляется при помощи микрометра по двум поясам в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Перешлифовка всех одноименных шеек осуществляется под один ремонтный размер. Кроме этого при проверке технического состояния коленчатого вала измеряется биение в креплениях маховика и оси вала при помощи микрометрической индикаторной головки при прокручивании коленчатого вала. Эта проверка позволяет контролировать перпендикулярность торцевой поверхности фланца.

Измерение величины осевого люфта коленчатого вала производится до извлечения из блока цилиндров, сразу после снятия шатунов и поршневой группы. Величина осевого люфта может быть определена при помощи щупа лезвийного типа. Для этого необходимо сдвинуть коленчатый вал на всю длину его хода в сторону маховика, затем щупом замерить величину зазора между щекой второго кривошипа и торцевой поверхностью упорной шайбы. Рис. 49. Проверка осевого люфта щупом

Контроль технического состояния маховика осуществляется по состоянию поверхности плоскости прилегания ведомого диска сцепления, а также по состоянию ступицы и зубчатого обода. Плоскость прилегания ведомого диска должна быть без рисок и задиров. Кроме этого проверяется биение плоскости маховика в сборе с коленчатым валом. Оно не должно превышать 0,10 мм на крайних точках. Если биение превышает допустимые значения, нужно прошлифовать плоскость прилегания либо необходимо заменить маховик. Маховик также подлежит замене при наличии на нем трещин. Если на зубьях обода маховика присутствуют забои, то их следует зачистить, а при значительном износе или при повреждении обод маховика меняют на новый. Новый обод необходимо разогреть до температуры в 200-230 °С и затем напрессовать на маховик.

После первых 1500-2000 км пробега необходимо подтянуть гайки шпилек и болты головки блока цилиндров. В дальнейшем эту операцию необходимо проделывать только после снятия головки блока цилиндров, при появлении признаков прорыва газов или подтекания охлаждающей жидкости. Кроме этого вместе с подтяжкой гаек и болтов крепления головки блока цилиндров нужно подтягивать винты или болты крепления поддона картера двигателя.
Через каждые 10 000-15000 км пробега нужно проверять и при необходимости подтягивать болты и гайки крепления опор двигателя, а также очищать их резиновые подушки. Кроме того, по мере накопления пыли и грязи следует протирать поверхность двигателя ветошью, смоченной специальным очистителем.

Основные дефекты гильзы цилиндра.
Дефекация гильзы проводится с целью определения технического состояния, соответствия ее геометрических параметров ТУ и рабочему чертежу.

Перед дефекацией гильзы цилиндров подвергаются очистке от накипи на поверхностях, омываемых ОЖ, и на посадочных поясках механическими и физико-механическими способами. К механическим относят ручную очистку, очистку чугунной дробью различных размеров, пневматическую очистку косточковой крошкой, очистку при помощи дисковых проволочных щеток.
К физико-химическим методам относят ультразвуковую и очистку с использованием моющих средств.
Для обнаружения скрытых дефектов в теле гильзы применяют метод опрессовки. Основными дефектами гильзы цилиндра являются:

· износ зеркала цилиндра, который выражается в увеличении его геометрической формы (конусность, бочкообразность);

· сколы, трещины любого размера и расположения; коробление, задиры

Наличие трещин и сколов на рабочих поверхностях гильзы является выбраковочным признаком.
При допустимых износах внутреннего диаметра гильзы и допустимых овальности и конусности гильзу подвергают расточке и хонингованию.

Рис. 50. Схемы процессов растачивания и хонингования

Восстановление посадочных поясков производится нанесением слоя металла (наплавкой или гальваническим методом) с последующей механической обработкой (токарная обработка и шлифование).

Рис. 51. Гильза цилиндров

После ремонта гильзы цилиндра должны отвечать требованиям технических условий по размерам и шероховатости рабочих поверхностей, по твердости и прочности сцепления с основным металлом детали, а также симметричности относительно общей оси, допустимой овальности и конусообразности.

