Ремонт ДВС производится в соответствии с Техническими условиями заводов изготовителей, с использованием только оригинальных запасных частей и расходных материалов. На выполненные работы в Донецке предоставляется гарантия.
Неисправности головок блока цилиндров
При осмотре головки блока цилиндров обычно первоочередное внимание обращают на степень износа деталей газораспределительного механизма. Чаще этим и ограничиваются, забывая о том, что при эксплуатации возможны повреждения корпуса головки. Его участки, непосредственно образующие камеры сгорания двигателя, испытывают высокие нагрузки, механические и тепловые. Одним из последствий их совместного воздействия является то, что с течением времени в теле головки могут образовываться трещины.
Образование трещин в ГБЦ - явление не экзотическое, а, напротив, довольно распространенное. Наиболее подвержены ему головки дизельных двигателей, поскольку они работают в условиях наибольших нагрузок.Обычно трещины появляются в местах, которые характеризуются наибольшими градиентами температур: в районе форкамеры, между седлами впускных и выпускных клапанов и так далее.Любая трещина в теле головки, даже небольшая, представляет собой потенциальную опасность. Являясь концентратором напряжений, она с течением времени развивается. Увеличиваясь в размерах, трещина опасна не только уменьшением механической прочности головки. В зависимости от характера и места положения она может привести к ослаблению посадки запрессованных в головку деталей: клапанных седел, форкамер, направляющих втулок клапанов. Но наиболее угрожающие последствия для работоспособности двигателя возможны в тех случаях, когда развитие трещины приводит к нарушению герметичности проходящих внутри головки каналов систем смазки и охлаждения. Недаром в "правильных" руководствах по эксплуатации автомобилей приводится разумный совет: почаще обращать внимание на состояние охлаждающей жидкости в расширительном бачке системы охлаждения. Присутствие в ней следов моторного масла или запаха отработавших газов - верные приметы, указывающие автовладельцу на грядущие проблемы и неминуемую потерю денег. Если причина не в поврежденной прокладке головки блока, то, скорее всего, - в скрытой в головке трещине. Причем первая "примета"- следствие того, что трещина соединяет каналы смазки и охлаждения друг с другом. Поскольку давление в системе смазки выше, происходит просачивание масла в охлаждающую жидкость. Последствия - скрытые, неконтролируемые утечки моторного масла и снижение эффективности охлаждения двигателя вследствие образования эмульсионной смеси антифриза и масла.
Вторая, более распространенная "примета" говорит о проникновении в систему охлаждения отработавших газов и пророчит более серьезные последствия. В этом случае трещина соединяет рубашку охлаждения с камерой сгорания двигателя, и процесс развивается в двух направлениях. Под действием высокого давления, создающегося в камере сгорания при воспламенении смеси, система охлаждения через трещину надувается горячими выхлопными газами. После остановки двигателя, когда давление в цилиндре становится меньше чем в системе охлаждения, в него тем же путем просачивается охлаждающая жидкость. Обладающая неплохими моющими свойствами, она вычищает внутренности камеры сгорания, заодно смывая со стенок цилиндра смазку. Часть охлаждающей жидкости на неработающем двигателе поступает в картер и смешивается с моторным маслом, ухудшая его смазывающие свойства. Помимо этого наличие трещины приводит к падению компрессии, снижая способность топливной смеси к воспламенению. В результате в двигателе наблюдаются пропуски воспламенения, он быстро перегревается и работает буквально "на износ". Упомянутые явные симптомы разгерметизации каналов смазки и охлаждения, становятся заметными, когда трещина достигает внушительной величины. В то же время она начинает свою жизнь с микроскопических размеров и до поры никак себя не проявляет. Это означает, что отсутствие на момент ремонта двигателя внешних проявлений, говорящих о наличии трещин во внутренних полостях головки, не может служить гарантией того, что механизм "бомбы замедленного действия" уже не запущен. Стоит отметить, что не всегда в разгерметизации рубашки охлаждения головки виноваты высокие нагрузки и температуры. Довольно часто ее причиной является коррозия. Она повреждает посадочные поверхности технологических отверстий системы охлаждения, в которые запрессовываются заглушки. Со временем коррозия приводит к образованию сквозных отверстий по периметру заглушек и утечкам теплоносителя. Неисправность очень коварна, так как обнаружить причину потери охлаждающей жидкости непросто.
Визуальное обследование головки не всегда позволяет обнаружить трещины в ее корпусе. Во первых, они хорошо замаскированы слоем нагара и могут иметь незначительные размеры. Во вторых, часто трещины открываются не на внешнюю поверхность головки, а в ее внутренние полости (каналы системы смазки и охлаждения) или же могут скрываться под седлами клапанов, форкамерами, направляющими втулками. В таких случаях не поможет и применяющийся иногда метод "проявления" трещин пескоструйной обработкой поверхности головки.
Как быть в таком случае? Ограничиться внешним осмотром и далее положиться на удачу? Это очень рискованный путь. Известно немало случаев из практики, когда только что восстановленный двигатель, ремонт которого стоил клиенту многих десятков тысяч рублей, оказывался неработоспособным. Авторемонтные предприятия, которые не радует перспектива за свой счет переделывать дорогостоящую работу и терять авторитет в глазах своих клиентов, давно включили в перечень обязательных работ, выполняющихся при ремонте двигателя или ГБЦ, операцию проверки скрытых полостей на герметичность.
Прежде чем рассказывать о технологии проверки герметичности внутренних полостей ГБЦ, еще раз напомним, в каких случаях ее следует выполнять. В идеале - во всех без исключения, когда выполняется ремонт двигателя или головки. Особенно в следующих:
* 1. если при эксплуатации двигателя отмечались симптомы, указывающие на нарушение целостности внутренних каналов ГБЦ;
* 2. если поводом для ремонта ГБЦ послужил перегрев двигателя, как правило, чреватый образованием трещин;
* 3. когда ремонтируется дизельный двигатель, особенно с ГБЦ, изготовленной из чугуна;
* 4. при приобретении бывшей в употреблении головки взамен вышедщей из строя.
