Ремонт коленчатого вала

Ремонт коленчатого вала

Коленчатый вал ( см. рис. 37 ) является одной из наиболее ответственных и нагруженных деталей дизеля. Материал коленчатого вала — сталь 18XHBA. В процессе ремонта коленчатого вала устраняют следующие неисправности: прогиб, надиры и износ шеек, износ поверхностей хвостовика вала, повреждение резьбы в носке вала.

Для устранения указанных неисправностей принята следующая схема технологического процесса ремонта коленчатого вала :

1. нарезка резьбы в носке вала под ремонтный размер;
2. выпрессовки дефектного хвостовика, притирка отверстия вала, запрессовка нового хвостовика;
3. правка коленчатого вала под прессом и методом наклепа щек;
4. шлифование шейки под упорный подшипник, предварительное шлифование, хромирование и окончательное шлифование шеек носка;
5. шлифование коренных шеек и шеек хвостовика под ремонтные размеры;
6. шлифование шатунных шеек;
7. замена масляных трубок в шейках вала;
8. полирование вала;
9. окончательный контроль;
10. притирка маслоотбойного кольца;
11. промывка и консервация.

Изношенную резьбу 2M72х3Е в носке вала вновь нарезают на ремонтный размер CП2M73х3Е. Для выполнения этой операции вал устанавливают на токарном станке в кулачках и люнете. Новую резьбу проверяют специальным калибром.

Хвостовик из коленчатого вала выпрессовывают в случае предельного износа шейки (нет припуска для шлифования шейки под ремонтный размер) и при ширине шлицев ниже минимально допустимого размера 5,75 мм. Для выпрессовки хвостовика коленчатого вала применяют специальный горизонтальный гидравлический пресс, развивающий усилие до 40 т.

Перед шлифованием шеек коленчатый вал подвергают правке.

Для шлифования носка вал устанавливают в центры шлифовального станка; под пятую коренную шейку подводят люнет. Поверхность под упорный подшипник шлифуют под номинальный диаметр 100 -0,12 -0,35 или под хромирование до диаметра нe менее 99,3 мм.

При шлифовании применяют корундовый круг на керамической связке твердостью C 1 -СM 2 , зернистостью 46—70.

При необходимости допускается шлифование буртика до размера по ширине мм. При шлифовании шейки носка вала должен быть выдержан радиус галтели 2-0,5 мм.

Изношенные девятую и десятую шейки носка шлифуют под хромирование до диаметров не менее 94,60 и 84,60 мм. Обработанные шейки хромируют до диаметров 95,1 +0,05 мм и 85,1 +0,05 мм; шейку упорного подшипника наращивают до диаметра 100-0,05 мм. После наращивания блестящим слоем хрома шейки вала шлифуют под номинальные размеры:

• 9-я шейка до диаметра 95 -0,04 -0,075 наружная поверхность шлицев — до диаметра 95-0,23-0,46 мм;
• 10-я шейка — до диаметра 85±0,03 мм и шейка под упорный подшипник — до диаметра 100 -0,12 -0,35 мм.

Для шлифования хромированных шеек используют электрокорундовые круги на керамической связке зернистостью 46—80, твердостью C 1 —СТ 1 .

Коренные и шатунные шейки вала шлифуют для того, чтобы устранить овальность, конусность, риски и исправить галтели. Шлифование шеек также необходимо для валов, подвергавшихся правке или перепрессовке хвостовика.

Для установки вала на круглошлифовальный станок используют задний плавающий центр. Передний центр также должен быть плавающим при повреждении центровой фаски в носке или при большом биении шеек вала.

Передний центр ( рис. 111, а ) ввертывают в носок коленчатого вала. Центр состоит из корпуса 5, собственно центра 2 и поводка 4. Болты 1 служат для установки центра относительно шейки переднего конца вала. Задний центр ( рис. 111, б ) надевают на хвостовик вала и закрепляют стопором 5. Положение центра 7 в корпусе 6 регулируют и закрепляют четырьмя болтами 8. Вал нa станке устанавливают так, чтобы биение носка и хвостовика было не более 0,05 ммч всех остальных шеек — менее 0,2 мм.

Чтобы избежать прогиб вала при шлифовании, ко 2-й, 5-й и 8-й коренным шейкам подводят кулачки люнетов. Рекомендуется применять двухкулачковые люнеты ( рис. 111, в ) с деревянными колодками. Нижняя колодка укреплена на коромысле, управляемом наклонным отжимным болтом. Боковая колодка установлена на ползуне, передвигаемом горизонтальным винтом.

Шейки шлифуют до устранения овальности и повреждений на цилиндрической поверхности и галтелях. После шлифования диаметры всех коренных шеек должны быть не менее 93 мм. Если размеры шеек близки друг к другу, то их шлифуют до одного диаметра. При шлифовании шеек желательно снимать слой металла не более 0,03—0,45 мм на сторону. Предельный ремонтный размер ширины шеек равен 56,4 мм. После шлифования поверхность шеек и галтелей должна быть гладкая, без рисок.

Рис. 111. Приспособления для крепления коленчатого вала нa станке: а — передний плавающий центр; б — задний плавающий центр; в — люнет; 1 — болт; 2 — центр; 3 — корпус переднего центра; 4 — поводок; 5 — стопор; 6 — корпус заднего центра; 7 — центр; 8 — фиксирующие болты; 9 и 11 — колодки; 10 — коромысло; 12 — ось; 13 — направляющий винт; 14 — ползун; 16 — сварной корпус; 16 — винт ползуна; 17 — болт коромысла; 18 — упорная планка.