Основными дефектами поршня являются:

· Царапины и другие повреждения. Если нарушается процесс сгорания, то на днище поршня и на жаровом поясе возникает недопустимая деформация или появляются повреждения. Более того, если поршень работает в жёстких условиях или масло потеряло свои качества, то на поверхности поршня появляются следы сильного износа или трещины. В этом случае поршень подлежит замене.

Рис. 52. Гильза цилиндров

· Неравномерный износ и повреждения канавок для поршневых колец. Неравномерный износ канавки приводит к сильной вибрации кольца, которая вызывает повышенный расход масла и прорыв картерных газов. Большое значение имеет не только измерение износа, но и визуальная оценка его равномерности. В этом случае поршень подлежит замене.

Рис. 53. Износ канавок под поршневые кольца

· Забитые дренажные отверстия. Маслосъёмное кольцо удаляет со стенки цилиндра излишки масла, которое попадает в цилиндр разбрызгиванием из картера коленчатого вала. То масло, которое кольцо соскребает со стенки цилиндра, возвращается в картер через дренажные отверстия в нижней канавке под кольцо. Если дренажные отверстия засоряются, то масло начинает угорать. В некоторых поршнях дренажные отверстия выполняются в нижней части канавки под кольцо. После прочистки дренажных отверстий (при отсутствии других дефектов) поршень является работоспособным.

Рис. 54. Дренажные отверстия на поршне

· Изменение наружного диаметра поршня. По мере роста пробега увеличивается износ поверхностей трения поршня. При сильном износе увеличивается зазор между юбкой и цилиндром, это приводит к увеличению шума работающего двигателя и к росту угара масла. Место измерения диаметра юбки и значение предельного износа указаны в Руководстве по ремонту. Если износ больше допустимого, то поршень подлежит замене. Далее, если износ поршня находится в допустимых пределах, но после измерения диаметра цилиндра становится очевидно, что зазор между юбкой и цилиндром все же превышает допустимое значение, то поршень нужно поменять, если это поможет вернуть зазор к норме.

Рис. 55

При подборе поршня главным является обеспечение необходимого монтажного зазора между поршнем и цилиндром (гильзой), который определяется измерением поршня и цилиндра. Поршни и поршневые кольца поставляют с номинальным и увеличенными ремонтными размерами.

Например, расчетный зазор между поршнем и цилиндром (для новых деталей автомобилей ВАЗ) равен 0,025-0,045 мм. Максимально допустимый зазор (при износе деталей) - 0,15 мм. Если у двигателя, бывшего в эксплуатации, зазор превышает 0,15 мм, то необходимо заново подобрать поршни к цилиндрам, чтобы зазор был возможно ближе к расчетному.

В случае если цилиндр (гильза цилиндра) подвергалась обработке по внутреннему диаметру, то замену поршня производят обязательно (даже если он не имеет дефектов).

При капитальном ремонте двигатель комплектуется или всеми гильзами и поршнями с ремонтными размерами, или всеми гильзами и поршнями, имеющими номинальные размеры. Не допускается сочетание новых и восстановленных гильз и, соответственно, новых и ремонтных поршней.

Для подбора поршней к цилиндрам необходимо вычислить зазор между ними. Например, для удобства подбора на автомобилях ВАЗ и поршни и цилиндры делят в зависимости от диаметров на 5 классов через 0,01 мм: A, B, C, D, E (рис. 56)

Рис. 56. Номинальные размеры цилиндров и поршней (автомобили семейства ВАЗ)

В запасные части поставляют поршни номинального размера 3 классов: А, С, Е и 2 ремонтных размеров: 1 ремонтный размер - увеличенный на 0,4 мм, 2 ремонтный размер – увеличенный на 0,8 мм. По массе поршни разбиты на 3 группы: нормальную, увеличенную на 5 г и уменьшенную на 5 г. На двигатель должны быть установлены поршни одной группы.

