Ремонт постели блока камаз

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

При ремонте кривошипно-шатунного механизма двигателя далеко не всегда удается обойтись только шлифовкой шеек коленчатого вала или заменой вкладышей. Довольно часто приходится восстанавливать опорные поверхности, постель коленвала.

Поверхности постели коленчатого вала, образованной опорами в блоке и крепящимися к ним коренными крышками, воспринимают все нагрузки, возникающие при работе кривошипно-шатунного механизма. Ввиду этого конструкция постели обладает достаточно высокой прочностью и жесткостью. Однако, даже несмотря на то, что опорные поверхности отделены от вращающихся частей вала подшипниками скольжения, первые так же подвержены повреждениям, как и большинство деталей двигателя.

Такая картина характерна для большинства двигателей с чугунными блоками вне зависимости от производителя. У двигателей с блоками из легких сплавов после пробега более 200-300 тыс. км обнаруживается иная картина. Эллипсность отверстий постели образуется за счет увеличения их размера в плоскости разъема опор блока с коренными крышками. В отмеченных случаях, как правило, разность диаметров, измеренная в плоскости разъема опоры и перпендикулярно ей, может составлять величину до 0,05 мм.

Эллипсность отверстий постели может быть не только результатом длительной эксплуатации. Она может наблюдаться при малых пробегах как результат нарушения режима смазки коренных подшипников. Начальная стадия процесса сопровождается резким повышением температуры в зоне контакта шейки и вкладыша, что приводит к нагреву постели вала, непосредственно контактирующей с подшипниками. В результате термического воздействия происходит ослабление конструкционных элементов опор вала, прежде всего болтов и крышек. При этом геометрия отверстия в опоре нарушается.

Более серьезное повреждение поверхностей постели происходит, когда повышение температуры в зоне трения шейки с подшипником приводит к полному расплавлению антифрикционного слоя и "прихвату" вкладыша. Проворачивание вкладыша вызывает быстрое истирание опорных поверхностей шейки. Авария сопровождается глубокой (0,3-0,4 мм и даже более), достаточно равномерной их выработкой. В этом случае слабым утешением может служить лишь то, что такая беда случается не на всех опорах одновременно. Чаще повреждается одна из опор, имеющая наихудшие условия смазки.

В каких случаях нужно восстанавливать постель вала? Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить, что допуск на диаметр отверстия постели составляет 0,02 мм. При этом создается нужный натяг разрезного вкладыша, препятствующий его проворачиванию и обеспечивающий отвод тепла из зоны трения в тело блока. С другой стороны, известно, что опасность проворота подшипника возникает при увеличении зазора в соединении "шейка-вкладыш" до 0,04-0,05 мм. Несложно посчитать, что даже незначительное изменение диаметра отверстия в опорах на 0,03-0,04 мм может привести к нежелательным последствиям. Искажение формы отверстия в сторону уменьшения диаметра грозит подклиниванием шейки вала, увеличение снижает натяг подшипника. Не говоря о том, что любое отклонение формы отверстия постели от окружности вызывает неравномерное распределение нагрузки на подшипник. Отсюда следует, что для восстановления нормальной работоспособности коленчатого вала, любые отклонения размера отверстий постели от номинала, превышающие величину 0,02-0,04 мм, нужно устранять.

В процессе эксплуатации коренные опоры коленчатого вала испытывают значительные нагрузки, что приводит к погрешностям форм отверстий в любой из плоскостей в пределах 0,03..0,05 и если не принимать мер по устранению таких дефектов, то в процессе эксплуатации возникают более значительные повреждения:

деформация привалочных плоскостей в блоке под установку крышек коренных опор;
деформация подшипниковой крышки в результате перегрева;
проворот вкладышей коленчатого вала с образованием глубоких вырывов и катастрофический износ отверстий;
разрушение крышек подшипников коленвала.

Ремонт таких отверстий только расточкой не позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики, так как довольно сложно обеспечить стабильный размер и необходимые геометрические параметры отверстий по всем шейкам. Велика опасность прослабить отверстие, большие трудности обработки наваренного отверстия или имеющего наклеп после проворота вкладышей, высокая шероховатость обработанной поверхности ухудшает теплоотвод, этому также способствует наварка лентой и применение эпоксидных композиций. Поэтому с целью обеспечения минимальных геометрических погрешностей при ремонте отверстий опор коленвала, жесткого допуска и необходимой шероховатости следует применять в качестве финишной операции – хонингование.