Наиболее удобный и быстрый способ проверки герметичности внутренних полостей ГБЦ, можно осуществить, используя специально предназначенные для этого установки. Они разрабатываются и изготавливаются рядом зарубежных фирм. Принцип действия установок основан на опрессовке внутренних полостей головки с помощью сжатого воздуха. Предварительно исследуемая полость, например, рубашка охлаждения, заглушивается. С этой целью привалочная плоскость головки герметизируется с помощью резиновых прокладок и плиты, выполненной из оргстекла большой толщины. На отверстия охлаждающего контура, выходящие на боковые поверхности головки, также ставят заглушки. Через одну из них, снабженную штуцером, внутрь испытуемой полости подается сжатый воздух при давлении 4- 6 бар. Головка погружается в воду, которой наполнена термоизолированная ванна. В воде, температура которой поддерживается около 70°С, головка нагревается до ее рабочей температуры. Благодаря тепловому расширению металла, вскрываются все трещины, даже те, что были закрыты при комнатной температуре. Местоположение трещин определяется визуально, по истечению сжатого воздуха из полости головки, сопровождающемуся образованием "волшебных пузырьков". Для удобства поиска мест утечки установка позволяет вращать головку вокруг оси на 360°С. Опрессовкой можно не только проверить герметичность контура охлаждения или смазки, но и установить характер видимых трещин, сквозные они или нет. С помощью установки можно проконтролировать герметичность посадочных поверхностей направляющих втулок клапанов. Случается, что масло попадает в камеру сгорания именно этим путём, а не по стержню клапанов, через изношенные маслосъёмные колпачки и отверстия втулок. Во всех случаях "волшебные пузырьки" гарантированно покажут наличие и место неисправности .
Проверка коленчатого вала
Проверка вала перед его ремонтом несколько отличается от той, которую проводят при дефектовке или сборке двигателя. Конечно, и в том, и в другом случае проверяется геометрия вала, но в нашем случае от результатов проверки зависит выбор технологии ремонта.
Для проверки вал устанавливается на призмы крайними коренными шейками, а у средних с помощью стойки с индикатором измеряется биение. Проверяется также биение хвостовика и поверхностей сальников. Далее проводят тщательное измерение диаметров коренных и шатунных шеек. При этом обращают внимание на износ средней и крайних коренных шеек (он может быть повышен), а также на эллипсность шатунных шеек. Последнее измерение выполняют в нескольких плоскостях - при наличии эллипсности минимальный размер шейки обычно получается в направлении, сдвинутом на 20-40о против вращения от плоскости, проходящей через радиус кривошипа. После этих измерений картина несколько проясняется.
Дальнейшие действия лучше проиллюстрировать на примере. Стало общепринятым, что шлифовать вал можно только в случае, если биение средних шеек относительно крайних не превышает 0,1 мм. Точнее, шлифовать-то можно и при большем биении, но тогда неизбежно возникновение дисбаланса, который после ремонта будет необходимо устранить. К сожалению, пока в отечественной ремонтной практике хорошо освоена лишь балансировка валов 4-цилиндровых рядных и оппозитных двигателей, а также рядных 6-цилиндровых и V-образных 12-цилиндровых. Остальные типы валов - 2-, 3- и 5-цилиндровых рядных двигателей, а также большинство 6- и 8-цилиндровых V-образных отбалансировать весьма и весьма проблематично. Поэтому при биении коренных шеек свыше 0,1 мм перед шлифовкой целесообразно вал править.
Если вал уже подвергался шлифовке, не исключено, что хвостовик и поверхности сальников несоосны коренным шейкам. Известны случаи, когда недобросовестные шлифовщики умудрялись так изуродовать вал, что биение на этих поверхностях становилось раз в десять (!) больше допустимого - более 0,1-0,15 мм. Если добавить сюда износ коренных шеек, а также их возможное взаимное биение, то при исправлении подобной «халтуры» вал, скорее всего, «не выйдет» в следующий ремонтный размер шеек. Тогда, прежде чем шлифовать, следует уточнить наличие вкладышей необходимого ремонтного размера. Кстати, такое уточнение необходимо для многих двигателей иномарок - ситуация, когда после шлифовки коленчатого вала искомые вкладыши будут найдены лишь на бумаге каталога, не редкость.
Однако самая большая неприятность - это когда ремонтировать уже «нечего» - износ шеек превысил максимальное ремонтное уменьшение. Такой вал обычно выбраковывают.
Валы с перегретыми после разрушения подшипников шейками желательно проверить на отсутствие трещин. Такая проверка обычно выполняется с помощью специальной установки - магнитного дефектоскопа. Глубокие трещины, уходящие в тело вала, - основание для выбраковки. Иногда такие трещины видны и невооруженным глазом.
Перед установкой вала в станке необходима еще одна проверка. Вал ставят в центрах и измеряют биение хвостовика и поверхности заднего сальника. Если биение превышает 0,01-0,02 мм, необходимо править центровые фаски вала, иначе шлифовать коренные шейки будет невозможно.
Существует несколько способов правки фасок - шабрением, притиркой и протачиванием.
Первый способ прост, но неудачен, т.к. из-за неправильной геометрии фаски качество шлифовки коленчатого вала будет снижено (может появиться эллипсность коренных шеек). Второй способ точен, но слишком трудоемок - в токарном станке фаска притирается с помощью абразивной пасты к коническому притиру. Наилучшие результаты дает протачивание вала в токарном станке с использованием люнета.
И, наконец, последняя подготовительная операция - удаление заглушек и промывка внутренних каналов. Последняя операция обязательна - во внутренних каналах около заглушек скапливается значительное количество грязи. Стоит только пренебречь промывкой, как грязь обязательно испортит самую качественную шлифовку вала, и весь ремонт двигателя пойдет насмарку.
Гильзы цилиндров
Стенки цилиндра двигателя образуют совместно с поршнем, кольцами и поверхностью камеры сгорания пространство переменного объема, в котором совершаются все рабочие процессы двигателя внутреннего сгорания. Стенка цилиндра должна быть тщательно обработана и образовывает с поршневыми кольцами пару скольжения.
Цилиндры и гильзы цилиндров нагружаются силами давления газов, боковой нагрузкой от поршня и температурной нагрузкой. Переменная по величине и направлению боковая нагрузка вызывает изгиб и вибрацию цилиндра и ослабляет его крепление к картеру. Стенки цилиндра под действием возникающих при движении поршня сил трения подвергаются, кроме того, износу.