Для поршней ремонтных размеров в запчасти поставляют кольца ремонтных размеров, увеличенных на 0,4 мм и 0,8 мм.

Поршневые кольца относятся к наиболее ответственным деталям двигателя. Они должны одновременно выполнять три функции:

· герметизировать рабочее пространство цилиндра, не допуская выхода газа из него в картер двигателя

· равномерно распределять пленку масло по станкам цилиндра, не допуская попадания избытка масла в камеру сгорания

· передавать тепло r головки поршня к стенкам цилиндров, интенсивно охлаждаемых водой, не допуская перегрева поршня.

Разрушительная работа горячих газов, прорывающихся из рабочего пространства цилиндра в картер, продолжается и с течением времени значительно возрастает. Повышенный пропуск газов при износе поршневых колец приводит к весьма пагубным последствиям, так как при этом:

· Ухудшаются условия смазки рабочих поверхностей цилиндров, колец и поршней, отчего увеличивается их износ

· Ухудшается теплоотвод от головки поршня к стенкам цилиндров, что приводит к перегреву поршня

· Забиваются нагаром масляные прорези в маслосъемных кольцах и маслоотводящие отверстия в канавках поршня, в результате чего большое количество масла попадает в рабочий объем цилиндров (так как маслосъемные кольца перестают при этом снимать излишки масла с их стенок), сгорает в нем, и, таким образом, расход масла резко возрастает

В результате сгорания масла, на внутренних поверхностях камер сжатия головки цилиндров, днищах поршней и клапанах отлагается нагар, который снижает эффективность работы двигателя: он начинает детонировать, мощность его падает, а расход горючего и смазки резко возрастает. Таким образом, следует, что замена изношенных поршневых колец необходима для увеличения срока службы двигателя.

Основными дефектами поршневых колец являются трещины и сколы, смолистые отложения и нагар. Если при капитальном ремонте поршень не подлежит замене, то необходимо проверить торцевой зазор в канавке поршня. Максимальный допустимый зазор составляет 0,10 – 0,15 мм. В случае несоблюдения зазора поршень заменяют.

Рис. 57. Замер зазора в канавке поршня

В запасные части кольца поставляются комплектом на один двигатель.
Кольца номинального размера применяют при замене изношенных колец для цилиндров номинального размера. Чтобы сократить срок приработки колец в уже работавших цилиндрах, в верхние канавки поршней устанавливают компрессионные кольца, не покрытые хромом.
Кольца с увеличенным диаметром устанавливают в цилиндры, расточенные до ремонтного размера, или их используют для замены изношенных колец в таких цилиндрах.

Если при ремонте двигателя заменяют поршни, то вместе с ним меняют и кольца. В случае если поршень не нуждается в замене, то необходимо проверить зазор в замке колец. Если зазор превысил монтажный в 1,5 раза, то кольца подлежат замене.

Рис. 58. Проверка зазора в замке поршневого кольца

Также в случае если кольца не заменялись, то проверяют их упругость.

Один из вариантов проверки: поместить кольцо во втулку цилиндра. Если при этом кольцо удерживается неподвижно собственной массой, его упругость можно считать допустимой. Если же кольцо нельзя сдвинуть рукой или для этого надо приложить значительные усилия, то кольцо бракуется.

Поршневые пальцы, благодаря плавающей посадке в бобышках поршня и в верхней головке шатуна, изнашиваются по окружности равномерно. Износ их и сопряженных с ними поверхностей приводит к стукам, которые устраняются заменой изношенных пальцев новыми, увеличенными по диаметру. Поршневые пальцы выпускаются номинального и ремонтных размеров с разбивкой по классам.

Для замены поршневых пальцев без предварительной обработки отверстий в поршне и в верхней головке шатуна применяются поршневые пальцы, увеличенные по диаметру (ремонтных размеров).