Овальность и конусность шеек допускается не более 0,03 мм. Корсетность и бочкообразность не допускаются.

Необходимо обращать внимание на правильное выполнение галтелей, т. е. на величину радиусов и плавность перехода от большего радиуса к меньшему и от меньшего радиуса к шейке вала. Галтели вала контролируют по предельным шаблонам.

Для валов различных выпусков, отличающихся по радиусам галтелей, применяют различные шаблоны, на которых указан номер чертежа вала и величина радиуса. Перед снятием вала со станка затупляют острую кромку на торце первой коренной шейки.

Для проверки радиуса галтелей шлифовального круга шлифуют пробную пластину и проверяют ее по радиусному шаблону. При необходимости правят шлифовальный круг.

При надобности также шлифуют шейку хвостовика диаметром 39,8-0,017 мм под втулку ремонтного размера.

Для шлифования шатунных шеек вал устанавливают 9-й и 1-й коренными шейками на призмы кронштейнов центросместителей, носком к передней бабке. Под первую коренную шейку подкладывают ленточную прокладку толщиной, равной полуразности диаметров 9-й и 1-й коренных шеек. Вал располагают так, чтобы ось 1-й и 6-й шатунных шеек была совмещена с осью центров станка. Закрепив вал за смещенные коренные шейки, выверяют по индикатору биение 1-й и 6-й шатунных шеек, которое должно быть не более 0,2 мм.

Опорные призмы центросместителя станка установлены так, чтобы расстояние по вертикали между осями центров станка и контрольной оправки диаметром 95 -0,07 -0,10 мм было равно радиусу кривошипа шатунных шеек 90 +0,10 -0,15 мм.

После выверки и закрепления вала на станке устанавливают люнет под первую шатунную шейку, которую шлифуют до получения правильной цилиндрической формы. Диаметр шейки после устранения дефектов на цилиндрической поверхности и галтелях должен быть не менее 83 мм. Предельный ремонтный размер ширины этих шеек равен 70,5 мм. В остальном при шлифовании шатунных шеек выполняют те же требования, что и при обработке коренных шеек.

Затем шлифуют и 6-ю шатунную шейку, переставив под нее люнет.

Для шлифования остальных шеек ослабляют крепление вала в смещенных центрах, повертывают его на 120° так, чтобы против центров станка расположилась следующая пара шатунных шеек, и тщательно проверяют по индикатору точность установки вала. Люнет переставляют под каждую шлифуемую шейку.

Закончив шлифование шеек, коленчатый вал проверяют на отсутствие трещин на магнитном дефектоскопе.

Слесарная обработка вала производится на подставке — пирамиде. Сначала выпрессовывают поврежденные (помятость и качка) маслопроводящие трубки в шейках; зачищают отверстия, устанавливают новые трубки и развальцовывают их наружные кромки. Конец трубки должен утопать в отверстии шейки в пределах 0,5—1,0 мм.

В заключение зенкуют и притирают забитые фаски под заглушки отверстий в шейках вала.

В зависимости от длины шеек используют оправки трех размеров для обработки фасок; одна из них представлена на рис. 112 .

Рис.112. Приспособление для обработки фасок под заглушки отверстий шеек вала.

На конце оправки 3 расположена зенковка 2. Винт 1, входящий в радиусный вырез оправки, служит поводком зенковки. Продольный вырез на оправке обеспечивает снятие зенковки без вывертывания винта. Оправка центрируется направляющей втулкой 4. Внутренний выступ шайбы 5 входит в продольный паз на оправке. При подтягивании гайки 6, упирающейся в шайбу 5, оправка смещается вдоль оси, а зенковка 2 углубляется в материал вала. Оправку вращают трещоточным ключом.

Для полирования шеек вал устанавливают на токарный станок хвостовиком в патрон и пробкой носка на задний центр. С помощью войлочного круга диаметром 500 мм с настой ГОИ полируют наружные поверхности щек вала. Приспособление имеет отдельный электродвигатель, установленный на суппорте станка; шпиндель круга приводится ременной передачей.

Коренные и шатунные шейки полируют шкуркой в специальных деревянных зажимах. Поверхности шеек и галтелей полируют до устранения следов шлифования, последовательно применяя электро-корундовые шкурки на бязевой основе зернистостью 100, 150, 240 и 320. Боковые поверхности щек полируют шкуркой зернистостью 80-120.

После полирования проверяют чистоту поверхности шеек, их диаметр, а также конусность и овальность.

Отремонтированный коленчатый вал подвергают полному контролю на специальном стенде ( рис. 113 ). При этом проверяют отклонение радиуса кривошипа шатунных шеек, отклонение углового положения кривошипов (120°±30′), параллельность шатунных и коренных шеек, биение коренных шеек, шеек переднего конца и хвостовика вала, размеры шеек, упорного буртика и шлицев.

Для проверки коленчатый вал укладывают на призмы 1 и 8 плиты 9 стенда. Призму движка центроискателя 2 направляют на 7-ю коренную шейку. При этом несколько приподнимается движок центроискателя и на некоторую величину отклоняется стрелка индикатора. Совместив нулевое деление шкалы индикатора со стрелкой, центроискатель направляют на 2-ю коренную шейку. Если стрелка индикатора отклонится, то нужно регулировать высоту призмы 1, добиваясь совмещения стрелки индикатора с нулевым делением шкалы.