Гильзы цилиндров должны быть прочными, жесткими, износостойкими, обеспечивать, возможно, меньшие потери на трение поршня о поверхность цилиндра. Внешняя и внутренняя поверхность гильз должна обладать антикоррозионной устойчивостью. Конструкция гильз должна также обеспечивать надежность уплотнений в местах стыков гильз с головкой и блоком цилиндров.
Гильзы цилиндров могут, являются как самостоятельной конструкционной единицей двигателя («мокрые» и гильзы двигателей воздушного охлаждения), так и являться элементом ремонтной технологии, предусмотренной заводом изготовителем (например: «сухие» гильзы для двигателей, где цилиндры выполнены заодно с блок-картером).
В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение получили чугунные гильзы.По конструкции гильзы цилиндра современных автомобильных и тракторных двигателей можно разделить на три основные группы:
1. «Мокрые» гильзы цилиндров.
2. «Сухие» гильзы цилиндров
3. Гильзы для двигателей с воздушным охлаждением
«Мокрые» гильзы. Конструкцией двигателя с водяным охлаждением предусмотрена полость в картере двигателя, так называемая «рубашка охлаждения». Гильза, соприкасающаяся свой поверхностью с охлаждающей жидкостью находящейся в «рубашке охлаждения» называется «Мокрой». «Мокрые» гильзы цилиндров обеспечивают лучший отвод тепла, но картер двигателя с такими гильзами обладает меньшей жесткостью. Большое распространение эти гильзы получили на грузовых и тракторных двигателях в силу своей высокой ремонтопригодности.
Как правило, выпускаемые производителями «мокрые» гильзы не требуют перед установкой, какой либо доработки. Изношенные «мокрые» гильзы в большинстве случаев не ремонтируют, а заменяют новыми без снятия двигателя с шасси. Для предотвращения прорыва газов в охлаждающую жидкость и просачивания этой жидкости в цилиндр и картер двигателя «мокрые» гильзы комплектуются уплотнительными прокладками. Внутренняя поверхность гильз тщательно обрабатывается (хонингуется)для того что бы обеспечить наличие требуемой масляной пленки для смазки поршневых колец. Двигатели с «мокрыми» гильзами устанавливаются почти на все современные коммерческие автомобили.
«Сухие» гильзы. Гильзы, не имеющие соприкосновения с охлаждающей жидкостью, называются «сухими» гильзами. Конструкцией некоторых двигателей предусмотрена заливка при изготовлении в блок картер гильз изготовленных из износостойкого материала, создавая тем самым оптимальные условия для работы цилиндропоршневой группы.
Cамое широкое распространение «сухие» гильзы получили в сфере капитального ремонта двигателя. Не «загильзованный» блок цилиндров современного двигателя имеет несколько, предусмотренных технологией, расточек с последующей установкой в него ремонтных поршней. Установка «сухих» гильз позволяет не менять блок двигателя даже после износа цилиндра расточенного в последний ремонтный размер.
Производители гильз выпускают так называемые, заготовки гильз, то есть гильзы имеющие запас по длине и внешнему диаметру, которые после токарной обработки запрессовываются с натягом в блок цилиндров. Такие гильзы как правило не имеют обработки внутренней поверхности. Они растачиваются и хонингуются только после установки гильзы в блок цилиндров. Поверхность блока цилиндров под установку тоже повергается тщательной обработке: расточке и в некоторых случаях хонингованию. Гильза с упором устанавливается в блок под давлением, с натягом (в среднем 0,03-0,04 мм), для гильз, не имеющих упора натяг больше. Наружная поверхность «сухих» ремонтных гильз, как правило, подвергается шлифовке, для увеличения плотности прилегания к блоку цилиндров.
Гильзы могут фиксироваться при установке верхним буртом, нижним буртом или вообще могут устанавливаться без упора.
Некоторые японские производители, например ISUZU, изготавливают двигатели с тонкостенными стальными гильзами, имеющими покрытие из пористого хрома железом. Такие гильзы не подвергаются механической обработке и устанавливаются в блок цилиндров без натяга, с небольшим усилием и удерживаются в блоке за счет прижатия широкого бурта гильзы головкой блока. Блок картер с сухими гильзами имеет повышенную жесткость по сравнению с блоком, с установленными «мокрыми» гильзами.
4. Гильзы цилиндров для двигателей с воздушным охлаждением. В двигателях воздушного охлаждения конструкция оребрения и необходимость создания охлаждающих воздушных потоков не позволяют применять блок-картерный тип отливки. В этих двигателях применяют отдельно отлитые цилиндры с воздушными ребрами, расположенными чаще всего перпендикулярно оси цилиндра.
Эти гильзы цилиндра крепятся к верхней части картера короткими шпильками через опорный фланец (несущие цилиндры) или при помощи анкерных (несущих) шпилек.
Гильзы цилиндров двигателей воздушного охлаждения изготавливают как из одного (монометаллические), так и из двух (биметаллические) металлов.
Монометаллические цилиндры делают из чугуна, реже из стали или легких сплавов. Из биметаллических цилиндров получили распространение чугунные или стальные цилиндры с залитыми (или навитыми) алюминиевыми ребрами.
Широкое распространение двигатели с воздушным охлаждением получили среди производителей тяжелой строительной техники. Ярким примером является всемирно известный производитель индустриальных двигателей немецкая фирма DEUTZ.
Вкладыши и втулки
В современном моторостроении, для обеспечения центрирования и соблюдения соосности вращающихся деталей двигателя (коленчатый вал, распределительный вал, поршневой палец, вал привода вспомогательных агрегатов и д.р.) получили широкое распространение подшипники скольжения (для простоты используют термин: вкладыши и втулки). Вкладыш, представляет собой подшипник, состоящий из разъемных частей (как правило, из двух половинок). Втулка представляет собой не разъемный подшипник качения, запрессовываемый на посадочное место с помощью торцевого усилия.