Во всех случаях при проведении ремонтных работ обязательно производится замер парных плоскостей в тоннеле блока под установку крышек подшипников. Операция производится с помощью контрольной оправки и щупа 0,02 мм.

При неплоскостности более 0,02 мм, плоскость необходимо обработать. Это можно сделать при помощи шабровки, на расточном или фрезерном станке, однако это очень трудоемко.

Поэтому, разработано и изготавливается приспособление "ПРЕЦИЗИОН Т", позволяющее фрезеровать эти плоскости с монтажом всей оснастки непосредственно на блоке.

Следует отметить, что неплоскостность имеют примерно 50% блоков, поступающих в ремонт, а если шейки перегреты или произошел проворот, то неплоскостность в таких случаях бывает всегда и может достигать 0,3мм.

Операция подрезки плоскости (при выявлении неплоскостности) при ремонте постели должна производиться обязательно, так как при установке крышки на "косые" плоскости неизбежно деформируется крышка и блок. Неплоскостность на блоке практически всегда имеет следующий вид:

При креплении крышки блок деформируется и начинает испытывать крайне нежелательные для чугуна нагрузки на разрыв, поэтому очень часто блок после непродолжительной эксплуатации разрывается либо в районе масляного канала по центру, либо происходит разрыв блока с выходом трещин на боковые поверхности блока.

Очень страдают от этого блоки "КАМАЗ", на которых увеличена мощность, а жесткость блока конструктивно осталась прежней. Все это, а также недопустимые нагрузки, могут служить причиной выхода из строя как новых двигателей, так и двигателей прошедших ремонт.

РАССМОТРИМ НАИБОЛЕЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ВИДЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОРЕННЫХ ОПОР И ПОДГОТОВКУ ИХ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОБРАБОТКИ:

1. Самый распространенный случай. Отверстия на одной опоре коленчатого вала или на нескольких имеют деформацию от длительных знакопеременных нагрузок, в результате незначительного перегрева или других причин. Величина геометрических погрешностей не более 0,1 мм. При таких погрешностях коленчатый вал иногда вращается при укладке. Но эксплуатация двигателя с такими погрешностями неизбежно приведет к более серьезным повреждениям постели коленвала. В этом случае подготовка отверстия производится следующим образом:

все крышки подшипников осаживаются на абразивной плите, либо на фрезерном или шлифовальном станке на 0,1..0,2 мм;

крышки устанавливаются на место, болты затягиваются необходимым моментом;
отверстия обмеряются нутромером. Отверстия должны иметь припуск на обработку в пределах 0,06-0,25 мм. В районе замков размер может быть в допуске готового отверстия.

2. В том случае, если погрешности превышают 0,1мм или необходимо заменить, например крышку коренного подшипника (в результате поломки или другой причины) применяется следующая технология:

Часто встречаются случаи, когда в результате перегрева одна или несколько крышек опор коленвала деформируются, ее края выступают внутрь отверстия на 0,2…0,5 мм и она имеет большой боковой зазор в тоннеле блока (V-образные двигатели) поверхность отверстия в крышке имеет характерный синий цвет. Если крышка базируется на штифты, то происходит уменьшение межцентрового расстояния между штифтами в крышке, и она устанавливается на место с недопустимо большим натягом. В этом случае проводятся следующие операции:

крышки опор коленчатого вала (с базированием по штифтам) обрабатываются следующим образом: с помощью концевых мер вымеряется межцентровое расстояние штифтовых отверстий, расположенных в блоке. На фрезерном станке или расточном, обрабатываются отверстия увеличенного диаметра в подшипниковой крышке. На токарном станке изготавливаются ступенчатые штифты и устанавливаются на место.

3. Случай, когда провернулись вкладыши и отверстие имеет большой диаметр вкруговую , на поверхности видны глубокие вырывы и борозды. В этом случае часть отверстия, находящихся в блоке навариваются, крышка заменяется, а если нет возможности поставить другую крышку, то наваривается и крышка. Наварка (в случае сильного проворота) производится самозащитной проволокой ПАНЧ-11 полуавтоматом без подогрева блока и без углекислоты. Наплавленный слой имеет хорошую адгезию, практически отсутствуют поры, нет отбела чугуна, удовлетворительно обрабатывается твердосплавным резцом.