Рис. 113. Стенд для контроля коленчатых валов.

Чтобы определить величину отклонения радиуса кривошипа от номинального размера (90 мм), шатунную шейку вала сначала устанавливают в верхнее положение. С этой целью к поверхности шейки приставляют верхнюю площадку А движка центроискателя 2, а стрелку индикатора совмещают с нулевым делением шкалы. Затем вал поворачивают на 180°, подводят к шейке нижнюю площадку Б движка центроискателя 2 и пo величине отклонения стрелки индикатора находят нижнее положение шейки вала. При этом показание стрелки индикатора будет равно двойной величине отклонения радиуса кривошипа от номинального размера, так как расстояние между нижней и верхней площадками движка равно удвоенному номинальному радиусу кривошипа.

Отклонение углового положения кривошипа определяют следующим образом. Первую шатунную шейку вала устанавливают в горизонтальное положение, пользуясь призмой центроискателя 2.

Шлицевую втулку 4 звездочки надевают на передний конец вала так, чтобы один из радиальных выступов занял горизонтальное положение. Втулку закрепляют фиксатором, конец которого входит в шлицевой паз вала.

В отверстии каждого выступа звездочки вставлены ролики 5. Под ролик подводят стойку 7 и регулируют винт 6 стойки так, чтобы его головка коснулась ролика. После этого нулевое деление шкалы индикатора совмещают со стрелкой; призму движка центроискателя и стойку 7 со стрелкой отводят в сторону и поворачивают коленчатый вал примерно на 120°. Вновь придвинув стойку 7, повертывают коленчатый вал до соприкосновения следующего ролика с головкой того же винта 6 стойки 7.

Затем призму движка центроискателя вводят в контакт, с шейкой, которая в данный момент заняла горизонтальное положение, и по отклонению стрелки индикатора от нулевого деления шкалы определяют отклонение кривошипа от нормального положения.

Показание стрелки индикатора будет равно величине смещения шатунной шейки относительно ее правильного положения, выраженной в миллиметрах длины дуги, описанной радиусом кривошипа.

При радиусе кривошипа R = 90 мм отклонение на 1° соответствует длине дуги 1,58 мм. Следовательно, при допустимом угловом отклонении кривошипа (±30′) величина перемещения стрелки индикатора должна быть не более ± 0,79 мм.

Стойка 3 с индикатором служит для проверки параллельности шеек относительно оси вала.

При ослаблении посадки и повреждении масляных трубок в шейках вала трубки заменяют новыми. Конец новой трубки должен утопать на 0,5—1,0 мм от поверхности шейки и выходить в полость шейки на величину не более 16 мм. Наружный конец запрессованной трубки развальцовывают под углом 60°.

При окончательной проверке отремонтированного вала контролер заполняет карту измерений.

Далее производят притирку маслоотбойного кольца по галтели 9-й шейки коленчатого вала. Для притирки используют пасту с корундовым порошком M28. Качество притирки контролируют по краске, которая должна покрывать 70% поверхности галтели.

В заключение вал промывают в дизельном топливе или керосине, протирают салфеткой и смазывают маслом. Шейки вала обвертывают промасленной бумагой. Коленчатые валы, подлежащие хранению, подвергают консервации.

Ремонт коленвала.