В основе конструкции подшипниковых узлов скольжения заложен принцип сохранения плоскопараллельного трущегося контакта за счет отделения трущихся рабочих элементов, от основных силовых элементов конструкции с сохранением и поддержанием между ними минимально возможной связи. Если шейка вращающегося вала в подшипнике скользит непосредственно по опорной поверхности, то он называется подшипником скольжения.
Подшипник скольжения представляет собой конструкцию включающую в себя массивную опору с цилиндрическим отверстием (постель коленчатого вала, постель распредвала, нижняя и верхняя головка шатуна) в которое вставляется разборный вкладыш или цельная втулка, с покрытием из антифрикционного материала. Вал или шейка вала входит в отверстие втулки подшипника с небольшим зазором. Для уменьшения возникающих сил трения и быстрого износа втулки (вкладыша), подшипник принудительно смазывается под давлением, через специально созданные масляные каналы, таким образом, вал постоянно отделен от втулки (вкладыша) пленкой вязкой маслянистой жидкости. Постоянное давление в области контакта создается при помощи масляного насоса. Смазка является одним из главных условий длительной и надёжной работы подшипника скольжения, это обеспечивает; низкое трение, разделение подвижных вращающихся частей, отвод тепла, защиту от воздействия внешней среды, отвод продуктов износа из рабочей зоны.
Рабочий слой смазывающей жидкости в зазоре подшипника качения также называют «масляным клином», т.к. в радиальном разрезе он очень похож по форме на клин, изогнутый вокруг вала.
В зависимости от применения подшипники состоят из высокопрочной стальной основы, которая покрыта покрытиями.
Для уменьшения трения и износа вращающихся шеек внутренняя поверхность вкладышей и втулок покрывается небольшим слоем антифрикционного сплава из высокооловянистых баббитов, баббитов на свинцовой основе а так же других баббитов. Так же, достаточно широкое распространение получили свинцовистые и другие бронзы.
При внешней простоте и надежности конструкции, на самом деле это важный и ответственный узел, в котором возможно возникновение опасных дефектов, которые могут привести к очень серьезным поломкам двигателя, вплоть до разрушения блока цилиндров, и последующей замене двигателя.
Поэтому, при покупке запчастей следует, тщательно подходить к подбору производителя вкладышей.
Износ шатуна
Возьмите в руки старый шатун с изрядно походившего мотора - на первый взгляд ничего примечательного. Но только на первый взгляд. Вспомним: шатун - один из элементов кривошипно-шатунного механизма, в котором он связывает поступательно движущийся поршень и вращающийся коленчатый вал. Нагрузки на шатун могут достигать десятков тонн, причем являются знакопеременными. Т.е. сжатие и растяжение шатуна чередуются в течение одного оборота коленвала.
Стандартная ситуация - застучал шатунный вкладыш. Многие механики сразу бросаются в бой: ну просто бегут со всех ног шлифовать коленчатый вал в следующий ремонтный размер. Спросите у них, где шатун, который стоял на поврежденной шейке? Больше половины ответят, что он нормальный. А некоторые, особо умелые, вообще себя не утруждают - вынимают, а затем ставят коленвал с новыми вкладышами, даже не разбирая двигателя. Между тем шатун после перегрева, задира, расплавления или проворачивания вкладышей повреждается со стопроцентной вероятностью. Это покажут не только измерительные приборы, но и просто внешний осмотр: нижняя головка будет иметь характерный перегретый вид со следами цветов «побежалости», а ее отверстие станет некруглым, овальным.
Не лучше обстоит дело и с верхней головкой шатуна, К примеру: выпрессовали палец, нагрели шатун, установили новый поршень с пальцем. А померил ли кто-нибудь натяг пальца в отверстии головки? Многим некогда, торопятся, у других даже приборов нет проверить. Только когда потом палец вылезет и продерет цилиндр, будет поздно - повторный ремонт, скорее всего, окажется дороже и сложнее первого. Почему палец может вылезти из отверстия, понятно - натяг слишком мал или его нет совсем. А это вполне возможно, если, например, в прошлом «ремонте» верхняя головка была сильно перегрета перед сборкой шатуна с поршнем (такое бывает при использовании ацетиленокислородной горелки).
В конструкциях с плавающим пальцем нередко оказывается изношенной бронзовая втулка верхней головки шатуна. Причем оценить степень износа на ощупь, без измерений, практически невозможно. Особенно обманчивая картина возникает в случае, если палец смазан маслом - люфт пальца не чувствуется даже при большом зазоре во втулке.
Проверка шатуна обычно проводится в несколько этапов. Начинают чаще всего с проверки геометрии отверстий. Для этого шатун разбирают, моют, а затем собирают с затяжкой болтов (гаек) крепления крышки рабочим моментом.Далее нутромером проверяют диаметр отверстия нижней головки - он должен соответствовать размеру, рекомендованному заводом-изготовителем, а все отклонения формы отверстия (эллипсность) должны укладываться в допуск на размер отверстия (обычно 0,015 мм).Аналогичным образом проверяют и верхнюю головку шатуна. Здесь контролируют отклонения формы (эллипсность не более 0,01 мм), а также величину диаметра отверстия, которая должна обеспечить гарантированный минимальный натяг в прессовом соединении с пальцем (0,02-0,025 мм) или максимальный зазор во втулке (0,015-0 ,02 мм) «плавающего» пальца. Все эти измерения выполнить несложно, нужно лишь время и аккуратность. Другое дело проверить деформацию стержня шатуна.
Деформация стержня обычно выражается в том, что оси верхней и нижней головок шатуна оказываются непараллелны. Измерить эту непараллельность наиболее точно можно с помощью специального измерительного прибора или приспособления. Один из возможных альтернативных способов - проверка на поверочной плите. Шатун кладется на плиту, и покачиванием определяется, насколько он деформирован.
Разновидность способа - прикладывание к боковой плоскости шатуна лекальной линейки и оценка непараллельности плоскостей верхней и нижней головок. Иногда шатуны проверяют «на скалке» - надевают с малым зазором несколько шатунов верхней головкой на стержень, а деформацию оценивают по просветам между боковыми плоскостями нижних головок шатунов. При серийном заводском ремонте двигателей, западные фирмы ремонтируют шатуны в обязательном порядке. Стандартным видом ремонта шатунов можно назвать замену бронзовой втулки верхней головки шатуна даже при небольшом отклонении его размера от исходного (номинального) значения.