Учитывая разницу в коэффициентах линейного расширения алюминия и стали, поршневой палец подбирают к поршню таким образом, чтобы при нормальной комнатной температуре (20°С) он от усилия руки не входил бы в него, а при нагревании поршня в горячей воде до температуры 70°С входил бы в него свободно. Так как осуществить такой подбор в ремонтной практике довольно трудно, поршни отправляются в запасные части в сборе с подобранными к ним пальцами. Чтобы исключить возможность деформации поршней и повреждения поверхности отверстий в их бобышках, выпрессовывать поршневые пальцы из поршней надо также после предварительного нагревания их в горячей воде до температуры 70°С.

К шатуну поршневой палец подбирается так, чтобы при нормальной комнатной температуре он плавно входил в отверстие верхней головки под легким усилием большого пальца руки, как это показано на рис. 56. Палец должен быть при этом слегка смазан маслом.

Рис. 59

Ремонт поршневых пальцев состоит в перешлифовке их с больших ремонтных размеров на меньшие или в хромировании с последующей обработкой под стандартный или ремонтный размер.

Пальцы, имеющие изломы., выкрашивание и трещины любого размера и расположения,, а также следы перегрева. (цвета побежалости) к ремонту не допускаются и подлежат браковке.

Ремонт шатунов обычно сводится к смене втулки верхней головки и последующей ее обработке под палец стандартного размера (при смене поршней) или только обработке ее под поршневой палец одного из ремонтных размеров (при смене поршневых пальцев).

Запасные втулки верхней головки шатуна (бронзовые) запрессовываются в шатун после удаления из него старой изношенной втулки без какой-либо предварительной подгонки; необходимо лишь обеспечить совпадение отверстия во втулке с прорезью в верхней головке шатуна для подвода смазки к поршневому пальцу. Отверстие в запрессованной втулке подвергается дальнейшей механической обработке (развертывание, доводка).

Рис. 60. Приспособление для контроля шатуна на погнутость и скрученность

Рис. 61. Правка скрученного шатуна

Каждый раз при разборке кривошипно-шатунной группы следует контролировать шатун на отсутствие погнутости или скручивания. Контроль производится с помощью приспособления (рис. 57). В этом приспособлении нижняя головка шатуна (без вкладышей) устанавливается на точную разжимную оправку. На поршневой же палец, вставленный в отверстие верхней" головки шатуна, на двух призмах досажен калибр, заканчивающийся тремя выступами, лежащими в плоскости, перпендикулярной оси пальца.

Если шатун не погнут и не скручен, все три выступа калибра касаются вертикальной плиты приспособления; в противном случае шатун необходимо править. Правка погнутого шатуна должна производиться на ручном прессе; правка молотком не допускается, так как при этом в теле шатуна могут возникнуть внутренние трещины.

При правке скрученного шатуна рекомендуется согнуть, его сначала немного больше, чем требуется для ликвидации скрученности, а затем гнуть в обратном направлении до правильного положения (рис. 58). Такой метод правки шатуна повышает его стойкость к деформациям во время дальнейшей работы в двигателе.

Коренные и шатунные вкладыши. На вкладышах нельзя производить никаких подгоночных операций. При задирах, рисках, или отслоениях антифрикционного слоя вкладыши заменяют новыми.

Например, для автомобилей семейства ВАЗ номинальный расчетный зазор составляет 0,02–0,07 мм для шатунных и 0,026–0,073 мм для коренных шеек. Если зазор меньше предельного (0,1 мм для шатунных и 0,15 мм для коренных шеек), то можно снова использовать эти вкладыши.

При зазоре большем предельного на этих шейках вкладыши заменяют новыми.

Если шейки коленчатого вала изношены и шлифуются до ремонтного размера, то вкладыши заменяют ремонтными (увеличенной толщины).

Дата добавления: 2014-01-20