Ремонт коленвала — казалось что может быть проще, отвёз коленвал шлифовщику, тот расточил коленвал под следующий размер да и все, купил новые вкладыши, поставил, двигатель собрал завел да поехал.Но нет друзья, тут не все так просто, есть несколько моментов, которые которые нельзя упустить.Одним из таких моментов является наличие стопорных шпонок, одна или несколько, но они присутствуют практически на любом коленвале.Суть их наличия на коленвале состоит в том, чтобы не давать прокручиваться на оси коленвала разным приводным шестерням и шкивам(ГРМ, ГУР, водяная помпа, масляный насос и т.д.), а также просто балансирам на носу коленвала(коленвал камаз, ямз 238).В общем как и все железо шпонки могут стачиваться и ломаться.Происходит это в том случае, если шкив или шетерня забиты не плотно(до конца не посажены), или же плохо затянут или ослабился центральный болт коленвала и шкиф начал люфтить и болтаться на самом коленвале.В этом случае последствия бывают разные, вплоть до того что шпонку срезает.Шкив или шестерня перестают вращаться вместе с коленвалом, и начинают тереть и уродовать своё посадочное место.Последствия такой поломки могут вылиться в весьма дорогостоющий ремонт, если, допустим срезало шпонку на приводе маслянного насоса, прекратится смазка трущихся деталей двигателя, после чего коленвал заклинит или застучит.Еще один жизненно важный для двигателя привод — привод ГРМ.
Он бывает ременный, цепной и непосредственно шестеренчатый.В любом случае на шпонку привода возлагается немалая нагрузка, если же её срежет, из за ассинхронизации распредвала с распредвалом произодет удар клапанов ГБЦ о поршни, в результате клапаны погнутся, двигатель заглохнет. Также при наличии люфта разбивается и посадочное место шпонки на самом коленвале.Опять же из за наличия люфта на приводе и валу, образуется ассинхронизация работы ГРМ и коленвала.Однако, всё это лечится при помощи сварки, фрезы и умелых ручек.
Еще один способ ремонта коленвалов — наваривание, заваривание, напыление трещин на шейках коленвала, то есть ремонт шеек коленвала.Способ применяемый жадными жуликами, барыгами и хитрожопыми жопниками, которые не думают о своей репутации, и о возможном будующем нехилом высере кирпичей, который обрушит на них горе клиент, взявший за реальные деньги нереальное гавно, сломавшееся на его двигателе за несколько дней эксплуатации.В голодные годы я сам барыжил таким гомном, но процент удачных валов был низок, примерно 1 из 3-4, в общем ничего хорошего из этого не вышло.И вот еще, как отличить наварной вал или нет?Ответ на этот вопрос неоднозначен, во первых цена наварного вала будет ниже и продавец может сказать сразу коленвал наварной и без гарантии, а может попасться хитрожопый жопник и соврать.Распознать наварной вал после шлифовки практически невозможно, так как поверхность всех шеек идеальна.Проявится пятно сварки лишь со временем в виде пятна ржавчины на общем фоне, и то если коленвал хранился как попало.Всё же если вас захотят абдурить, то обязательно позаботятся чтобы коленвал перед продажей выглядел безупречно. Так что при покупке бу коленвала будьте внимательны, старайтесь купить коленвал у знакомых, чтобы потом если вдруг что случится, было кому предьявлять претензии по поводу качества коленвала.
Двинем далее, еще один способ ушатывания коленвала, применяемый безолаберными жопниками и просто запарившимися дядьками — установка шайб осевого осевого смещения коленвала.Шайбы разбега коленвала применяются практически на всех двигателях нужны чтобы коленвал не бегал по своей оси, и не терся щёками о блок и коренные крышки, а терся как раз о эти шайбы.Шайбы осевого смещения бывают сделаны по разному, где то они идут прямо на вкладыше (Mersedes, Mitsubishi, другие иномарки), где то они нераздельны одеваются на нос коленвала, а на двигателях КаМаЗ, ЯМЗ 238, Д-240 они разделены на 4 части. Возьмем за пример шайбы двигателя Д-240(МТЗ), эти шайбы с одной стороны выполнены из твердого металла, с другой стороны нанесен другой более мягкий металл сплав аллюминия или что то подобное.В общем суть рассказа такова, твердой стороной шайба осевого смещения на двигателе Д-240 должна прилегать к блоку и коренной крышке коленвала, а более мягкая сторона является рабочей, трущейся, на ней есть специальные канавки, которые должны смотреть в сторону коленвала, чтоб понятней было.Так вот, незнающие люди(многие жопники), при сборке двигателя, то ли по глупости своей, то ли по незнанию устанавливают шайбы осевого смещения наоборот, в результате каленвал трется о жесткий металл и через месяц работы появляется весьма земетный разбег и ребята начинают гадать и бить тревогу в чем же причина.После вскрытия поддона оказывается сожрана весьма значительная часть коленвала.В таких случаях приходилось склепывать два комплекта шайб друг с другом, чтобы компенсировать выработанный металл на коленвале, на мой взгляд самый оптимальный выход из положения хоть и не самый надежный.

РЕМОНТ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

Одной из наиболее сложных базовых деталей двигателя является коленчатый вал, который для своего восстановления требует наибольшего количества основных и вспомогательных операций. Поэтому он может быть использован как обобщающая деталь класса

«круглые стержни» и на его примере можно наглядно проследить характерные дефекты валов и способы их устранения (табл. 10.3).

Таблица 10.3

Дефекты коленчатых валов и способы их устранения

Износ коренных и шатунных шеек; овальность, конусность, задиры посадочных мест под распределительную шестерню, шкив и маховик

Шлифование под ремонтный размер. Нанесение покрытий электродуговой наплавкой, элек- троконтактной приваркой ленты, газотермическим напылением порошковых материалов. Наплавка с последующим обтачиванием и шлифованием, электроконтактная приварка ленты с последующим шлифованием

Износ маслосгонной резьбы

Углубление резьбы резцом и шлифование шейки до выведения следов износа

Износ шпоночных канавок

Фрезерование под увеличенный размер шпонок, новой шпоночной канавки; наплавка с последующим фрезерованием шпоночной канавки

Износ посадочного места наружного кольца шарикоподшипника в торце вала

Растачивание посадочного места, запрессовка втулки с последующим растачиванием, наплавка с последующим растачиванием

Износ отверстий под штифты крепления маховика

Развертывание под ремонтный размер

Растачивание или зенкерование с последующим нарезании резьбы увеличенного размера, углубление резьбовых отверстий с последующим нарезанием такой же резьбы под удлиненные болты (пробки)

Скручивание вала (нарушение расположения кривошипов)

Шлифование шеек под ремонтный размер с последующей балансировкой, наплавка шеек с последующим обтачиванием, шлифованием и балансировкой

Торцевое биение фланца маховика

Подрезание торца фланца на токарном станке с последующей балансировкой

Изгиб вала: до 0,15-0,2 мм до 0,2—1,2 мм

Шлифование шеек под ремонтный размер Правка под прессом или чеканка шеек

Шлифование шеек под ремонтный размер, разделка трещин с помощью абразивного инструмента

Коррозия трущихся поверхностей

Зачистка шлифовальной шкуркой, шлифование и полирование

Самые распространенные повреждения валов происходят из-за недостаточной смазки. В основном это задиры шеек, которые всегда сопровождаются увеличением зазора в подшипнике, износом рабочих поверхностей с грубыми кольцевыми рисками, а иногда перегревом и даже расплавлением вкладышей.

При задире шеек, который сопровождается местным нагревом поверхности шейки, иногда весьма значительным, в сотни градусов, нарушается соосность коренных шеек вала, вал становится кривым.

Во многих мелких мастерских на деформацию вала вообще не обращают внимания, шлифуют кривые валы под ремонтные размеры, в результате чего посадочные поверхности шестерен, шкивов, маховиков, а также рабочие поверхности под сальники после шлифования кривого вала оказываются несоосными коренным шейкам, т.е. приобретают взаимное биение более 0,1 мм. Согласно техническим условиям заводов-изготовителей, такое биение не должно превышать 0,01—0,02 мм.

При биении поверхности в 0,1 мм даже самый лучший и дорогой сальник неспособен обеспечить герметичность. Вал становится неуравновешенным — его балансировка, тщательно выполненная на заводе-изготовителе, из-за смещения осей вращения шеек от их исходного положения нарушается.

Перед ремонтом коленчатого вала необходима тщательная проверка наличия всех возможных дефектов: соосности шеек, биения, эллипсности и конусности шеек, дисбаланса. 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.

Перед шлифовкой необходимо вал править. В последнее время разработаны специальные способы правки коленчатых валов. Самый распространенный метод — правка стального вала на прессе (п. 4.3). Вал устанавливают на призмы крайними коренными шейками и, обеспечивая передачу усилия на среднюю шейку, перегибают в противоположную сторону на величину, превышающую прогиб примерно в 10 раз.

Чугунные коленчатые валы правят методом наклепа. После определения биения шеек вал устанавливается так, чтобы внутренняя поверхность шейки с задирами была обращена вверх и затем специальной оправкой (типа тупого зубила), направленной в галтель шейки, при помощи пневматического молотка, наклепывают галтели с перекрытием образующихся лунок, периодически проверяя индикатором вал на биение, доводят его до значения 0,05—0,08 мм. Время на правку этим способом 10—15 мин. При этом повышается усталостная прочность вала, снижаются напряжения в опасном сечении, после правки не возникают остаточные деформации, исключается необходимость нагрева вала, обеспечивается высокая точность.

Если шлифовать вал без правки, неизбежно возникновение дисбаланса. Пока в отечественной ремонтной практике хорошо освоена балансировка коленчатых валов 4-цилиндровых, рядных 6-цилинд- ровых и V-образных 12-цилиндровых двигателей.

Во внутренних каналах около заглушек скапливается значительное количество грязи. Поэтому необходимо удалить заглушки и промыть внутренние каналы. Если этого не сделать, грязь обязательно испортит самое качественное шлифование.

Слабое место любого коленчатого вала — это шатунные шейки, включая галтели (переходы от шейки к щекам-противовесам). После шлифования шатунных шеек внутренние напряжения в их поверхностном слое могут резко изменить свое значение, что явится причиной деформации всего вала. Если коренные шейки шлифовать раньше шатунных, то вал в той или иной степени деформируется — ось коренных шеек изогнется, а сами шейки получат взаимное биение.

Наиболее подвержены деформации нежесткие валы — с шатунными шейками малого диаметра, не имеющие противовесов с двух сторон шатунной шейки. Такие валы установлены в ряде двигателей Volvo, Chrysler, Mercedes, Lincoln, а также многих японских фирм. Попытка шлифовать такие валы, начиная с коренных шеек, заканчивается неудачей — повышенное биение и эллипсность шеек.

Однако не всегда шатунные шейки шлифуются в первую очередь. При шлифовке шатунных шеек вал устанавливается в патронах станка, и если поверхность вала, зажимаемая кулачками патрона, некондиционная, а восстановленная (например, хвостовик вала наваривался), то вначале шлифуется установочная база, и лишь затем — шатунные шейки. В противном случае возникнет погрешность базирования, и шатунные шейки окажутся непараллельными коренным.

В настоящее время для шлифования коленчатых валов применяют специализированные станки с приспособлениями, позволяющими сместить ось коренных шеек относительно оси вращения вала в станке. Это необходимо для шлифования шатунных шеек.

Чтобы сохранить радиус галтелей щек, не подрезать их, на краях шлифовального круга предусматривают радиусы, соответствующие радиусам галтелей. Такая операция необходима для валов, у которых на краях шеек нет канавок для выхода шлифовального круга. В результате концентрации напряжений в подрезанных галтелях происходит значительное снижение прочности и валы ломаются.

Для шлифования шатунных шеек вал устанавливается в патроны станка так, чтобы его ось вращения проходила через одну из шатунных шеек. Но смещенный вал, вращаясь вокруг оси одной из шатунных шеек, может быть несбалансирован. Большой дисбаланс при вращении обязательно приведет к деформации самого вала и элементов станка, в результате чего снизится качество обработки — появится эллипсность шейки, ее ось окажется непараллельной оси коренных шеек. Уменьшить дисбаланс вала в этом случае позволяют специальные грузы, закрепляемые на планшайбах напротив патронов станка. Массу и расположение балансировочных грузов подбирают в зависимости от массы вала и радиуса кривошипа.

С помощью стойки с индикатором точно выверяется положение вала, чтобы ось его вращения совпала с осью обрабатываемой шейки. Так как большинство коленчатых валов (у 4- и 6-цилиндровых двигателей) имеют парные шатунные шейки, лежащие на одной оси, то при выверке оси вращения таких валов ее делают сразу для пары шеек, расположенных на одной оси.

Добиваться совпадения осей парных шеек целесообразно не только из чисто геометрических соображений: совпадение осей — это и одинаковый угол опережения зажигания, и одинаковый ход поршня во всех цилиндрах.

Врезное шлифование шеек проводится за несколько проходов с поперечной подачей в пределах 0,05 мм/об с постоянным промежуточным контролем. Для нежестких валов подача снижается до 0,03 мм/об. Время между проходами увеличивается, проводится выхаживание, когда круг и вал вращаются без снятия припуска.

Ширина шлифовального круга всегда меньше ширины шейки. Чтобы обеспечить обработку шейки по всей ширине, круг подается по оси шейки до легкого касания щек. Эта операция должна выполняться с максимальной осторожностью — при врезании в щеки (противовесы) вал начинает вибрировать, что может привести к огранке на поверхности шейки.

При шлифовании коренных шеек наиболее правильная схема базирования вала — установка его в центрах. При этом задний центр должен быть неподвижен (он фиксируется с помощью стопора), иначе из-за проскальзывания в центровой фаске вал будет вращаться неравномерно, и шейки после шлифования опять получатся некруглыми.

Шлифование в центрах требует замены планшайб с патронами на центры. Так как это требует больших затрат времени, то во многих мастерских для ремонта коленчатых валов используют два станка — один только для шатунных шеек (с планшайбами и патронами), другой — только для коренных (с центрами). Тем самым экономится время. Очень важно, чтобы усилие сжатия вала центрами было минимальным, иначе вал деформируется, а после шлифования коренных шеек при снятии со станка вал разогнется и окажется кривым.

Известные европейские производители предлагают шлифовальные станки для обработки коленчатых валов, такие как RTM 270 (рис. 10.2) или К1500U(рис. 10.3).

Рис. 10.2. Шлифовальный станок мод. RTM 270 фирмы Вегсо для обработки коленчатых валов

Рис. 10.3. Шлифовальный станок мод. К15000 фирмы АМС (Дания) для обработки коленчатых валов

Перед установкой вала в центрах необходимо контролировать биение поверхностей хвостовика, шейки, заднего сальника. Если биение превышает 0,01—0,02 мм, то это свидетельствует о необходимости правки центровых фасок или об износе посадочной поверхности центров станка.

Шлифование начинают с шеек, имеющих максимальный износ (средняя или первая), чтобы сразу определить, в какой ремонтный размер выйдут коренные шейки. При этом не следует забывать о торцевых поверхностях упорного подшипника — у некоторых двигателей с фланцевым коренным вкладышем уменьшение коренных шеек сопровождается одновременным увеличением ширины между фланцами, что требует дополнительного шлифования соответствующих поверхностей на валу.

Грамотно построенный процесс шлифования обеспечивает эл- липсность, конусность и взаимное биение шеек до 0,003 мм. После шлифовки необходимо вспомнить о профиле микронеровностей полученных поверхностей. Острые выступы микронеровностей в начальный период эксплуатации двигателя вызовут износ вкладышей, одновременно загрязняя систему смазки продуктами износа (масло будет характерного серого цвета). Острые, с микрозаусенцами, края смазочных отверстий повреждают вкладыши, оставляя на них борозды. Галтели с недопустимо грубой после шлифования поверхностью вызовут усталостное разрушение вала.

Для устранения микронеровностей и сглаживания острых краев смазочных отверстий необходима доводка шеек вала после шлифовки. Окончательную финишную обработку вала производят суперфинишированием или полированием. Суперфиниширование дает более качественную поверхность, но требует специального оборудования и применяется в основном в массовом производстве. В условиях АРП доступнее и проще полировка. Ее делают вручную в несколько переходов — вначале с помощью мелкозернистой наждачной бумаги, вставляемой в специальные клещи-захваты, затем — абразивной пастой. При съеме не более 0,001 мм полировка почти полностью убирает микронеровности.

Шлифовка коленчатого вала

Коленчатые валы поражают обилием форм и размеров: плоские и пространственные, длинные и короткие, разные по размерам, весу, жесткости, и, конечно же, по числу коренных и шатунных шеек.

Коленчатый вал часто называют не просто деталью, а системой. И вполне оправданно – любое сколь-нибудь существенное воздействие (механическое или термическое) на шейку, щёку, галтель или любой другой участок вызывает реакцию всей детали, отклик. И выражается он в виде деформации тех или иных зон, грозящей вызывать биение и дисбаланс.

Поэтому ремонтировать коленчатый вал необходимо только профессионально, руководствуясь принципом «не навреди». Иначе – выбраковка дорогой детали.

Когда требуется шлифовка

Первый признак необходимости ремонта коленчатого вала замечает водитель – это падение давления масла. Значит, подшипники скольжения скорее всего изношены и масляный клин между шейкой и стенкой вкладыша недостаточно плотный и надежный.

Помогает и взятие пробы масла из картера. Существуют методики, основанные на спектральном анализе таких проб. Если прибор показывает в масле следы меди и некоторых других цветных металлов, можно говорить о вероятном износе вкладышей.

Но окончательный диагноз ставится лишь после разборки двигателя и замеров геометрии коленчатого вала. И тогда выносится вердикт: вал требует шлифовки в ремонтный размер. Именно шлифовки в отличие от расточки блока – ведь шейки имеют закаленный слой, а такая поверхность не для резца. Приносим извинения за столь банальное уточнение, но вдруг кто-то из читателей не знаком с технологией коленчатого вала и металловедением. Знаете, в интернете всякое встречается…

В цехах «Механики». Диагностика

(фото: диагностика состояния коленчатого вала)

Дальнейший разговор поведем, опираясь на опыт компании «Механика». Здесь принимают в ремонт любые коленчатые валы – от автомобильных (бензиновый ДВС, дизель) до громадных тепловозных.

Вал прибывает в ремонт в составе двигателя либо отдельно, если мотор уже разобран самим заказчиком. И сразу попадает на проверку. Первое, что с ним делают – замеряют износ шеек.

Вал устанавливается крайними коренными шейками на призмы. Далее мастер микрометром замеряет диаметры всех шеек в нескольких плоскостях, чтобы проверить – есть ли «эллипс»? До величины 0,01 мм его можно вытерпеть, больше – нет.

Про замеры шеек, как правило, клиенты знают. Это делают во всех мастерских. Но «Механика» выполняет еще один замер – прогиб (биение) вала. К центральной коренной шейке подводят часовой индикатор и вращают вал на призмах. Если стрелка отклоняется в пределах 0,01 мм – прекрасно. Эту «сотку» можно списать на погрешность измерений. Также необходимо проверить биение хвостовика и поверхностей сальников.

А если биение центральной коренной шейки больше «сотки»? По опыту компании, биение до 0,1 (а иногда до 0,2 мм) исправляется шлифовкой. Разумеется, с учетом особенностей данного вала.

В цехах «Механики». Шлифовка

(фото: шлифовка коленчатого вала)

Итак, вал замерен. Принято решение шлифовать шейки – в какой именно размер, зависит от их износа и наличия в каталогах производителя соответствующих вкладышей.

Правда, ухо здесь надо держать востро. В разных каталогах разных производителей вкладышей встречается различные ряды ремонтных размеров. Например, у официалов только 0,25 мм, у Кольбеншмидт (Kolbenschmidt) – 0,25 и 0,5, а у американского Глико (Glyco ) еще и 0,75 мм. Еще нюанс: присутствие вкладышей в каталоге еще не означает, что они есть в природе. Поэтому важно уточнить их фактическое наличие и лишь тогда приступать к работе.

Для шлифовки применяются специализированные шлифовальные станки. Главная их «изюминка» – приспособления, позволяющие смещать зажимные кулачки относительно оси станка. Это позволяет шлифовать шатунные шейки. Точность станков – 5 мкм.

Как закрепляется вал? В «Механике» рассказали, что при шлифовке коренных шеек валов легковых двигателей деталь закрепляется в центрах. При этом необходима подготовка внутренних фасок – их предварительно протачивают на токарном станке.

Когда подпираешь деталь центром, очень важно «не пережать», иначе вал в станке может деформироваться – вспомните, с чего мы начали эту статью.

Если вал «грузовой», тяжелый, его зажимают в патроне по поверхности заднего сальника, а передняя часть подпирается центром. Здесь тоже требуется подготовка фаски на токарном станке.

Что касается шатунных шеек, при их обработке вал фиксируется в патронах с обеих сторон. Разумеется, со смещением на радиус кривошипа и тщательным выставлением оси каждой шатунной шейки в ось вращения станка с помощью индикаторной стойки.

Шлифовка каждой шейки осуществляется, как правило, в два прохода. Например, если вал шлифуется в ремонтный размер 0,25 мм, то сначала снимается слой 0,15 – 0,2 мм. А потом, уже с меньшей подачей, шейка выводится в окончательный размер. Подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) обязательна – иначе шейка перегреется.

Долго ли длится сам процесс, включая переналадку под коренные или шатунные шейки? По опыту компании, на шлифовку вала четырехцилиндрового двигателя легкового автомобиля уходит порядка 40 мин.

Но это время можно и сократить – например, если обрабатывать партию однотипных валов. В этом случае задействуются два станка – на одном шлифуют коренные шейки, на другом шатунные.

Нельзя не сказать и об инструменте – шлифовальных кругах. К ним тоже есть свои требования, и довольно жесткие. Например, биение круга должно быть менее 3-4 мкм, иначе шейка из круглой может превратиться в граненую. Этот дефект называется дроблением.

И еще. Если шейка имеет канавку для выхода круга, никакой особой подготовки инструмента не потребуется. А если ее нет? Тогда галтель будет подрезана, что недопустимо. Ведь в вале появится опасный концентратор напряжений, резко снижающий усталостную прочность детали.

В этом случае шлифовальный круг заправляется специальным алмазным инструментом таки образом, чтобы радиус закругления края был равен радиусу галтели. И тогда шлифовка станет для вала безопасной.

И завершает процесс ремонта полировка шеек. Она не только убирает микронеровности, повышая качество поверхности, но и уничтожает заусенцы в на масляных отверстиях на шейках.

После работ необходимо очистить все масляные каналы от технологической грязи после шлифовки и полировки.

В цехах «Механики». Несколько подробностей

Выходной контроль при передаче отремонтированного вала заказчику – процедура обязательная. Проверка размеров и формы шлифованных шеек – это само собой. А еще вал устанавливается на призмы и проверяется с помощью индикатора на биение. Если уложились в «сотку», прекрасно, деталь можно смело ставить в двигатель.

