Моторист-конструктор» або як правильно зібрати двигун Капітальний ремонт двигуна, ремонт
ОЛЕКСАНДР ХРУЛЄВ, кандидат технічних наук СЕРГІЙ СТАРИХ
Складання двигунів - один із найскладніших і найвідповідальніших етапів ремонту, від якості якого залежить його подальша доля. Дефекти деталей, не помічені при складанні, і помилки моториста здатні багато разів зменшити ресурс відремонтованого мотора.
Рекомендації щодо правил складання двигунів можна прочитати не тільки в посібниках з ремонту - їх дають багато фірм - виробники запчастин, серед яких - відома в Україні німецька фірма Kolbenschmidt. Досвід фірми з обслуговування та ремонту двигунів дуже цікавий і заслуговує на те, щоб з ним познайомити читачів. А почати ми вирішили зі збирання кривошипно-шатунного механізму.
Спочатку невелике, але дуже важливе зауваження.
Ремонт починається з ретельного миття та дефектування деталей, а не з установки коленвала. Слід врахувати, що контрольно-вимірювальні операції на цьому етапі забирають значно більше часу, ніж процес установки і кріплення деталей.
Складання - це комплексний процес, до якого неприпустимо ставитися як до простої «викруткової» технології.
Контроль, контроль. і ще раз контроль
Накопичений досвід роботи переконує в тому, що перше, у чому необхідно переконатися, - це відповідність нових вкладишів шийкам колінвала та постіль блоку циліндрів. Відомо чимало випадків, коли помилка, допущена при визначенні номера деталі за каталогом, виявлялася лише в останній момент її встановлення.
Іноді трапляється і так, що в тому самому двигуні виробники застосовують кілька типорозмірів вкладишів. Така ситуація характерна для моторів Audi-VW, де середня корінна вкладка може бути якзвичайного типу з наполегливими півкільцями, так і з фланцями. Такі вкладиші номінального розміру взаємозамінні, але фланцевий вкладиш ремонтного розміру відрізняється більшою шириною, що потребує додаткового шліфування наполегливих поверхонь коленвала.
Зустрічаються й інші розбіжності: інше розташування замків на вкладишах, розбіжність мастильних отворів, інший матеріал за збереження основних розмірів. В окремих випадках подібні невідповідності несуттєві, і вкладиші цілком допустимо використовувати у конкретному двигуні, але іноді помилки при контролі вкладишів можуть призвести до виходу двигуна з ладу. Крім того, ці помилки спричиняють великі втрати часу.
Що ще важливо проконтролювати? Посадку вкладиша в ліжко: вкладиш повинен мати необхідні розпрямлення (різниця між розміром вкладиша по роз'єму та діаметром отвору ліжка) та виступ (різниця довжин вкладиша та півкола ліжка). Розпрямлення забезпечує щільне прилягання вкладиша до поверхні ліжка, а виступ гарантує натяг вкладиша після затягування болтів кришки підшипника, що дає щільний контакт вкладиша (в першу чергу тепловий) з отвором і правильну геометрію підшипника.
Звичайно, контролюються отвори ліжок, які вимірюються в х площинах - два виміри (А і В) проводяться на кутовому відстані %25o від площини роз'єму, а третє (С) - перпендикулярно до неї. Далі знаходиться середнє значення (А+В)/2 і порівнюється з величиною С - різниця показує неокруглість отвору (допустима неокруглість 0,0,022 мм).
Аналогічним чином контролюється отвір підшипника із встановленими в ліжку вкладишами. Даний вимір використовується для точного визначення зазору між внутрішньою поверхнею отвору і шийкою валу (зазор повинен становитив середньому 0,0,07 мм). Для цих вимірювань необхідний нутромір, вимірювати яким внутрішні розміри вкладишів слід обережно: м'який робочий шар вкладки легко пошкодити. На додаток до цього слід проконтролювати неспіввісність ліжок у блоці, величина якої не повинна перевищувати 0,02 мм для сусідніх отворів (найпростіший спосіб – за допомогою лекальної лінійки).
Як перевіритиколінвал?
Контроль колінчастого валу не менш важливий, ніж контроль отворів підшипників. Необхідно переконатися у відсутності тріщин на шийках валу. Великі тріщини видно неозброєним оком, але виявити мікротріщини можна лише спеціальними приладами, наприклад, магнітним дефектоскопом. Економія при перевірці колінчастого валу «собі дорожче» - ціна повторного ремонту двигуна в сотні разів вища за ціну перевірки.
Що ще? Очевидно, якість поверхні шийок. Їхня шорсткість не повинна перевищувати 0,2 мкм (мова йде про середнє арифметичне значення шорсткості Ra). На деяких двигунах після шліфування додатково потрібне полірування. Крім того, іноді після шліфування на краях мастильних отворів утворюються задирки, здатні відразу ж зіпсувати робочу поверхню вкладишів (задирок легко загладжуються при поліруванні). Всі ці особливості повною мірою відносяться і до завзятих поверхонь валу.
Дуже важливий параметр - твердість шийок коленвала.
У тому випадку, якщо ми маємо справу з чавунним коленвалом, особливих проблем із твердістю не виникає. Робочі поверхні таких валів гартуються на заводах струмами високої частоти на глибину до 3 мм. Цього цілком достатньо для збереження твердості при ремонтному шліфуванні до 1 мм.
На практиці зустрічаються вали (зокрема сталеві) з азотованими шийками, у яких товщиназміцненого шару набагато менше. Тому ремонтне зменшення розмірів шийок для таких валів обмежене, як правило, завбільшки 0,25 мм. Крім того, при перегріві азотована поверхня розміцнюється. Вихід один – повторне хіміко-термічне зміцнення робочих поверхонь.
Обов'язкова операція після шліфування валу – вимір геометрії самого валу та розмірів шийок. Кожну шийку валу вимірюють мікрометром в декількох площинах, щоб визначити діаметр, дотримання допусків (відхилення не більше 0,022 мм) і можливі відхилення від циліндричності (в середньому не більше 0005 мм). Потім вал встановлюється на призми та за допомогою індикатора перевіряється биття корінних шийок та допоміжних поверхонь (допустиме биття - від 0,01 мм до 0,08 мм). Ще один дуже важливий параметр – непаралельність шатунних та корінних шийок, від якого залежить надійність та довговічність шатунних підшипників, виміряти в умовах СТО практично неможливо. Цей параметр повинен перевірятися під час шліфування валу.
Нарешті, заключна перевірка якості ремонту колінвала – вимір радіусів жолобників.
На жаль, багато шліфувальників нехтують тими вимогами, які виробники деяких іноземних моторів висувають до галтелів. І даремно – відомо чимало сумних випадків поломки валів із сильно «підрізаними» при шліфуванні галтелями. Але й великі радіуси жолобників теж «не подарунок» - можна пошкодити краї вкладишів.
На цьому контрольні операції не закінчуються. Дуже важливе значення має стан болтів кришок підшипників, що працюють при великих знакозмінних навантаженнях. А на таких режимах зростає ймовірність руйнування втоми, особливо за наявності механічних пошкоджень - рисок, подряпин, вибоїн. Болти з «кутовою» затяжкою, що працюють намежі плинності, вимагають обов'язкової заміни у разі, якщо їх довжина або діаметр не відповідають рекомендаціям виробників.
Зрештою, все перевірено, і можна приступати до збирання.
Як поставити колінвал?
Саме по собі збирання набагато простіше контрольних операцій. Насправді, для цього треба встановити вкладиші в ліжку, змастити їх поверхню олією, «укласти» колінвал, поставити кришки і затягнути, додавши рекомендований момент. Однак і тут є свої тонкощі.
Наприклад, як правильно нанести олію на поверхню вкладишів? Просте питання, а тим часом нерідко саме тут трапляються помилки. Деякі мотористи вважають за краще користуватися пензликом, інші взагалі звикли змащувати вкладку пальцем. Обидва способи не годяться - разом із маслом на поверхню вкладиша обов'язково потрапить бруд. Правильний спосіб може бути лише один: мастило з маслянки.
А якою олією змащувати підшипники? Відповідь багатьох механіків – моторною. Однак наберемося сміливості порадити використовувати густішу трансмісійну олію - при перших оборотах двигуна вона краще захистить від можливих задирок і прихватів у підшипниках.
Затягувати кришки підшипників треба за інструкцією заводу-виробника – це очевидно. Однак в інструкціях не завжди вказується, як затягнути болти, якщо їхній момент затягування, наприклад, близько 10 кгм? По одному і одразу до робочого моменту? Ні, прийнято іншу схему, якщо немає інших даних. Спочатку один болт загортається до «дотику», а потім другий – до половини заданого моменту. Далі остаточно затягується перший болт, а після нього другий. Тим самим виключаються перекоси кришок і забезпечується їхня рівномірна затяжка.
Коли колінчастий вал вже встановлений у блоці, необхідно перевірити його осьовий проміжок. Целегко зробити за допомогою індикаторної стійки закріпивши її на торці блоку. Зазор, що перевіряється переміщенням валу вперед-назад за допомогою важеля, не повинен бути надмірно більшим (більше 0,2 мм), ні занадто малим (менше 0,05 мм).
Шатунні підшипники збираються аналогічно корінним, але необхідно стежити за тим, щоб при посадці шатуна на шийку болти не пошкодили її поверхню. Для цього на болти корисно надіти пластикові або гумові ковпачки або відрізки відповідного шланга. І, звичайно, при складанні треба суворо контролювати положення кришки щодо шатуна – випадки помилкової установки кришки підшипника «навпаки» теж відомі.
Ну ось, складання двигуна закінчено, встановлений піддон картера, головка блоку, привід ГРМ, агрегати. Однак масла у внутрішніх каналах валу немає, і після запуску знадобиться чимало часу, доки воно надійде до підшипників.
А цього часу може вистачити для пошкодження підшипників.
Виключити подібні неприємності нескладно, достатньо закачати олію під тиском в систему мастила через перехідник, що встановлюється замість масляного фільтра, або через отвір отвір датчика тиску масла.
Розглядаючи технологію складання кривошипно-шатунного механізму, легко переконатися, що контрольно-вимірювальні операції справді займають більшу частину часу. Сама збірка схожа на хірургічну операцію - всі роботи необхідно робити в чистоті і акуратно, ретельно контролюючи кожен етап. Іншими словами, зібрати двигун не так легко, як здається на перший погляд. Та й часу йде безліч. Але це цілком розумна плата за те, щоб підшипники двигуна служили надійно та довго. А спроба заощадити приречена на провал, доведеться платити пізніше, але набагато більше. Але це вже інша «технологія».
Припустимі відхилення розмірів і форми отворів підшипників і шийок колінвалів
| Діаметр отвору або шийки валу, мм | Орієнтовна величина допуску на розмір, мм | Некруглість, еліпсність не більше, мм | Конусність поверхні не більше, мм | Неспіввісність розташованих поруч поверхонь не більше, мм | ||
| отворів | шийок валу | отворів | шийок валу | |||
| 50 | 0,016 | 0,016 | 0,004 | 0,003 | 0,020 | 0,010 |
| 80 | 0,019 | 0,019 | 0,005 | 0,005 | ||
| 120 | 0,022 | 0,022 | 0,006 | 0,007 |
Тільки порівняння нових вкладок зі старими покаже, чи правильно вони підібрані.
Розмір вкладиша підшипника, виміряний по поверхні роз'єму, повинен бути більшим за діаметр ліжка. Завдяки цьому вкладка при монтажі щільно прилягає до ліжка.
Вимірювання діаметра ліжка та підшипника (з встановленими вкладишами) виконується в х площинах. При цьому обов'язкове виконання правил затягування болтів.
Індивідуальний контроль розмірів кожної шийки колінчастого валу необхідний як і, як і контроль діаметра підшипників.
Перед складання вкладиші змащуються за допомогою маслянки. Інші способи мастила (пензлем, пальцем тощо) невдалі, т.к. на поверхні вкладишів можуть залишитися сторонні домішки.
Осьовий люфт колінчастого валу потребує обов'язкової перевірки.