Когда износ не катастрофичный, то на постель или крышку наносится методом напыления порошковый материал С-01-11. При этом используется оборудование "ДИМЕТ" (мод. 405).

4. Случай, когда отверстия имеют большой плюс около плоскости разъёма (характерно для V- образных блоков). В этом случае крышки осаживаются на 0,5…1 мм. Часть отверстий, прилегающих к разъёму в блоке цилиндров, напыляются (навариваются).

Подготовленные таким образом отверстия коренных опор коленвала поступают на расточку всех шеек с одной установки с последующим хонингованием.

Обработка подготовленной постели производится следующим образом:

Расточка может производится одним оператором с помощью передвижного расточного привода "ПРЕЦИЗИОН ПП", либо с помощью электродрели - в этом случае работают два оператора.

" ПРЕЦИЗИОН ПП" имеет привод вращения через зубчатую ременную передачу от электродвигателя переменного тока, частотный преобразователь для бесступенчатого регулирования числа оборотов, регулировку по высоте, двухкарданную подвеску, педальный включатель оборотов, бесшумен и удобен в работе и может эксплуатироваться в любом помещении с твердым покрытием пола. Кроме того, "ПРЕЦИЗИОН ПП" при обработке (расточке) постелей среднеразмерных блоков на горизонтально-расточном станке "ПРЕЦИЗИОН П3", является его неотъемлемой частью и может осуществлять привод расточной борштанги с любого торца блока (гбц) в зависимости от конструкции растачиваемого узла.

При расточке с помощью электродрели один оператор удерживает дрель, второй производит подачу. Расточка наваренных (напыленных) отверстий производится за несколько проходов.

Привод при хонинговании осуществляется малооборотной дрелью через карданную подвеску; жесткий разжим брусков с хонингованием в режиме выхаживания обеспечивает высокую точность и необходимую шероховатость. Режущие бруски отечественного производства, их стойкость 200…300 блоков, после чего они заменяются в условиях потребителя. Бруски крепятся к колодкам эпоксидной смолой.

Хонингование производится с СОЖ- дизтопливом или отработкой (только при напылении "ДИМЕТ") с периодическим поливом из лейки, расход СОЖ- 100..200 мл на обработку одного блока.

Настройка хонголовки с одного диаметра на другой производится путем замены опорных шайб под опорными колодками. Например, после хонингования Ø100 ( КАМАЗ) необходимо хонинговать Ø11 1 ( МЕРСЕДЕС). Для этого необходимо подложить шайбы толщиной 5,5мм. (по 3 шайбы под каждую опорную колодку).

Подрезка торцов под упорные подшипники производится инструментом с радиальной подачей резца, обеспечивающего перпендикулярность обрабатываемых поверхностей относительно оси постели. Вся оснастка устанавливается и фиксируется в уже обработанной постели коленчатого вала.

Время расточки всех шеек, например блока КАМАЗ, (без наварки) занимает 10….15 мин. Если какая-то из опор наварена, то она обрабатывается за несколько проходов и время соответственно увеличивается.

Время хонингования при припуске 0,02…0,03 мм - 4…5 мин.

Общее время обработки постели коленвала, например КАМАЗ, (без наварки) - 2,5…3 часа и в основном это время настройки, замеров и т.д., с наваркой - 3,5…4 часа.

Данная технология не требует никакого специального оборудования, так как вся расточная оснастка (навесная оснастка) монтируется на блоке. Для менее габаритных блоков мы предлагаем станок "ПРЕЦИЗИОН П3".

В результате проведения расточки с использованием нашего оборудования обеспечиваются все требования завода-изготовителя (овальность, конусность не более 3..4 мкм, непрямолинейность не более 0,005) производится восстановление коренных опор в номинальный размер с минимальным смещением оси (0,02…0,03) и любыми повреждениями, успешно внедрена и эксплуатируется на многих крупных и малых предприятиях.

Инструмент и оснастка для обработки коренных опор состоит из хонголовки (в комплекте с шайбами на необходимый диаметр) и расточной навесной оснастки, состоящей из:

* - позиции индивидуальны для каждого диаметра постели

** - позиции индивидуальны для каждой модели двигателя

Для обработки коренных опор различных диаметров изготавливаются хонголовки с диапазонами Ø50…Ø65; Ø63…Ø80; Ø78…Ø100; Ø98…Ø130 + спец.диапазон от 170мм.