Правда, и здесь есть свои нюансы. Вал по разным плоскостям имеет не равную жесткость. Тяжелый вал может прогнуться и от собственного веса. Поэтому в ряде случаев допускается прогиб равный монтажному зазору.

Есть еще один подводный камень – состояние посадочного места для подшипника первичного вала коробки. Многие мастерские пренебрегают его проверкой и получают претензии: вы сделали мотор, сделали коробку, почему же коробка выходит из строя?

Загадка в следующем. Гнездо для подшипника может иметь биение. Вина ли это завода или предыдущего некачественного ремонта, неважно. Важно этот дефект устранить. Мастер разворачивает индикаторную стойку, упирает щуп во внутреннюю стенку гнезда и вращает вал. Ага, биение есть.

Вал ставят в токарный станок, базируясь по коренной шейке, и протачивают бьющее отверстие на 2 мм «в плюс». Затем запрессовывают в него стальную втулку и протачивают посадочное место под подшипник первичного вала. Все – теперь подшипник сосен с шейкой, и приключений с коробкой не будет.

Подробности можно приводить еще и еще, но, как говорил Козьма Прутков, нельзя объять необъятное. Поэтому резюмируем: используя отличное знание коленчатых валов, применяя индивидуальный подход к каждому случаю, базируясь на современных технологиях и станочном парке, компания неизменно обеспечивает высокое качество ремонта.

И еще. Качество и опыт – вещи неразделимые. Об опыте «Механики» свидетельствует такая история. Однажды, еще в 90-х (так ли уж важна точная дата?) компанию посетили представители известной фирмы Кольбеншмидт. И среди прочего поинтересовались: а сколько валов вы делаете в своем цехе? Где-то штук пятнадцать, ответили в «Механике». В неделю, уточнили немцы? В день, пояснили в «Механике». Надо было видеть глаза гостей.

И в заключение рекомендуем к просмотру ролики. В них руководитель «Механики» Д.Н. Даньшов рассказывает о тонкостях шлифовальных технологий.

Ремонт коленчатого вала

Коленчатый вал одна из наиболее ответственных деталей двигателя и к проведению ремонтных работ высококвалифицированные мастера компании ALL4Motors подходят особенно ответственно.

Мы выполняем различные работы по ремонту и восстановлению коленвала на современном высокоточном оборудовании иностранного производства.

Рихтовка коленвала (Правка)

Наверно самый важный процесс диагностики коленчатого вала от которого завит пригодность его к ремонту — это выявление величины и направления прогиба коленвала при помощи стенда с призмами. Если в процессе промера обнаруживается биение коленвала, то принимается решение о правке коленвала при помощи гидравлического пресса.

Шлифовка шеек коленчатого вала

После проведения замеров износа коренных и шатунных шеек определяется минимально допустимый размер шлифовки шейки, если в процессе дефектовки выясняется, что при проведении ремонтных работ при шлифовке коленвала можно произвести только шлифовку коренных или же напротив только шатунных шеек, то наши мастера проведут данную операцию в самые короткие сроки. При проведении операции по шлифовки коленвала мы используем современные специализированные станки с изменяемой осью вращения. Важнейший параметр шейки коленвала — это сохранение в допусках размеров по овальности и конусности установленных заводом изготовителем, наши мастера по расточке коленвала прошли соответствующее обучение и имеют допуски к высокоточным работам на современном оборудовании.

Полировка коренных и шатунных шеек коленвала

В завершении шлифовочных работ по шейке коленвала выполняются полировка шее коленвала. Данная процедура обязательна, так как в процессе ее выполнения с поверхности шеек убираются все микрозадиры и заусенцы оставленные точильным камнем в момент шлифовки и именно эта процедура обеспечивает лучшую притирку вкладышей и исключает их преждевременный износ.

Механическая обработка коленвала под упорные полукольца

После промера коленвала и выявлении износа посадочных мест под установку упорных полуколец — наши специалисты выполняют шлифовку упорных поверхностей под полукольца коленчатого вала ремонтного размера. Если вовремя не продиагностировать износ поверхности под полукольца и не произвести ремонтные работы по восстановлению поверхности, то коленвал в двигателе получает свободный осевой люфт, что значительно увеличивает нагрузку на поршневую группу и приводит к преждевременному износу привода Газораспределительного Механизма, коробки передач и в целом уменьшает ресурс двигателя.

Ремонт Шатунов

Мы проводим комплексный ремонт и восстановление шатунной группы, основные виды ремонтных работ по шатуну проводимых компанией ALL4Motors:

• — механическая обработка поверхности нижней головки шатуна под отверстие втулки
• — расточка нижней головки шатуна с восстановлением параллельности осей
• — хонингование посадочных отверстий
• — подгонка массы шатуна

Перед принятием решения о ремонте и восстановлении шатуна наши специалисты проверяют отсутствие деформации и точности размеров заводским параметрам. Как правило, есть всего три вида основных неисправностей шатунной группы — это деформация нижнего отверстия шатуна в следствии перегрева при проворачивании коренного вкладыша. Износ втулок верхний головки шатуна с «плавающими» пальцами и деформация шатуна из-за гидроудара или иного механического повреждения.

Звоните и приезжайте к нам в цех ремонта! И мы всегда поможем Вам с ремонтом коленвала и шатунов в короткие сроки!