Неисправности головок блока цилиндров
При осмотре головки блока цилиндров обычно первоочередное внимание обращают на степень износа деталей газораспределительного механизма. Чаще этим и ограничиваются, забывая о том, что при эксплуатации возможны повреждения корпуса головки. Его участки, непосредственно образующие камеры сгорания двигателя, испытывают высокие нагрузки, механические и тепловые. Одним из последствий их совместного воздействия является то, что с течением времени в теле головки могут образовываться трещины.
Образование трещин в ГБЦ - явление не экзотическое, а, напротив, довольно распространенное. Наиболее подвержены ему головки дизельных двигателей, поскольку они работают в условиях наибольших нагрузок.Обычно трещины появляются в местах, которые характеризуются наибольшими градиентами температур: в районе форкамеры, между седлами впускных и выпускных клапанов и так далее.Любая трещина в теле головки, даже небольшая, представляет собой потенциальную опасность. Являясь концентратором напряжений, она с течением времени развивается. Увеличиваясь в размерах, трещина опасна не только уменьшением механической прочности головки. В зависимости от характера и места положения она может привести к ослаблению посадки запрессованных в головку деталей: клапанных седел, форкамер, направляющих втулок клапанов. Но наиболее угрожающие последствия для работоспособности двигателя возможны в тех случаях, когда развитие трещины приводит к нарушению герметичности проходящих внутри головки каналов систем смазки и охлаждения. Недаром в "правильных" руководствах по эксплуатации автомобилей приводится разумный совет: почаще обращать внимание на состояние охлаждающей жидкости в расширительном бачке системы охлаждения. Присутствие в ней следов моторного масла или запаха отработавших газов - верные приметы, указывающие автовладельцу на грядущие проблемы и неминуемую потерю денег. Если причина не в поврежденной прокладке головки блока, то, скорее всего, - в скрытой в головке трещине. Причем первая "примета"- следствие того, что трещина соединяет каналы смазки и охлаждения друг с другом. Поскольку давление в системе смазки выше, происходит просачивание масла в охлаждающую жидкость. Последствия - скрытые, неконтролируемые утечки моторного масла и снижение эффективности охлаждения двигателя вследствие образования эмульсионной смеси антифриза и масла.
Вторая, более распространенная "примета" говорит о проникновении в систему охлаждения отработавших газов и пророчит более серьезные последствия. В этом случае трещина соединяет рубашку охлаждения с камерой сгорания двигателя, и процесс развивается в двух направлениях. Под действием высокого давления, создающегося в камере сгорания при воспламенении смеси, система охлаждения через трещину надувается горячими выхлопными газами. После остановки двигателя, когда давление в цилиндре становится меньше чем в системе охлаждения, в него тем же путем просачивается охлаждающая жидкость. Обладающая неплохими моющими свойствами, она вычищает внутренности камеры сгорания, заодно смывая со стенок цилиндра смазку. Часть охлаждающей жидкости на неработающем двигателе поступает в картер и смешивается с моторным маслом, ухудшая его смазывающие свойства. Помимо этого наличие трещины приводит к падению компрессии, снижая способность топливной смеси к воспламенению. В результате в двигателе наблюдаются пропуски воспламенения, он быстро перегревается и работает буквально "на износ". Упомянутые явные симптомы разгерметизации каналов смазки и охлаждения, становятся заметными, когда трещина достигает внушительной величины. В то же время она начинает свою жизнь с микроскопических размеров и до поры никак себя не проявляет. Это означает, что отсутствие на момент ремонта двигателя внешних проявлений, говорящих о наличии трещин во внутренних полостях головки, не может служить гарантией того, что механизм "бомбы замедленного действия" уже не запущен. Стоит отметить, что не всегда в разгерметизации рубашки охлаждения головки виноваты высокие нагрузки и температуры. Довольно часто ее причиной является коррозия. Она повреждает посадочные поверхности технологических отверстий системы охлаждения, в которые запрессовываются заглушки. Со временем коррозия приводит к образованию сквозных отверстий по периметру заглушек и утечкам теплоносителя. Неисправность очень коварна, так как обнаружить причину потери охлаждающей жидкости непросто.
Визуальное обследование головки не всегда позволяет обнаружить трещины в ее корпусе. Во первых, они хорошо замаскированы слоем нагара и могут иметь незначительные размеры. Во вторых, часто трещины открываются не на внешнюю поверхность головки, а в ее внутренние полости (каналы системы смазки и охлаждения) или же могут скрываться под седлами клапанов, форкамерами, направляющими втулками. В таких случаях не поможет и применяющийся иногда метод "проявления" трещин пескоструйной обработкой поверхности головки.
Как быть в таком случае? Ограничиться внешним осмотром и далее положиться на удачу? Это очень рискованный путь. Известно немало случаев из практики, когда только что восстановленный двигатель, ремонт которого стоил клиенту многих десятков тысяч рублей, оказывался неработоспособным. Авторемонтные предприятия, которые не радует перспектива за свой счет переделывать дорогостоящую работу и терять авторитет в глазах своих клиентов, давно включили в перечень обязательных работ, выполняющихся при ремонте двигателя или ГБЦ, операцию проверки скрытых полостей на герметичность.
Прежде чем рассказывать о технологии проверки герметичности внутренних полостей ГБЦ, еще раз напомним, в каких случаях ее следует выполнять. В идеале - во всех без исключения, когда выполняется ремонт двигателя или головки. Особенно в следующих:
* 1. если при эксплуатации двигателя отмечались симптомы, указывающие на нарушение целостности внутренних каналов ГБЦ;
* 2. если поводом для ремонта ГБЦ послужил перегрев двигателя, как правило, чреватый образованием трещин;
* 3. когда ремонтируется дизельный двигатель, особенно с ГБЦ, изготовленной из чугуна;
* 4. при приобретении бывшей в употреблении головки взамен вышедщей из строя.
Наиболее удобный и быстрый способ проверки герметичности внутренних полостей ГБЦ, можно осуществить, используя специально предназначенные для этого установки. Они разрабатываются и изготавливаются рядом зарубежных фирм. Принцип действия установок основан на опрессовке внутренних полостей головки с помощью сжатого воздуха. Предварительно исследуемая полость, например, рубашка охлаждения, заглушивается. С этой целью привалочная плоскость головки герметизируется с помощью резиновых прокладок и плиты, выполненной из оргстекла большой толщины. На отверстия охлаждающего контура, выходящие на боковые поверхности головки, также ставят заглушки. Через одну из них, снабженную штуцером, внутрь испытуемой полости подается сжатый воздух при давлении 4- 6 бар. Головка погружается в воду, которой наполнена термоизолированная ванна. В воде, температура которой поддерживается около 70°С, головка нагревается до ее рабочей температуры. Благодаря тепловому расширению металла, вскрываются все трещины, даже те, что были закрыты при комнатной температуре. Местоположение трещин определяется визуально, по истечению сжатого воздуха из полости головки, сопровождающемуся образованием "волшебных пузырьков". Для удобства поиска мест утечки установка позволяет вращать головку вокруг оси на 360°С. Опрессовкой можно не только проверить герметичность контура охлаждения или смазки, но и установить характер видимых трещин, сквозные они или нет. С помощью установки можно проконтролировать герметичность посадочных поверхностей направляющих втулок клапанов. Случается, что масло попадает в камеру сгорания именно этим путём, а не по стержню клапанов, через изношенные маслосъёмные колпачки и отверстия втулок. Во всех случаях "волшебные пузырьки" гарантированно покажут наличие и место неисправности .
Проверка коленчатого вала
Проверка вала перед его ремонтом несколько отличается от той, которую проводят при дефектовке или сборке двигателя. Конечно, и в том, и в другом случае проверяется геометрия вала, но в нашем случае от результатов проверки зависит выбор технологии ремонта.
Для проверки вал устанавливается на призмы крайними коренными шейками, а у средних с помощью стойки с индикатором измеряется биение. Проверяется также биение хвостовика и поверхностей сальников. Далее проводят тщательное измерение диаметров коренных и шатунных шеек. При этом обращают внимание на износ средней и крайних коренных шеек (он может быть повышен), а также на эллипсность шатунных шеек. Последнее измерение выполняют в нескольких плоскостях - при наличии эллипсности минимальный размер шейки обычно получается в направлении, сдвинутом на 20-40о против вращения от плоскости, проходящей через радиус кривошипа. После этих измерений картина несколько проясняется.
Дальнейшие действия лучше проиллюстрировать на примере. Стало общепринятым, что шлифовать вал можно только в случае, если биение средних шеек относительно крайних не превышает 0,1 мм. Точнее, шлифовать-то можно и при большем биении, но тогда неизбежно возникновение дисбаланса, который после ремонта будет необходимо устранить. К сожалению, пока в отечественной ремонтной практике хорошо освоена лишь балансировка валов 4-цилиндровых рядных и оппозитных двигателей, а также рядных 6-цилиндровых и V-образных 12-цилиндровых. Остальные типы валов - 2-, 3- и 5-цилиндровых рядных двигателей, а также большинство 6- и 8-цилиндровых V-образных отбалансировать весьма и весьма проблематично. Поэтому при биении коренных шеек свыше 0,1 мм перед шлифовкой целесообразно вал править.
Если вал уже подвергался шлифовке, не исключено, что хвостовик и поверхности сальников несоосны коренным шейкам. Известны случаи, когда недобросовестные шлифовщики умудрялись так изуродовать вал, что биение на этих поверхностях становилось раз в десять (!) больше допустимого - более 0,1-0,15 мм. Если добавить сюда износ коренных шеек, а также их возможное взаимное биение, то при исправлении подобной «халтуры» вал, скорее всего, «не выйдет» в следующий ремонтный размер шеек. Тогда, прежде чем шлифовать, следует уточнить наличие вкладышей необходимого ремонтного размера. Кстати, такое уточнение необходимо для многих двигателей иномарок - ситуация, когда после шлифовки коленчатого вала искомые вкладыши будут найдены лишь на бумаге каталога, не редкость.
Однако самая большая неприятность - это когда ремонтировать уже «нечего» - износ шеек превысил максимальное ремонтное уменьшение. Такой вал обычно выбраковывают.
Валы с перегретыми после разрушения подшипников шейками желательно проверить на отсутствие трещин. Такая проверка обычно выполняется с помощью специальной установки - магнитного дефектоскопа. Глубокие трещины, уходящие в тело вала, - основание для выбраковки. Иногда такие трещины видны и невооруженным глазом.
Перед установкой вала в станке необходима еще одна проверка. Вал ставят в центрах и измеряют биение хвостовика и поверхности заднего сальника. Если биение превышает 0,01-0,02 мм, необходимо править центровые фаски вала, иначе шлифовать коренные шейки будет невозможно.
Существует несколько способов правки фасок - шабрением, притиркой и протачиванием.
Первый способ прост, но неудачен, т.к. из-за неправильной геометрии фаски качество шлифовки коленчатого вала будет снижено (может появиться эллипсность коренных шеек). Второй способ точен, но слишком трудоемок - в токарном станке фаска притирается с помощью абразивной пасты к коническому притиру. Наилучшие результаты дает протачивание вала в токарном станке с использованием люнета.
И, наконец, последняя подготовительная операция - удаление заглушек и промывка внутренних каналов. Последняя операция обязательна - во внутренних каналах около заглушек скапливается значительное количество грязи. Стоит только пренебречь промывкой, как грязь обязательно испортит самую качественную шлифовку вала, и весь ремонт двигателя пойдет насмарку.
Гильзы цилиндров
Стенки цилиндра двигателя образуют совместно с поршнем, кольцами и поверхностью камеры сгорания пространство переменного объема, в котором совершаются все рабочие процессы двигателя внутреннего сгорания. Стенка цилиндра должна быть тщательно обработана и образовывает с поршневыми кольцами пару скольжения.
Цилиндры и гильзы цилиндров нагружаются силами давления газов, боковой нагрузкой от поршня и температурной нагрузкой. Переменная по величине и направлению боковая нагрузка вызывает изгиб и вибрацию цилиндра и ослабляет его крепление к картеру. Стенки цилиндра под действием возникающих при движении поршня сил трения подвергаются, кроме того, износу.
Гильзы цилиндров должны быть прочными, жесткими, износостойкими, обеспечивать, возможно, меньшие потери на трение поршня о поверхность цилиндра. Внешняя и внутренняя поверхность гильз должна обладать антикоррозионной устойчивостью. Конструкция гильз должна также обеспечивать надежность уплотнений в местах стыков гильз с головкой и блоком цилиндров.
Гильзы цилиндров могут, являются как самостоятельной конструкционной единицей двигателя («мокрые» и гильзы двигателей воздушного охлаждения), так и являться элементом ремонтной технологии, предусмотренной заводом изготовителем (например: «сухие» гильзы для двигателей, где цилиндры выполнены заодно с блок-картером).
В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение получили чугунные гильзы.По конструкции гильзы цилиндра современных автомобильных и тракторных двигателей можно разделить на три основные группы:
1. «Мокрые» гильзы цилиндров.
2. «Сухие» гильзы цилиндров
3. Гильзы для двигателей с воздушным охлаждением
«Мокрые» гильзы. Конструкцией двигателя с водяным охлаждением предусмотрена полость в картере двигателя, так называемая «рубашка охлаждения». Гильза, соприкасающаяся свой поверхностью с охлаждающей жидкостью находящейся в «рубашке охлаждения» называется «Мокрой». «Мокрые» гильзы цилиндров обеспечивают лучший отвод тепла, но картер двигателя с такими гильзами обладает меньшей жесткостью. Большое распространение эти гильзы получили на грузовых и тракторных двигателях в силу своей высокой ремонтопригодности.
Как правило, выпускаемые производителями «мокрые» гильзы не требуют перед установкой, какой либо доработки. Изношенные «мокрые» гильзы в большинстве случаев не ремонтируют, а заменяют новыми без снятия двигателя с шасси. Для предотвращения прорыва газов в охлаждающую жидкость и просачивания этой жидкости в цилиндр и картер двигателя «мокрые» гильзы комплектуются уплотнительными прокладками. Внутренняя поверхность гильз тщательно обрабатывается (хонингуется)для того что бы обеспечить наличие требуемой масляной пленки для смазки поршневых колец. Двигатели с «мокрыми» гильзами устанавливаются почти на все современные коммерческие автомобили.
«Сухие» гильзы. Гильзы, не имеющие соприкосновения с охлаждающей жидкостью, называются «сухими» гильзами. Конструкцией некоторых двигателей предусмотрена заливка при изготовлении в блок картер гильз изготовленных из износостойкого материала, создавая тем самым оптимальные условия для работы цилиндропоршневой группы.
Cамое широкое распространение «сухие» гильзы получили в сфере капитального ремонта двигателя. Не «загильзованный» блок цилиндров современного двигателя имеет несколько, предусмотренных технологией, расточек с последующей установкой в него ремонтных поршней. Установка «сухих» гильз позволяет не менять блок двигателя даже после износа цилиндра расточенного в последний ремонтный размер.
Производители гильз выпускают так называемые, заготовки гильз, то есть гильзы имеющие запас по длине и внешнему диаметру, которые после токарной обработки запрессовываются с натягом в блок цилиндров. Такие гильзы как правило не имеют обработки внутренней поверхности. Они растачиваются и хонингуются только после установки гильзы в блок цилиндров. Поверхность блока цилиндров под установку тоже повергается тщательной обработке: расточке и в некоторых случаях хонингованию. Гильза с упором устанавливается в блок под давлением, с натягом (в среднем 0,03-0,04 мм), для гильз, не имеющих упора натяг больше. Наружная поверхность «сухих» ремонтных гильз, как правило, подвергается шлифовке, для увеличения плотности прилегания к блоку цилиндров.
Гильзы могут фиксироваться при установке верхним буртом, нижним буртом или вообще могут устанавливаться без упора.
Некоторые японские производители, например ISUZU, изготавливают двигатели с тонкостенными стальными гильзами, имеющими покрытие из пористого хрома железом. Такие гильзы не подвергаются механической обработке и устанавливаются в блок цилиндров без натяга, с небольшим усилием и удерживаются в блоке за счет прижатия широкого бурта гильзы головкой блока. Блок картер с сухими гильзами имеет повышенную жесткость по сравнению с блоком, с установленными «мокрыми» гильзами.
4. Гильзы цилиндров для двигателей с воздушным охлаждением. В двигателях воздушного охлаждения конструкция оребрения и необходимость создания охлаждающих воздушных потоков не позволяют применять блок-картерный тип отливки. В этих двигателях применяют отдельно отлитые цилиндры с воздушными ребрами, расположенными чаще всего перпендикулярно оси цилиндра.
Эти гильзы цилиндра крепятся к верхней части картера короткими шпильками через опорный фланец (несущие цилиндры) или при помощи анкерных (несущих) шпилек.
Гильзы цилиндров двигателей воздушного охлаждения изготавливают как из одного (монометаллические), так и из двух (биметаллические) металлов.
Монометаллические цилиндры делают из чугуна, реже из стали или легких сплавов. Из биметаллических цилиндров получили распространение чугунные или стальные цилиндры с залитыми (или навитыми) алюминиевыми ребрами.
Широкое распространение двигатели с воздушным охлаждением получили среди производителей тяжелой строительной техники. Ярким примером является всемирно известный производитель индустриальных двигателей немецкая фирма DEUTZ.
Вкладыши и втулки
В современном моторостроении, для обеспечения центрирования и соблюдения соосности вращающихся деталей двигателя (коленчатый вал, распределительный вал, поршневой палец, вал привода вспомогательных агрегатов и д.р.) получили широкое распространение подшипники скольжения (для простоты используют термин: вкладыши и втулки). Вкладыш, представляет собой подшипник, состоящий из разъемных частей (как правило, из двух половинок). Втулка представляет собой не разъемный подшипник качения, запрессовываемый на посадочное место с помощью торцевого усилия.
В основе конструкции подшипниковых узлов скольжения заложен принцип сохранения плоскопараллельного трущегося контакта за счет отделения трущихся рабочих элементов, от основных силовых элементов конструкции с сохранением и поддержанием между ними минимально возможной связи. Если шейка вращающегося вала в подшипнике скользит непосредственно по опорной поверхности, то он называется подшипником скольжения.
Подшипник скольжения представляет собой конструкцию включающую в себя массивную опору с цилиндрическим отверстием (постель коленчатого вала, постель распредвала, нижняя и верхняя головка шатуна) в которое вставляется разборный вкладыш или цельная втулка, с покрытием из антифрикционного материала. Вал или шейка вала входит в отверстие втулки подшипника с небольшим зазором. Для уменьшения возникающих сил трения и быстрого износа втулки (вкладыша), подшипник принудительно смазывается под давлением, через специально созданные масляные каналы, таким образом, вал постоянно отделен от втулки (вкладыша) пленкой вязкой маслянистой жидкости. Постоянное давление в области контакта создается при помощи масляного насоса. Смазка является одним из главных условий длительной и надёжной работы подшипника скольжения, это обеспечивает; низкое трение, разделение подвижных вращающихся частей, отвод тепла, защиту от воздействия внешней среды, отвод продуктов износа из рабочей зоны.
Рабочий слой смазывающей жидкости в зазоре подшипника качения также называют «масляным клином», т.к. в радиальном разрезе он очень похож по форме на клин, изогнутый вокруг вала.
В зависимости от применения подшипники состоят из высокопрочной стальной основы, которая покрыта покрытиями.
Для уменьшения трения и износа вращающихся шеек внутренняя поверхность вкладышей и втулок покрывается небольшим слоем антифрикционного сплава из высокооловянистых баббитов, баббитов на свинцовой основе а так же других баббитов. Так же, достаточно широкое распространение получили свинцовистые и другие бронзы.
При внешней простоте и надежности конструкции, на самом деле это важный и ответственный узел, в котором возможно возникновение опасных дефектов, которые могут привести к очень серьезным поломкам двигателя, вплоть до разрушения блока цилиндров, и последующей замене двигателя.
Поэтому, при покупке запчастей следует, тщательно подходить к подбору производителя вкладышей.
Износ шатуна
Возьмите в руки старый шатун с изрядно походившего мотора - на первый взгляд ничего примечательного. Но только на первый взгляд. Вспомним: шатун - один из элементов кривошипно-шатунного механизма, в котором он связывает поступательно движущийся поршень и вращающийся коленчатый вал. Нагрузки на шатун могут достигать десятков тонн, причем являются знакопеременными. Т.е. сжатие и растяжение шатуна чередуются в течение одного оборота коленвала.
Стандартная ситуация - застучал шатунный вкладыш. Многие механики сразу бросаются в бой: ну просто бегут со всех ног шлифовать коленчатый вал в следующий ремонтный размер. Спросите у них, где шатун, который стоял на поврежденной шейке? Больше половины ответят, что он нормальный. А некоторые, особо умелые, вообще себя не утруждают - вынимают, а затем ставят коленвал с новыми вкладышами, даже не разбирая двигателя. Между тем шатун после перегрева, задира, расплавления или проворачивания вкладышей повреждается со стопроцентной вероятностью. Это покажут не только измерительные приборы, но и просто внешний осмотр: нижняя головка будет иметь характерный перегретый вид со следами цветов «побежалости», а ее отверстие станет некруглым, овальным.
Не лучше обстоит дело и с верхней головкой шатуна, К примеру: выпрессовали палец, нагрели шатун, установили новый поршень с пальцем. А померил ли кто-нибудь натяг пальца в отверстии головки? Многим некогда, торопятся, у других даже приборов нет проверить. Только когда потом палец вылезет и продерет цилиндр, будет поздно - повторный ремонт, скорее всего, окажется дороже и сложнее первого. Почему палец может вылезти из отверстия, понятно - натяг слишком мал или его нет совсем. А это вполне возможно, если, например, в прошлом «ремонте» верхняя головка была сильно перегрета перед сборкой шатуна с поршнем (такое бывает при использовании ацетиленокислородной горелки).
В конструкциях с плавающим пальцем нередко оказывается изношенной бронзовая втулка верхней головки шатуна. Причем оценить степень износа на ощупь, без измерений, практически невозможно. Особенно обманчивая картина возникает в случае, если палец смазан маслом - люфт пальца не чувствуется даже при большом зазоре во втулке.
Проверка шатуна обычно проводится в несколько этапов. Начинают чаще всего с проверки геометрии отверстий. Для этого шатун разбирают, моют, а затем собирают с затяжкой болтов (гаек) крепления крышки рабочим моментом.Далее нутромером проверяют диаметр отверстия нижней головки - он должен соответствовать размеру, рекомендованному заводом-изготовителем, а все отклонения формы отверстия (эллипсность) должны укладываться в допуск на размер отверстия (обычно 0,015 мм).Аналогичным образом проверяют и верхнюю головку шатуна. Здесь контролируют отклонения формы (эллипсность не более 0,01 мм), а также величину диаметра отверстия, которая должна обеспечить гарантированный минимальный натяг в прессовом соединении с пальцем (0,02-0,025 мм) или максимальный зазор во втулке (0,015-0 ,02 мм) «плавающего» пальца. Все эти измерения выполнить несложно, нужно лишь время и аккуратность. Другое дело проверить деформацию стержня шатуна.
Деформация стержня обычно выражается в том, что оси верхней и нижней головок шатуна оказываются непараллелны. Измерить эту непараллельность наиболее точно можно с помощью специального измерительного прибора или приспособления. Один из возможных альтернативных способов - проверка на поверочной плите. Шатун кладется на плиту, и покачиванием определяется, насколько он деформирован.
Разновидность способа - прикладывание к боковой плоскости шатуна лекальной линейки и оценка непараллельности плоскостей верхней и нижней головок. Иногда шатуны проверяют «на скалке» - надевают с малым зазором несколько шатунов верхней головкой на стержень, а деформацию оценивают по просветам между боковыми плоскостями нижних головок шатунов. При серийном заводском ремонте двигателей, западные фирмы ремонтируют шатуны в обязательном порядке. Стандартным видом ремонта шатунов можно назвать замену бронзовой втулки верхней головки шатуна даже при небольшом отклонении его размера от исходного (номинального) значения.