(фото: ремонт постелей коленчатого вала, расточка в ремонтный размер)

Расточка в ремонтный размер

Если постель в ремонтный размер выходит, блок цилиндров устанавливают на горизонтально расточной станок, выставляют скалку в ось коленчатого вала, выставляют резец, так чтобы получить необходимый диаметр и последовательно растачивают все опоры коренных шеек коленчатого вала. При таком способе восстановления ось постели коленчатого вала никуда не смещается и, следовательно, сохраняются все связанные с этим заводские параметры, такие, как выступание поршней и расстояние между осями приводных шестеренок и шкивов.

Расточка с занижением крышек опор коренных шеек коленчатого вала

Если ремонтные вкладыши для данного двигателя не предусмотрены или постель коленчатого вала не выходит в ремонтный размер применяется восстановление с занижением крышек коренных опор коленчатого вала. Крышки устанавливают на плоско шлифовальный станок и занижают плоскость разъема, обычно на 0,5 мм. Далее, заниженные крышки устанавливают в посадочные места в блоке цилиндров, крепежные болты затягивают надлежащим моментом и блок помещают на горизонтально расточной станок. Технология расточки, в целом, такая же, как и при описанной выше расточке в ремонтный размер, только растачивают постель в номинальный заводской размер (созданный за счет занижения крышек эллипс, позволяет сделать это). Однако имеется и ряд отличий. В случае с заниженными крышками ось постели коленчатого вала неизбежно смещается. В большинстве случаев, крышки опор коренных шеек коленчатого вала страдают существенно больше, чем ответные сегменты в теле блока цилиндров т.к. при работе двигателя, крышки подвергаются большим нагрузкам. Это позволяет в процессе расточки постели, выставить скалку таким образом, чтобы резец снимал металл в основном с рабочих поверхностей крышек, а ответные сегменты в теле блока затрагивал минимально.

(фото: ремонт постелей коленчатого вала)

Расточка с напылением

Конечно, расточка постели коленчатого вала имеет массу нюансов и если писать о ней подробно, то получится книга порядочной толщины. В данной статье мы рассказали по сути лишь основные положения, которые, как мы надеемся, не смотря на краткость дают общее представление о данной востребованной операции.

Износ постелей коленчатого вала

В опоры коренных шеек коленчатого вала устанавливаются вкладыши, на которые укладывается коленчатый вал:

Сверху коренные шейки коленвала закрываются крышками, в посадочные места которых также устанавливаются вкладыши:

Вот так выглядит коленвал, установленный в блок цилиндров:

Схематично коренная шейка коленвала, установленная в блоке цилиндров, выглядит так:

В такой конструкции практически отсутствует трение металла по металлу – между поверхностями вкладышей и шейки коленчатого вала присутствует масляный клин – масляная пленка, возникающая благодаря подаче масла под давлением. Масло подается через отверстия, просверленные в коленчатом вале и во вкладышах специально для этой цели. Несмотря на это, в любом двигателе вкладыши со временем изнашиваются, то есть, становятся тоньше. Из-за этого увеличивается зазор между вкладышем и шейкой коленчатого вала. Это приводит к снижению давления масла, и как следствие - к повышенной нагрузке на сам вкладыш, и на постель коленчатого вала. В конечном итоге изнашиваются не только вкладыш и шейка коленчатого вала, но и постель коленчатого вала. В крайнем, аварийном случае, вкладыш проворачивает в посадочном месте, он перекрывает отверстие для подачи масла, и от масляного голодания начинают страдать все детали, расположенные дальше по магистрали подачи масла. Но посадочное место от проворота вкладыша страдает сразу, и довольно существенно.

Схематичное изображение изношенного узла:

А вот так схематично выглядит коренная опора коленчатого вала после того, как коленчатый вал и вкладыш сняты:

Реальный износ опоры выглядит, например, так:

А вот так может выглядеть износ в крышке:

Что будет, если не восстанавливать постель коленчатого вала?

