Ремонт напрямних втулок клапанів на двигунах сімейства CUMMINS

Опубліковано: Травень 7, 2015

«Нове – це добре забуте старе» Жак Пеше (1758-1830)

Перші двигуни внутрішнього згоряння з'явилися торік у світі наприкінці ХІХ століття. Звичайно, в той час не було верстатів з ЧПУ, досконалих технологій серійного виробництва деталей, а були у творців двигунів величезний інтерес і бажання змінити світ на краще. У зв'язку з цим деталі перших двигунів мали досить просту конструкцію. Зокрема, напрямні втулки клапанів і сідел виготовлялися (відливались) з чавуну як єдине ціле з головкою блоку циліндрів (ГБЦ), що дозволяло спростити технологію її виготовлення та знизити собівартість виробництва.

Перший досвід експлуатації силових установок на зорі розвитку двигунобудування показав необхідність, поряд зі збільшенням потужності моторів, створення служби сервісного обслуговування та покращення ремонтопридатності двигунів. Стали розроблятися кожним виробником свої стандарти ремонтних розмірів деталей, які вимагали найчастішої заміни під час ремонту, наприклад, поршні, гільзи, колінчасті вали тощо. Для головок, у яких напрямні втулки були зроблені як єдине ціле з ГБЦ, пропонувався ряд клапанів зі збільшеним діаметром стебла. Слід зазначити, що остання пропозиція ринку дозволила спростити ремонт ГБЦ за рахунок застосування лише однієї операції – розгортанняотвори у втулці під конкретний ремонтний розмір клапана.

Подальший розвиток двигунобудування було спрямовано на підвищення літрової потужності, економічності та ресурсу роботи моторів, а в останні 25…30 років активно ведуться пошукові роботи щодо зниження токсичності їх викидів та зниження собівартості виробництва. Природно, що поряд із застосуванням нових конструкторських рішень і матеріалів, сучасних технологій виготовлення деталей, конкуренції між світовими лідерами двигунобудування, що росте, не забувається і досвід попередніх поколінь.

Умови експлуатації КАМАЗів в Україні дуже жорсткі: часте перевантаження автомобілів; застосування неякісних та дешевих ПММ; зрив термінів проведення планових ТО і т.д., тобто експлуатація їх продовжується, як правило, до «повного зупинення». Внаслідок порушень правил експлуатації машин обмежується і заданий ресурс їхньої роботи до капітального ремонту вузлів та агрегатів.

Перші деталі двигунів CUMMINS сімейства ISBe та ISLe надійшли для ремонту до нашого технічного центру понад два роки тому. Якщо ремонт блоків циліндрів і колінчастих валів проводився за відпрацьованими нами технологіями (гільзовка циліндрів; відновлення ліжок колінчастого валу; електро-магнітне дефектування та шліфування к/в), то ремонт ГБЦ цих дизелів представляв досить трудомістку процедуру і, в першу чергу, ремонт направляючих втул клапана, які були виготовлені у тілі виливки ГБЦ. Спочатку ми висвердлювали втулки, потім розгортали їх розгорткою, виготовляли нові напрямні втулки, а потім їх запресовували в ГБЦ і т.д. На ремонт однієї ГБЦ шестициліндрового двигуна (з урахуванням токарних робіт) витрачалося 8…10 годин. Звичайно, такі тимчасові витрати на ремонт не влаштовували нас і наших.клієнтів. До цього ми мали досвід використання технологій відновлення напрямних втулок клапанів методом розкочування отвору роликом (на жаль, фірма UTP (США) припинила своє існування), а також установки у втулку гільзи з бронзи (фірма K-line, США). Остання технологія передбачала фіксацію гільзи у втулці та формування потрібного діаметра отвору за рахунок застосування спеціального інструменту (дорна). Ця технологія досить популярна там, та її застосування у нашому технічному центрі «не прижилося», т.к. було виявлено випадки ненадійної фіксації гільз у втулках.

Для відпрацювання технології ремонту втулок ГБЦ CUMMINS сімейства ISBe та ISLe ми провели аналіз вітчизняного та зарубіжного досвіду відновлення отворів, який показав перспективність застосування технології компанії «CLASSIC engine supplies.Inc.» та необхідність її поглибленого вивчення. (Ремонт ГБЦ з незнімними напрямними втулками клапанів. Технологія CLASSIC). Фірма CLASSIC з 1987 року постачає на ринки США та інших країн комплекти спеціальних інструментів та витратних матеріалів для відновлення напрямних втулок. При зовнішній схожості технологій K-line і CLASSIC,принциповою відмінністю є застосування CLASSIC комплекту каліброваних твердосплавних куль різного діаметра, що використовуються в певному порядку. Крім того, коли йде деформування (вдавлювання) гільзи кулею, то лінія контакту (тиску) обмежена і являє собою коло, що зумовлює наявність високої напруги і призводить до пластичного деформування бронзової гільзи. Остання обставина і визначає надійність фіксації гільзи у втулці.автомеханіка та застосовна у звичайних виробничих умовах. Однак, як і в будь-якій справі важливі нюанси, а для якісної роботи за цією технологією необхідна увага, акуратність та хороше очищення отвору перед встановленням гільзи у втулку (щітка-йорж додається в комплекті).

При ремонті моторів і, зокрема, ГБЦ автомеханіки приділяють недостатню увагу стану напрямних втулок клапанів, які роль наступному ресурсі роботи, можна сказати, є визначальною, особливо дизелів. Непомічений автомеханіком пограничне або нерівномірне зношування отвору втулки призведе в подальшому до: — зменшення компресії через порушення герметичності сполучень «сідло-клапан» при підвищених кутових переміщеннях клапанів, — збільшення витрати масла, яке потраплятиме в циліндр, і в результаті скорочення ресурсу роботи всього двигуна. Тому в нашому технічному центрі при ремонті деталей двигунів приділяється дуже велика увага етапу дефектування деталей, що дозволяє оцінювати як ремонтопридатність деталей, а й оптимізувати витрати наших замовників на ремонт, т.к. у разі після виконання дефектовки узгоджується індивідуальний комплекс робіт.

Економічна доцільність ремонту визначається різницею вартості нової деталі та вартості ремонту чи відновлення старої. Зазвичай вважається нормальним, коли вартість ремонту становить 50…60% вартості нового виробу. Зрозуміло, що ціни на продаж та послуги дещо відрізняються по регіонах України, тому для коректності дамо порівняння цін по московському регіону. Наприклад, вартість нової «порожньої» (без клапанної групи) ГБЦ для дизеля Cummins 6ISBe 285 коштує понад 100 тисяч рублів.

Витрати на комплексний ремонт (з гільзуванням 24 напрямних втулок) такої ГБЦу нашому технічному центрі становитимуть33420 руб. Перелік виконуваних робіт з комплексного ремонту ГБЦ наведено у типовому замовлення-наряді (таблиця №1. )

Таблиця №1

ГБЦ вантажний 70кг CUMMINS 6ISBE 285
Найменування робіт	Ціна	Кількість	Сума
Миття 5-6 циліндрів попереднє	900	1	900
Опресування ГБЦ паралл.	910	6	5 460
Розсухарювання клапана	65	24	1 560
Дефектування клапана	90	24	2 160
Відновлення напрямної втулки	270	24	6 480
Обробка сідла профільним різцем на верстаті G2	240	24	5760
Шліфування фаски клапана з чищенням	200	24	4 800
Фрезерування ГБЦ паралл. Чавун	490	6	2 940
Засухарювання із заміною МСК	140	24	3360
СУМА (Руб)	33 420,00
СУМА ДО ОПЛАТИ	33 420,00

Таким чином, вартість ремонту ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285 становить близько 33% вартості нової, що підтверджує економічну доцільність її відновлення. Для проведення гільзування направляючих втулок ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285 необхідно мати комплект інструменту діаметром 7 мм, який універсальний і може бути використаний для інших ГБЦ, але з діаметром отворів у втулках рівним 7 мм. Вид комплекту інструменту фірми CLASSIC наведено на фото 1, а видатковіматеріали – бронзові втулки – на фото 2.

Оцінити рентабельність застосування комплекту інструменту фірми «CLASSIC engine supplies.Inc.» можна на прикладі ремонту ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285, який виконується нашим співробітником приблизно за 30..40 хв.. У технічному центрі «Мотортехнологія» вартість відновлення однієї втулки становить 270 руб. тобто. у «брудному залишку» різниця становить 217 руб. Зазвичай ремонту підлягають всі 24 втулки, тому з ремонту однієї ГБЦ різниця становитиме 24х217 = 5208 руб.

За умови ремонту однієї такої ГБЦ на день, за тиждень «брудний вихлоп» складе 26040 руб., На місяць – 104160 руб., А по році – 1249920 руб. Виходить дуже хороший економічний ефект, враховуючи, що вартість одного комплекту складає всього близько 35...37 тис. рублів. Слід зазначити, що вартість розхідників (бронзових гільз) було враховано раніше. Звичайно, про таку програму ремонту можна лише мріяти спеціалізованою майстернею, проте для офіційних дилерів КАМАЗу це може бути цілком реальною ситуацією. Виникає питання: а як це може бути затребуване, і коли може окупитися такий комплекс інструменту Classic в інших сервісних організацій? Для орієнтовної оцінки пропонуємо вам ознайомитися з наведеними цифрами у таблиці 2 щодо окупності своїх витрат.

Оцінити рентабельність застосування комплекту інструменту фірми «CLASSIC engine supplies.Inc.» можна на прикладі ремонту ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285, який виконується нашим співробітником приблизно за 30..40 хв.. У технічному центрі «Мотортехнологія» вартість відновлення однієї втулки становить 270 руб. тобто. у «брудному залишку» різниця становить 217 руб. Зазвичай ремонту підлягають усі 24 втулки, тому з ремонтуоднієї ГБЦ різниця складе 24х217 = 5208 руб.

Типи сервісних служб для а/м КАМАЗ	Дилери КАМАЗ	СТО вантажних а/м	ІП
Програма ремонту ГБЦ	1 шт. в день	2 шт. в тиждень	1 шт. у 2 тижні
"Брудний вихлоп" з однієї ГБЦ, руб.	5208	5208	5208
"Брудний вихлоп" на тиждень, руб.	26040	10416	2604
«Брудний вихлоп» на місяць, руб.	104160	41664	10416
«брудний вихлоп» на рік, руб	1249920	500000	124992
Вартість комплекту інструменту "Classic", руб.

37000

37000Очікувана різниця, руб.121292046300087992Очікуваний термін1 місяць2 місяці4 місяці

Висновки робітьсамі, з завдань свого виробництва.