Принципиально возможно при наличии повреждений постели коленчатого вала ничего не делать с ней – просто поставить новые вкладыши, отшлифовать при необходимости коленчатый вал под ремонтный размер (или поставить новый), и собрать мотор. Но это плохо, и вот почему:

При изменении геометрии постелей очень высока вероятность того, что нарушится соосность коренных опор. В лучшем случае она нарушится настолько, что после сборки коленчатый вал не будет вращаться. Это хороший вариант, так как в этом случае проблема будет очевидна сразу и ее придется решать так или иначе. В противном случае мотор заведется и будет работать, но проработет он, скорее всего, недолго.
Даже если соосность не нарушена, останется проблема большого зазора между вкладышем и опор. Это приведет к ухудшению смазки узла, что, в свою очередь, приведет к ускоренному износу и необходимости повторного ремонта.

При восстановлении обе проблемы устраняются. Нужные размеры опор – и есть основная цель работы, а соосность обеспечивается технологией восстановления.

Способы ремонта постелей коленчатых валов

Технологий ремонта достаточно много, конкретный технологический маршрут зависит от конкретного двигателя и его состояния, но общую методику мы опишем.

Первое, что надо понять, имея задачу восстановления постелей коленчатых валов – существуют ли для данного двигателя вкладыши ремонтных размеров, под увеличенный диаметр постели. Если да, и износ постелей не превышает этих размеров – то остается расточить постели под ремонтный размер. Конкретная методика будет описана ниже.

Если ремонтных вкладышей не существует – остается расточка под номинальный размер. Также возможна ситуация, когда постели изношены настолько, что расточка под ремонтный размер уже невозможна – в этом случае применяется нанесение (напыление, наваривание) дополнительного металла, который и растачивается в необходимый размер.

Расточка в любом случае производится на горизонтально-расточном станке, подобном приведенному на фото ниже, а вот технологии восстановления используются разные.

Расточка в номинальный размер с занижением крышек коренных опор

В этом случае снимается около 0.5 мм (зависит от конкретного случая) с плоскости, которой крышка постели коленчатого вала примыкает к ответной части. После этого крышки устанавливают на свои штатные места. Постель после этого приобретает эллипсность, а значит – ее можно расточить в необходимый размер.

На эскизе показана заниженная крышка, установленная на коренную опору. Величина занижения утрирована для наглядности:

Явный плюс этого способа – восстановление номинального размера и использование штатных вкладышей. Минус заключается в том, что ось коленчатого вала смещается, и при большом смещении это может быть критично для работы двигателя. Как правило, после измерения износа постелей коленвала становится ясно, на какую величину придется занижать крышки, и на сколько уйдет ось. Исходя из этого делается вывод, подходит ли такой способ для данного конкретного случая.

На эскизе показана постель коленчатого вала, восстановленная с занижением крышки. Отмечено смещение оси коленчатого вала:

На фотографии показано сопряжение крышки и посадочного места:

Вот как выглядят сопрягаемая часть:

Расточка постелей коленчатого вала в ремонтный размер

В этом случае крышки постелей устанавливаются на свои штатные места без каких-либо доработок. После этого постели растачиваются в ремонтный размер.

Расточка в номинальный размер после нанесения металла

РЕМОНТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР ПРЕДЛАГАЕТ РЕМОНТ ПОСТЕЛЕЙ КОЛЕНВАЛА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ЛЮБЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ВСЕХ ТРЕБОВАНИЙ ЗАВОДОВ-ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ.

Mercedes-Benz, Caterpillar, Magirus-Deuts, Ford, Hino, Howo, Izuzu, Volvo, Renault, Man, Iveco, Daf, Detroit Diezel, Scania и т.д.

Все начинается с подготовки поверхности и наплавки или напыления провернутых постелей. Предварительно производится проверка на поверхностные трещины (визуальный осмотр и магнитная дефектоскопия) ремонтируемых постелей.

Наплавленная, готовая к расточке постель коленвала блока цилиндров

Все крышки подшипников осаживаются от 0,2 – 0,8 мм или меняются на новые.

Затем производится установка расточной оснастки и расточка постелей.

Расточенная, подготовленная к финишному хонингованию постель блока цилиндров.

В данном случае провернуто 3 постели коленвала.

Применение хонингования постелей блока цилиндров - это лучший способ финишной обработки. Убираются все погрешности расточки. Используется хонголовка длиной 1 метр.

Готовая постель коленвала.

Эта технология обеспечивает все требования завода – изготовителя (овальность , конусность не более 3..4 мкм, не прямолинейность не более 0,005). Позволяет производить восстановление коренных опор в номинальный размер с минимальным смещением оси ( 0,02-0,03 ) и любыми повреждениями постелей коленвала блока цилиндров.

Читайте также: